膜分離技術(shù)及其在中藥提取分離中的應(yīng)用

張浩農(nóng)

（河南醫(yī)藥健康技師學(xué)院，河南 開封 475000）

中藥傳承著我國幾千年的歷史文化，其獨特的療效在醫(yī)藥領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。中藥成分相對復(fù)雜，僅靠傳統(tǒng)中藥提取分離法，很難獲取良好的分離效果，因此，很多中藥制劑都存在著劑量大、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易攜帶及制劑粗糙等缺點。為了實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化，真正的向全世界推廣中藥，必須合理應(yīng)用高新技術(shù)，保證中藥制藥品質(zhì)，實現(xiàn)現(xiàn)代化中藥生產(chǎn)。膜分離技術(shù)是我國中藥制藥的高新技術(shù)，可將中藥提取物雜質(zhì)去除，取其有效成分，對中藥領(lǐng)域的發(fā)展起到了不可忽視的作用。

一、膜分離技術(shù)原理及分類

膜分離技術(shù)所選擇的分離遞質(zhì)多為選擇性的透過膜，當(dāng)膜兩側(cè)具有濃度差、電位差或壓力差時，一側(cè)的原料會選擇性的透過膜，從而實現(xiàn)純化分離的效果。有研究結(jié)果顯示，在中藥成分純化分離中應(yīng)用膜分離技術(shù)，可發(fā)揮脫水濃縮、濾除小分子物質(zhì)、截留大分子雜質(zhì)等三項功效。該技術(shù)在分離期間不會發(fā)生變化，且可于常溫狀態(tài)下操作，有著較大的分離系數(shù)，消耗低。因此，傳統(tǒng)的冷凝吸附、過濾、萃取、蒸餾及重結(jié)晶將被取代，實現(xiàn)有效分離。中藥提取液在分離中藥成分期間，所含的固體雜質(zhì)較多，直接用膜分離技術(shù)，很可能會污染膜，降低使用膜的壽命。因此，在使用膜分離前要預(yù)處理提取液，預(yù)處理藥液的相關(guān)步驟包括以下幾點：1.絮凝沉淀：將絮凝劑加入制藥中，沉積大部分懸浮物，從而增大懸浮顆粒尺寸，更容易被超濾膜分離。2.用壓濾將較大的固體物質(zhì)去除。按孔徑大小可將分離膜劃分為納濾(1-10nm)、超濾(10-100nm)及微濾(≥0.01μm)，可依據(jù)不同對象的需求實行不同的膜分離技術(shù)。

二、膜分離技術(shù)在中藥提取分離中的應(yīng)用

（一）微濾

微濾(microfiltration)在膜技術(shù)中使用較早，是以篩分作為分離機理，在分離期間發(fā)揮主要作用的為膜的物理結(jié)構(gòu)，分離過程中采取推動力為壓力差，膜孔徑呈0.01～10μm 大小，推動壓力差在0.1MPa 以下。微濾在醫(yī)療和制藥期間多用于澄清藥液、除菌過濾及去除病毒和顆粒物，凈化醫(yī)療用水以及預(yù)處理反滲透過程。微濾膜材料分為兩類，包括無機材料和有機材料，無機材料中較為常見的有沸石、玻璃、金屬氧化物、陶瓷等，而有機材料的相關(guān)成分包括聚丙烯、聚礬、纖維素酯類。無機膜相比有機膜有著更穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，耐高溫，且抗污染性良好，機械強度較優(yōu)，便于清洗，近幾年來已經(jīng)獲得快速發(fā)展。

相關(guān)研究[1]表明，通過分析比較傳統(tǒng)醇沉工藝與微濾膜分離，進行清肝顆粒優(yōu)選提取，發(fā)現(xiàn)膜分離法比醇沉法的效果更優(yōu)，在進行清肝顆粒提取時，便于操作，節(jié)約能源，有效成分中含有較高的綠原酸。有研究結(jié)果[2]顯示，用0.2μm 陶瓷微濾膜裝置微濾主要原料為黃芪的中藥藥酒，并對比分析微濾前后液體，發(fā)現(xiàn)微濾前藥酒為渾濁液體，微濾后表現(xiàn)為黃褐色澄清透明液，未改變其余成分，表示無機陶瓷膜可將中藥藥酒澄清效果提升。還有研究學(xué)者對女貞子水煎液藥效部位采取陶瓷微濾膜分離，所選擇的受試液為曲膜分離所獲取的過濾液，對照組選取上清液，探究膜分離提取物是否會影響小鼠免疫作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)女貞子膜分離所獲得的微濾液可提升動物實驗免疫功能，且提升的免疫功能作用明顯比上清液更優(yōu)。還有研究學(xué)者[3]基于膜通量為指標(biāo)，通過優(yōu)化膜材質(zhì)、濃度、溫度及壓力，將地龍勻漿液中藥效物質(zhì)有效分離，顯示膜通量隨著增加溫度、過濾壓差而呈上升趨勢，伴隨濃度的提升而降低，確定分離時一級膜管與二級膜管分別選擇0.2μmAl2O3、50nmZrO2。

（二）超濾

超濾(ultrafiltration) 是借助膜兩側(cè)不同的壓力差，選擇性的分離不同分子量的溶質(zhì)。以篩分為分離機理，膜孔徑呈10-100nm 大小，推動壓力差為1-100MPa 大小，可將0.0012～0.05μm 的溶質(zhì)分子和大約1000 萬分子量的高分子化合物、蛋白、菌絲、熱源、病毒、膠體從液體中除去，常用于脫鹽濃縮與大分子物質(zhì)的分級分離，純化小分子物質(zhì)。超濾過程未改變，不使用有機溶劑，有著較高的分離選擇性，可發(fā)揮良好的除雜效果，提升注射劑、口服液等液體制劑的澄明度，除了可將儲存時間延長，還能夠?qū)嵩图毦コ诓僮鬟^程中實現(xiàn)自動化、連續(xù)化的優(yōu)勢，與現(xiàn)代化中藥生產(chǎn)機理符合。相關(guān)研究[4]表明，采取卷式超濾膜分離提純靈芝多糖，確定為6000D 膜截留分子量，0.6 MPa 超濾壓力 以及45min 時間，制得純度為73.5%的靈芝多糖，可獲得69.4%的回收率，表示以超濾膜技術(shù)行靈芝多糖分離提純，工藝相對簡單，可獲取顯著效果。有研究結(jié)果顯示，以高效液相色譜法對白芍超濾液中芍藥苷的含量進行檢測，研究超濾膜對白芍醇提液分離體外抗腫瘤的活性及藥效部位，發(fā)現(xiàn)白芍超濾液藥效部位可抑制腫瘤細胞，與給藥時間及給藥劑量具有相關(guān)性。說明白芍醇提液藥效部位經(jīng)超濾膜分離可于體外發(fā)揮良好的抗腫瘤活性。

（三）納濾

納濾(nanofiltration)是一種膜分離過程，發(fā)生于反滲透和超濾之間，可將超濾和反滲透區(qū)間的空白填補。在分離期間的推動力為壓力差，是以吸附擴散作為分離機理?？啄た追秶?-10nm 可將300-1000 的小分子物質(zhì)的分子量去除，推動壓力差呈0.5～1.5MPa。納濾膜由于截留分子量介于超濾與反滲透之間，同時還有Donna效應(yīng)存在，因此對分離低分子量有機物和鹽可發(fā)揮顯著效果，不會對分離物質(zhì)生物活性、無公害及節(jié)能等特征造成影響，已經(jīng)在各類分離、濃縮及精制醫(yī)藥工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用，多用于分離、純化、澄清過濾抗生素、維生素及氨基酸等發(fā)酵液。納濾膜同時具有透析和濃縮的作用，可達到最小的溶質(zhì)的損失，常聯(lián)合應(yīng)用其他膜技術(shù)。相關(guān)研究[5]表明，采取一級納濾和兩級超濾分離、濃縮銀黃煎液，采取HPLC 法對綠原酸含量和黃芩苷含量進行檢測，以蒽酮試劑比色法對多糖含量進行檢測，探究銀黃復(fù)方有效部位采取膜分離技術(shù)提取的有效性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糖含量呈3.41mg·mL-1，從原液中轉(zhuǎn)移黃芩苷的可能性為77.24%，從綠原酸轉(zhuǎn)移黃芩苷的可能性為79.02%，表明于銀黃水煎有效部位采取膜分離方法進行分離，便于操作，可將多糖在內(nèi)的不同類型活性成分保留。相關(guān)研究表明，經(jīng)低溫提取工藝，采取微濾膜除去雜質(zhì)，納濾膜濃縮麻黃堿，可確保最佳提取工藝，可將麻黃堿生產(chǎn)工藝以及處理廢水問題解決，有效提升麻黃堿收率，減弱耗能。相關(guān)研究[6]表明，在提出的新工藝中可納入20t·h-1 納濾膜連續(xù)濃縮大豆低聚糖，該工藝流程可穩(wěn)定運行，有著較高的自動化程度，經(jīng)濟適用，可使連續(xù)生產(chǎn)的要求獲得滿足，高效率運行膜分離裝置。

三、膜集成工藝

膜集成工藝在提取中藥成分中獲得了廣泛應(yīng)用，經(jīng)聯(lián)合各級膜處理，可有效進行純化分離，便于操作，且所用裝置十分簡便，很容易實現(xiàn)自動化控制。有研究結(jié)果[7]顯示，采取微濾結(jié)合超濾的方法在枸杞果肉中提取枸杞多糖，可達到90.4%的截留率，以微濾作為超濾的預(yù)處理，在使超濾減輕負(fù)擔(dān)的同時，其通量比超濾更大，可以以更便宜的價格完成。濃縮枸杞多糖期間超濾的合理運用，可進一步縮小截留的分子量。還有研究結(jié)果[8]顯示，在提取靈芝液時對特定物質(zhì)的選擇分離性能，可依據(jù)微孔過濾、納濾、超濾各種膜，創(chuàng)建新型膜集成工藝，即篩網(wǎng)和濾紙粗過濾除雜以及納濾凈化處理，經(jīng)切割不同分型的分子質(zhì)量膜實行兩級納濾，之后用納濾將靈芝凈化濃縮。超濾滲透液經(jīng)納濾濃縮，獲得6 倍的濃縮效果，在濃縮期間納濾滲透液的色度可穩(wěn)定至70-80，可獲取較高的有效成分截留率。

四、膜分離技術(shù)與其他方法于中藥提取中的聯(lián)合應(yīng)用

膜分離聯(lián)合其他方法用于提取有效物質(zhì)，可彌補傳統(tǒng)方法低效率、污染大的不足，促進我國藥用資源的開發(fā)。相關(guān)研究[9]表明，大孔樹脂吸附技術(shù)聯(lián)合超濾技術(shù)于葫蘆巴藥材中提取分離葫蘆巴總皂苷，葫蘆巴提取液經(jīng)大孔樹脂吸附精制后，明顯降低污染超濾膜的成分，且可實現(xiàn)超濾的精制效果，提升有效成分含量，將樹脂的脫落微粒清除。大孔樹脂吸附技術(shù)聯(lián)合超濾技術(shù)所制備的高含量有效成分提取物是常規(guī)手段無法制備的。相關(guān)研究[10]表明，以沉淀劑結(jié)合膜分離法可提取豬小腸黏膜中的肝素鈉，膜分離法較乙醇沉淀法，可降低大于85%的乙醇用量，達到29.03%的回收率和61.8μ·mg-1 的效價，膜分離與沉淀結(jié)合法實現(xiàn)了合理的工藝設(shè)計，方法可靠，實踐價值較高。中藥存在著復(fù)雜的化學(xué)成分，中藥水提液是一種復(fù)雜體系，是由懸浮液、乳濁液混合真溶液，有著幾十至幾百萬的分子量，對中藥有效成分進行純化和分離中藥可發(fā)揮關(guān)鍵作用，而中藥加工開發(fā)期間會出現(xiàn)損傷有效成分的難題。在進行膜分離工藝運用時，需對不同的影響條件進行考察，確保選取最佳工藝。一般需考察的因素包括溫度、膜面流速、跨膜壓差及膜管孔徑，以膜通量等指標(biāo)。

五、結(jié)語

膜分離技術(shù)相比傳統(tǒng)提取方法，可有效適應(yīng)中藥多成分多靶點，其優(yōu)勢包括有著較強的可控性、便于操作、節(jié)能、高效、便于放大工藝及污染小等，在中草藥有效成分的分離和純化方面獲得了顯著進步，發(fā)展前景良好。隨著不斷發(fā)展現(xiàn)代科技，膜分離技術(shù)在中藥分離純化中也開始日趨成熟。