膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究進(jìn)展Δ

文喜艷，邵　晶，王蘭霞，孫政華，郭　玫，2[.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，蘭州　730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)/甘肅省高校中（藏）藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州　730000；3.甘肅省食品藥品監(jiān)督管理局，蘭州730000]

膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究進(jìn)展Δ

文喜艷1＊，邵晶2#，王蘭霞1，3，孫政華1，郭玫1，2[1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，蘭州730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)/甘肅省高校中（藏）藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000；3.甘肅省食品藥品監(jiān)督管理局，蘭州730000]

目的：為膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究及應(yīng)用提供參考。方法：以“Ginseng”“Polysaccharide”“微濾”“超濾”“納濾”“無機(jī)陶瓷膜”“磁性復(fù)合膜”等為

，組合查詢2005年1月－2015年11月在PubMed、白鏈云圖書館、中國知網(wǎng)、萬方、維普等數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻(xiàn)，對膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究文獻(xiàn)，分別從膜技術(shù)和膜材料兩方面進(jìn)行綜述。結(jié)果：共查閱到相關(guān)文獻(xiàn)230余篇，其中有效文獻(xiàn)30篇。膜技術(shù)依據(jù)截留分子質(zhì)量可分為微濾法、超濾法、納濾法等。微濾法可除去提取液中的大分子雜質(zhì)；超濾法可減少無效多糖、蛋白質(zhì)及其他雜質(zhì)；納濾法可對低聚糖提取液進(jìn)行脫水、除鹽、濃縮，得到富集的低聚糖。膜材料方面，無機(jī)陶瓷膜具有耐酸堿、耐生物降解等優(yōu)點(diǎn)；聚砜-四氧化三鐵磁性復(fù)合膜可通過調(diào)節(jié)外加磁場對一系列不同多糖物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)分離。結(jié)論：膜技術(shù)分離純化中藥多糖具有良好的應(yīng)用前景，應(yīng)根據(jù)不同中藥及其制劑的特性來建立對應(yīng)的分離純化工藝。

超濾；微濾；納濾；多糖；無機(jī)陶瓷膜；磁性復(fù)合膜

多糖分布于高等植物、低等植物和微生物中，具有降血糖、抗腫瘤、抗病毒、抗疲勞等多種生物活性，如人參葉粗多糖[1]具有體外抗癌作用，核桃楸皮多糖[2]可用作天然的抗癌物質(zhì)，枸杞多糖[3]具有降血糖作用，紅毛五加多糖[4]具有調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白和細(xì)胞內(nèi)凋亡信號通路以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡等抗癌作用。在多糖的純化方面，主要選用膜分離法、沉淀法、色譜法、結(jié)晶法等。其中，膜分離法可獲得高純度多糖，是現(xiàn)代科學(xué)研究的熱點(diǎn)。膜分離技術(shù)是以天然或人工合成的高分子薄膜為介質(zhì)，以化學(xué)位差或外界能量為推動力對多組分或雙組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、純化、分級和富集的方法[5]，也是一項(xiàng)集物質(zhì)提純、分離、濃縮為一體的新技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)為過程簡單、無相變、不損壞生物活性、常溫下可連續(xù)操作、節(jié)能、高效，廣泛應(yīng)用于化工、食品、生物、制藥等領(lǐng)域[6]。雖然其優(yōu)點(diǎn)較多，但在中藥多糖分離純化中的應(yīng)用并未達(dá)到應(yīng)有的效果，主要受到膜污染、膜選擇、濃度極化現(xiàn)象、膜對中藥復(fù)方成分有影響等因素的干擾[7]。筆者以“Ginseng”“Polysaccharide”“微濾”“超濾”“納濾”“無機(jī)陶瓷膜”“磁性復(fù)合膜”等為關(guān)鍵詞，組合查詢2005年1月－2015年11月在PubMed、白鏈云圖書館、中國知網(wǎng)、萬方、維普等數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻(xiàn)。結(jié)果，共查閱到相關(guān)文獻(xiàn)230余篇，其中有效文獻(xiàn)30篇。筆者以微濾法、超濾法、納濾法等膜技術(shù)，及以膜材料為無機(jī)陶瓷膜和聚砜-四氧化三鐵（PSF-Fe3O4）的磁性復(fù)合膜在中藥多糖分離純化中的研究與應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究及應(yīng)用提供參考。

1　不同膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的研究

膜技術(shù)依據(jù)截留分子質(zhì)量可分為微濾法、超濾法、納濾法等。中藥多糖分離純化中，樣品的前處理（提取和純化條件）和膜技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例見表1。

表1　膜技術(shù)在中藥多糖分離純化中的應(yīng)用

1.1微濾法

微濾膜是均勻的多孔薄膜，厚度為90～150 μm，操作壓為0.01～0.2 MPa，過濾粒徑為0.025～10 μm；過濾原理有3種：篩分、濾餅層過濾、深層過濾。在多糖純化的過程中，主要除去原糖液中的雜質(zhì)和大分子物質(zhì)，保護(hù)后續(xù)超濾、納濾的組件，提高分離效率[11]。常桂娟等[12]比較了高速離心法、酶解法、乙醇沉淀法、絮凝澄清法、微濾法、酶解-高速離心-微濾法、乙醇沉淀-高速離心-微濾法、絮凝澄清-高速離心-微濾法8種澄清方法對參精口服液中人參總多糖含量的影響，確定參精口服液的最佳澄清方法為絮凝澄清-高速離心-微濾法，得人參總多糖含量為97.47 mg/g。張艷等[13]探索了分離純化茶多糖的工藝，確定最佳微濾條件為：膜孔徑為0.05 μm、操作壓力為0.2 MPa、料液為1%；此工藝制得含量為50%的茶多糖。微濾法用于中藥提取液的精制和中藥口服液的澄清能有效除去雜質(zhì)，保留有效成分，且保護(hù)后續(xù)超濾和納濾過程，提高分離效率。

1.2超濾法

超濾是一種新型的膜分離技術(shù)，具有選擇性高、設(shè)備簡單、耗能低等優(yōu)點(diǎn)。其主要依據(jù)分子篩原理，根據(jù)膜的截留分子質(zhì)量不同進(jìn)行分離；膜孔徑為2～50 nm，屬于非對稱性多孔膜。當(dāng)中藥提取液在一定壓力下流經(jīng)膜表面時，膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離，分子體積較小的透過膜得到超濾液；而分子體積較大的物質(zhì)則被截留得截留液，使原液中的大分子物質(zhì)濃度逐漸升高進(jìn)而得到濃縮液[14]。超濾技術(shù)應(yīng)用于中藥注射劑中，能有效除去過敏性物質(zhì)和大分子熱原物質(zhì)，保留有效成分，進(jìn)而提高臨床療效[15]。劉紅梅等[16]探索了超濾法分離純化灰樹花子實(shí)體多糖的工藝，確定優(yōu)化的灰樹花多糖超濾工藝為：溫度35、pH 7、壓力0.12 MPa。張賽男[17]將金線蓮粗提原液先經(jīng)100 ku的超濾膜分離后，再經(jīng)10 ku的超濾膜分離純化，測定最終截留液中金線蓮多糖含量為9.45%。楊修仕等[18]研究了超濾法分離西洋參多糖的工藝，超濾條件為：壓力0.08 MPa、超濾膜（截留分子質(zhì)量分別為100、30、10 ku）。結(jié)果西洋參粗多糖的得率為5.17%，有AGP1～AGP4等4個多糖組分，得率依次為46.61%、3.30%、12.11% 和37.98%。邵平等[19]采用工藝參數(shù)為室溫、料液體積流量100 ml/min、壓力小于0.21 MPa、時間60 min的超濾法對靈芝多糖酶解液多糖截留率進(jìn)行研究，得多糖截留率為63.32%；而采用超濾與徑向流色譜耦合法，多糖截留率為89.52%，蛋白質(zhì)脫除率達(dá)99.24%。此法與單一色譜法相比多糖的得率明顯提高。諸多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用超濾法能夠提高中藥多糖的得率，且能減少無效多糖、蛋白質(zhì)及其他雜質(zhì)，工藝簡單、處理量大、無污染，有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

1.3納濾法

納濾有良好的截留性能，對小分子有機(jī)物質(zhì)有較高的截留性，對一、二價鹽離子有不同的選擇性。納濾膜是一種新型液體分離膜，孔徑平均為2 nm，具有濃縮目的產(chǎn)物的作用。納濾法具有可連續(xù)生產(chǎn)、過程無相變、高效節(jié)能、低污染等優(yōu)點(diǎn)。韓永萍等[20]采用納濾法對低聚殼聚糖制備液進(jìn)行純化，確定納濾最佳條件為：溫度35、操作壓力1.0 MPa，此工藝制得高活性低聚殼聚糖純度高達(dá)92%，且可脫出制備液中的一價鹽離子、單糖和大部分二糖。孫曙光等[21]探索了精濾后的金絲小棗清汁的納濾工藝，確定納濾工藝為：截留分子質(zhì)量為1 000 Da納濾膜、進(jìn)料流量為30～45 L/h、溫度為30～40、操作壓力為0.6～0.7 MPa。以截留液中的還原糖含量判斷納濾的程度，當(dāng)截留液中還原糖含量為零時，納濾純化基本結(jié)束。研究表明，納濾法可除去制備液中的單糖、部分二糖及鹽離子，分離純化得到高純度的低聚糖。

1.4超濾法、微濾法、納濾法的聯(lián)用

微濾法可除去提取液中的大分子雜質(zhì)；超濾法可降低無效多糖、蛋白質(zhì)及其他雜質(zhì)；納濾法對低聚糖提取液進(jìn)行脫水、除鹽、濃縮，得到富集的低聚糖。三者聯(lián)用制備中藥多糖的工藝見圖1。

圖1　中藥多糖制備工藝

張曜武等[22]通過正交試驗(yàn)確定紅松松塔制備工藝為：壓力0.1 MPa、料液濃度25 g/L、溫度40；此工藝制得多糖的含量為35.16%。董艷等[23]將地黃提取液先經(jīng)截留分子質(zhì)量為 150 000 Da的PSF超濾膜，其透過液再經(jīng)截留分子質(zhì)量為6 000 Da的PSF超濾膜，再經(jīng)截留分子質(zhì)量為200 Da的納濾膜；此工藝制得低聚糖的得率為46.63%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到93.3%。

2　不同膜材料在中藥多糖分離純化中的研究

膜材料主要有纖維素酯類、含氟材料類、聚酰胺類、PSF類、聚烯烴類、無機(jī)材料類等。目前，以無機(jī)陶瓷膜和磁性復(fù)合膜為研究熱點(diǎn)。

2.1無機(jī)陶瓷膜

無機(jī)陶瓷膜主要用于除去細(xì)菌、微粒、大分子雜質(zhì)（膠質(zhì)、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖）等。無機(jī)陶瓷膜本身性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸堿、耐高溫、耐生物降解、易清洗、機(jī)械強(qiáng)度大、壽命長等特點(diǎn)。張喜峰等[24]用正交設(shè)計研究了陶瓷膜分離純化沙棗多糖的工藝，工藝條件為：溫度30、壓力0.1 MPa、料液比1∶60；此工藝制得沙棗多糖回收率為98.6%。該研究也對清洗劑對膜通量恢復(fù)率的影響進(jìn)行了考察，得最佳清洗試劑為0.5%硝酸，膜通量恢復(fù)率達(dá)92%。陳晨等[25]探索了無機(jī)陶瓷膜對杏鮑菇多糖的純化工藝，工藝條件為：溫度25、壓力0.02～0.08 MPa；制得杏鮑菇多糖含量為62%。田洪蕓等[26]研究了無機(jī)陶瓷超濾膜純化香菇多糖的工藝，工藝條件為：截留分子質(zhì)量104u、壓力0.08 MPa、溫度50、料液比1∶3；此工藝制得香菇多糖的純度為89.7%，與有機(jī)超濾膜相比香菇多糖損失率大大降低。陶瓷膜是高性能膜材料的重要組成部分，屬于國家重點(diǎn)大力發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[27]，具有節(jié)約能耗、用時少、效率高、有效成分損失少、適用范圍廣、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

2.2PSF-Fe3O4磁性復(fù)合膜

王瑞君等[28]應(yīng)用相轉(zhuǎn)化法，將納米級Fe3O4顆粒填充到PSF中制備出一種新的磁性PSF-Fe3O4復(fù)合膜。結(jié)果表明，在交替磁場作用下，普通PSF膜對抗磁性物質(zhì)葡聚糖截留率基本無變化；而PSF-Fe3O4磁性膜截留率則降低。謝慧明等[29-30]研究了PSF-Fe3O4磁性復(fù)合超濾膜在麥冬多糖和當(dāng)歸多糖分離純化中的應(yīng)用，確定麥冬多糖的分離純化條件為：當(dāng)截留分子質(zhì)量為30 000 Da、磁度為0.1 T、壓力為0.4 MPa時，得截留液A和透過液B；當(dāng)截留分子質(zhì)量為10 000 Da、磁度為0.8 T、壓力為0.5 MPa時，將透過液B在25條件下超濾，得截留液C和透過液D。當(dāng)歸多糖的分級分離條件為：在截留分子質(zhì)量可調(diào)控范圍為31 000～73 000 Da的PSF磁性超濾膜、壓力為0.2 MPa、磁度為0～1.0T的條件下，通過改變磁場強(qiáng)度得樣品A、B、C；再用高效液相色譜法測定重均相對分子質(zhì)量依次為86 371、19 989、62 461。樣品A中相對分子質(zhì)量為70 000～100 000的當(dāng)歸多糖占70%左右；樣品B中相對分子質(zhì)量為10 000～30 000的當(dāng)歸多糖占95%左右；樣品C中相對分子質(zhì)量為50 000～70 000的當(dāng)歸多糖占80%左右。采用磁性復(fù)合超濾膜，通過改變磁度和壓力，可按相對分子質(zhì)量大小對中藥多糖提取液進(jìn)行連續(xù)分離。因此，雖然磁性復(fù)合超濾膜研究與應(yīng)用較少，但已引起廣大學(xué)者極大的關(guān)注。

3　結(jié)語

膜分離技術(shù)較傳統(tǒng)水提醇沉法分離時間短、效果好，不需使用有機(jī)溶劑，且膜清洗再生效果好，適用于具有生物活性的有效部位分離、純化和濃縮，且耗能少、費(fèi)用低。微濾、超濾、納濾與色譜法、電滲析、活性炭等技術(shù)聯(lián)用可獲得目標(biāo)多糖。膜材料種類較多，其中陶瓷膜較其他膜材料耐酸堿、耐生物降解；PSF-Fe3O4磁性復(fù)合膜屬于新型磁控約束膜，可通過調(diào)節(jié)外加磁場對一系列不同多糖物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)分離，改善了一張濾膜只能有一個截留分子質(zhì)量的狀況。膜技術(shù)在藥品、食品、環(huán)境等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景，為實(shí)現(xiàn)中藥及其制劑的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)和研究指導(dǎo)。迄今為止，研究者在膜分離方法及膜材料的選擇、膜清洗及膜堵塞等問題的解決、分離純化工藝的優(yōu)選等方面已取得諸多可喜的研究成果，但磁性復(fù)合膜在中藥多糖的分離純化中研究及應(yīng)用尚處于起步階段。相信隨著研究的不斷深入，磁性復(fù)合膜在中藥學(xué)領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步顯露其獨(dú)特的優(yōu)勢并得到廣泛的應(yīng)用。

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（編輯：余慶華）

R932

A

1001-0408（2016）28-4002-04

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.28.35

甘肅省教育廳科研項(xiàng)目（No.2013A-085）；甘肅省高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（No.2013-1）；甘肅省高等中（藏）藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（No.zzy-2014-04）

＊碩士研究生。研究方向：中藥有效成分與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。E-mail：1239071829@qq.com

副教授。研究方向：中藥有效成分與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。電話：0931-8765394。E-mail：cn221@163.com

（2015-12-08

2016-05-12）