膜分離技術在中藥研究中的應用新進展

呂建國，何葆華

(1.甘肅省膜科學技術研究院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省膜分離工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730020)

膜分離技術是近幾十年發展起來的分離技術，以常溫操作、多數過程無相變、能耗低、分離效率高等特點，在許多領域中獲得應用[1]。膜分離技術應用于中藥的分離、純化研究已有20余年，取得了較大進展，部分中藥的生產工藝已改用膜分離技術。目前，我國中藥制品普遍存在服用量大、制劑粗糙、質量不穩定等缺點，其根本原因是中藥的化學成分非常復雜，通常含有無機鹽、氨基酸、有機酸、生物堿、酚類、酮類、皂苷、甾族和萜類化合物以及蛋白質、多糖、淀粉、纖維素和膠體等高分子物質[2]。因此，要實現中藥現代化，必須運用高新技術提高中藥制品質量，其中膜分離技術被認為是中藥制藥工業中亟需推廣的高新技術之一[3]。

1 膜分離技術的特點

膜分離技術是通過特定膜的滲透作用，對兩組分或多組分混合的液體或氣體進行分離、分級、提純和富集[4]。常見的膜分離技術有微濾(Microfiltration)、超濾(Ultrafiltration)、納濾(Nanofiltration)、反滲透(Rever seosmosis)、電滲析(Electrodialysis，ED)和氣體分離(Gas separation)[5]。膜分離技術既可根據混合物質量、體積、大小、幾何形態的不同，用篩分的方法進行分離，又可根據混合物化學性質的不同進行分離[6]。

膜分離技術的特點如下：(1)可常溫操作，分離過程不發生相變化(除滲透汽化外)，適于熱敏感物質的分離、濃縮、純化，不破壞主要成分；(2)操作過程中不混入其它雜質，避免了對組分的影響；(3)能耗低，可同時進行物質的分離、提純、濃縮，既節省了時間又提高了生產效率；(4)分離系數較大，無二次污染，利于環境保護，社會效益顯著。

膜分離技術是現代分離技術中效率較高的分離手段之一，可以部分取代傳統的過濾、吸附、冷凝、重結晶、蒸餾、萃取等分離技術，在分離工程中具有重要作用[7]。

2 膜分離技術在中藥研究中的應用

2.1 微濾膜在中藥研究中的應用

高紅寧等[8]對苦參水提液經無機陶瓷微濾膜微濾前后的性狀、固形物、指標成分等進行了對比分析。結果表明，苦參水提液微濾前為深黃色的渾濁液體，微濾后為淺黃色的澄清透明液體；苦參水提液中固形物去除率為39.50%，氧化苦參堿和苦參總黃酮的保留率分別為79.72%和77.23%。

呂建國等[9]采用陶瓷微濾膜裝置對由7種中藥材提取物制成的藥酒進行了澄清效果的實驗。結果發現，藥酒在微濾前為渾濁液體，微濾后為黃褐色澄清透明液體，其余成分未發生變化。

韓光等[10]用孔徑為0.2 μm 的無機陶瓷微濾膜對何首烏水提液進行微濾，對提取液微濾前后的性狀、固形物、二苯乙烯苷含量、膜通量等進行了對比分析。結果表明，何首烏水提液微濾前為渾濁溶液，微濾后為澄清溶液，透過液固形物去除率為67.9%，二苯乙烯苷含量是水提液中的2.04倍，膜通量的衰減具有一定的規律性。

王龍德等[11]就不同孔徑和材質的微濾膜對苦楝提取液的過濾分離進行了比較，發現孔徑為0.45 μm的聚醚砜微濾膜對苦楝提取液具有良好的過濾性能，確定膜分離提純苦楝素的優化工藝條件為：料液濃度0.374 mg·mL-1、料液溫度35 ℃、操作壓力差0.08 MPa、循環流量0.15 L·h-1、pH值7.0，苦楝素的轉移率為99.4%，除雜率為8.3%，通量為147.2 L·m-2·h-1，苦楝素的純度由0.89%提高到了8.79%。

樊文玲等[12]將用于澄清糖渴清水提液的陶瓷微濾膜依次經自來水低壓清洗和超聲清洗，膜通量恢復率為95%，方法重現性好；并可根據過濾阻力分布的不同，選用適合的清洗和再生方法。該結論對今后的工業化生產有一定的指導意義。

從近幾年的研究進展可以看出，陶瓷微濾膜由于自身的優點，在中藥研究中的應用正在不斷地擴展，并且大多集中在中藥水提液的澄清研究以及澄清過程中的膜污染清洗研究；而有機微濾膜在中藥研究中的應用正在不斷減少。

2.2 超濾膜在中藥研究中的應用

陳占立等[13]考察了3 種不同孔徑及不同操作參數下的無機陶瓷膜在制首烏顆粒水提液精制過程中膜通量及有效成分的變化。結果顯示，50 nm 膜的膜通量和二苯乙烯苷轉移率均明顯高于其它2種膜；應以操作壓差0.8～ 1.2 MPa、溫度50～ 60 ℃、膜面流速3.0 m·s-1作為大生產合適的濾過條件，當濾過液濃縮到原液體積的1/10 時，加入相同體積的去離子水，其有效成分轉移率達80%以上，即可結束濾過；采用強酸、強堿交替清洗的方法，可使膜通量恢復90%以上。魏學君等[14]采用無機陶瓷膜進行了連花清瘟顆粒的精制工藝研究，結論與陳占立等[13]的一致。

王丹青等[15]研究延胡索乙素的超濾純化工藝時發現，與傳統的醇沉法相比，有效成分的損失基本相當，但雜質去除效果更好。經留樣60 d觀察發現，超濾液的澄明度高于醇沉液，超濾液經濃縮、真空干燥后的浸膏復溶性也比醇沉樣品好。

葉勇等[16]利用100 kDa、10 kDa、5 kDa 3種規格超濾膜對復方中藥丹參芍藥水煎液進行分離和反滲透濃縮。結果發現，在pH值為5、溫度為40 ℃、操作壓力為0.3 MPa的最佳分離條件下，采用10 kDa超濾膜分離時獲得的產品純度高、損失小。

劉志昌等[17]采用微濾膜和超濾膜對白藜蘆醇進行了純化研究。結果顯示，經微濾膜處理后白藜蘆醇的純度達30.5%，再經超濾膜處理，純度達55.8%。

尹楠等[18]采用超濾法去除中藥注射液中的細菌內毒素，用動態濁度法定量檢測細菌內毒素的含量。結果顯示，各藥液經超濾后，內毒素的含量均在0.388～0.843 EU·mL-1之間，內毒素去除效率大于90%。

彭國平等[19]采用細菌內毒素定量法研究了中藥注射劑中熱原的去除工藝，比較了活性炭及超濾膜的去除效果，用動態濁度法測定不同濃度活性炭及不同截留分子量超濾膜使用前后藥液中細菌內毒素的含量變化，觀察其去除熱原的效果。結果顯示，在三七總皂苷溶液中外加內毒素，0.03%、0.1%、0.3% 3種濃度活性炭的細菌內毒素去除率分別為62.21%、76.21%、81.03%；不同截留分子量超濾膜的細菌內毒素去除率均在91%以上。

從近幾年來的相關資料來看，超濾技術在中藥研究方面的應用有所減少，研究內容大多還是集中在澄清、純化以及去除毒素這幾個方面，沒有很大的技術性突破。

2.3 納濾膜在中藥研究中的應用

戴連科等[20]采用納濾膜對D-對羥基苯甘氨酸的提取進行了研究。較為合理的工藝流程為：將料液用6 mol·L-1鹽酸調pH值至1.8，用納濾膜納濾濃度至6%，加活性炭脫色后用氨水調pH值至5.0，冷卻結晶，離心洗滌烘干得成品。此時納濾透出液的平均濃度約為0.4%，經二次納濾后，0.03%以下的透出液排放，0.03%以上的則加以回收。納濾收率為97%，所得產品結晶顏色潔白，m.p.240 ℃，含量約98.8%，比旋度約-158°，提取總收率大于80%。

袁亮等[21]在室溫條件下，進行了微濾-超濾-納濾多級膜濃縮黃芩苷提取液的研究。黃芩苷提取液經微濾預處理后，透過液中能基本保留有效成分黃芩苷；微濾透過液經過超濾處理后，透過液中含有小部分的黃芩苷；超濾透過液再經過納濾處理后，透過液中基本檢測不出黃芩苷。研究表明，利用納濾技術對黃芩苷提取液進行濃縮可截留全部黃芩苷，而采用多級膜進行濃縮是為了降低納濾膜的污染，增加納濾膜的膜通量。

楊祖金等[22]對納濾膜濃縮和真空減壓濃縮進行了對比，發現納濾膜濃縮在濃縮的成本、時間、物料損耗以及效率上更有優勢。

夏仙兵等[23]研究了甘露醇的納濾膜分離與滲濾純化工藝。

董艷等[24]采用不同截留相對分子質量的超濾膜對地黃多糖進行分離純化，再利用納濾膜對超濾液進行濃縮純化。截留相對分子質量為150 000和6000的超濾膜不僅提取了地黃低聚糖溶液,還有效降低了無效多糖和蛋白的量并截留了其它雜質；截留相對分子質量為200 的納濾膜可對分離蛋白后的低聚糖提取液進行脫水除鹽濃縮，達到富集低聚糖的目的。采用兩次超濾結合納濾的工藝對地黃多糖進行分離濃縮，工藝簡單可行、節能降耗、有效多糖純度高，為工業生產中的分離分析打下了良好的基礎。

周錦珂等[25]采用納濾膜濃縮丹酚酸B 提取液時，丹酚酸B活性成分可富集10倍以上，干燥成品中丹酚酸B的含量比傳統熱濃縮提高4.79%，具有濃縮速度快、活性成分保存良好、節能等優點。

3 結語

綜上所述，膜分離技術在中藥研究中的應用主要集中在以下幾個方面：微濾研究集中在中藥及生物制藥提取液的澄清方面，超濾研究集中在澄清與分離方面，納濾研究集中在中藥提取液的濃縮方面，反滲透應用研究極少。另外，近幾年的研究報道與前幾年相比明顯有所減少。個人分析，這可能是由于膜分離技術要工業化應用于中藥生產中還不是很成熟，而限制其工業化應用的主要因素可能是膜污染與膜清洗方面存在的問題，有待進一步深入研究。

[1] 葉勇,潘能婷.膜技術在中藥分離過程中的應用[A].第六屆中國藥學會學術年會論文集[C].廣州：中國藥學會，2006：2053-2056.

[2] 孫文基.天然藥物成分提取分離和制備[M].北京:中國醫藥科技出版社,1999:192-230.

[3] 王北嬰,王躍生,王煥魁,等.我國中藥制藥工業中亟需推廣的高新技術[J].世界科學技術，2000,2(2):18-23.

[4] 高福成.現代食品工程高新技術[M].北京:中國輕工業出版社,1997:344-377.

[5] 陳紅霞.膜分離及應用展望[J].化工技術與開發,2005,34(5):14-18.

[6] 高輝,安興才,祝霞,等.膜分離技術在番茄汁濃縮工藝中的應用[J].甘肅農業大學學報,2007,42(1):123-126.

[7] 李平華,趙漢臣,閆薈.膜分離技術在中藥研究開發中的應用[J].中國藥房,2007,18(24):1918-1920.

[8] 高紅寧,郭立瑋,金萬勤.陶瓷膜微濾技術澄清苦參水提液的研究[J].水處理技術,2002,28(2):108-109.

[9] 呂建國,焦光聯,張鵬.膜分離技術澄清中藥藥酒的試驗研究[J].中成藥,2008,30(8):1145-1147.

[10] 韓光,陳尚義,李景華,等.微濾法精制何首烏水提液的研究[J].中南藥學,2008,6(6):663-666.

[11] 王龍德,崔鵬,路緒旺,等.微濾膜分離提純苦楝素的研究[J].天然產物研究與開發,2011,23(4):742-746.

[12] 樊文玲,林瑛,郭立瑋.陶瓷膜澄清糖渴清水提液的膜清洗研究[J].中草藥,2008,39(3):369-371.

[13] 陳占立,孫愛平,魏學君,等.陶瓷膜超濾精制制首烏顆粒藥材提取液的工藝研究[J].中草藥,2009,40(10):1566-1569.

[14] 魏學君,陳占立,孫長榮,等.無機陶瓷膜超濾精制連花清瘟顆粒的工藝研究[J].時珍國醫國藥,2010,21(1):166-168.

[15] 王丹青,刁斌.延胡索乙素的超濾純化工藝[J].中國藥師,2009,12(6):827-828.

[16] 葉勇,張永波.復方中藥膜分離工藝和節能性研究[J].時珍國醫國藥,2008,19(8):1884-1885.

[17] 劉志昌,夏炎,張瑩,等.膜分離技術純化白藜蘆醇的研究[J].時珍國醫國藥,2009,20(1):203-204.

[18] 尹楠,李紅陽,彭國平,等.超濾法去除中藥注射液中的細菌內毒素[J].中國醫藥工業雜志,2008,39(12):927-929.

[19] 彭國平,鄭云楓,李存玉,等.中藥注射劑中熱原的去除工藝研究[A].現代化中藥制劑發展與中藥藥理學研究交流會[C].西寧:青海省中醫藥學會,2009:8-10.

[20] 戴連科,胡重浩,許重陽,等.納濾膜在D-對羥基苯甘氨酸提取中的應用[J].中國醫藥工業雜志,2009,40(3):200-202.

[21] 袁亮,周顯宏,肖凱軍，等.多級膜濃縮黃芩苷提取液的研究[J].現代食品科技,2008,24(3):237-240.

[22] 楊祖金,袁雨婕,葛發歡,等.納濾技術在中藥濃縮中的應用[J].中藥材,2008,31(6):910-912.

[23] 夏仙兵,蔡邦肖.甘露醇的納濾膜分離與滲濾純化工藝實驗研究[A].2010年中國藥學大會暨第十屆中國藥師周[C].天津:中國藥學會,2010:1-12.

[24] 董艷,高瑞昶,潘勤,等.超濾和納濾分離技術提取純化地黃低聚糖的研究[J].中草藥,2008,39(3):359-363.

[25] 周錦珂,黃裕,葛發歡,等.納濾技術在丹酚酸B提取液濃縮的應用研究[J].今日藥學,2009,19(9):26-28.