微濾法澄清枳實、苦參和金銀花中藥水提液的研究

高紅寧 殷 奕 潘金火

1.南京中醫藥大學藥學院，江蘇南京 210046；2.南京多康商貿有限公司，江蘇南京 210000

中藥水提液常用醇沉法澄清較細的藥渣、泥沙、淀粉、纖維、細菌、樹脂、蛋白質等雜質，但采用醇沉法有安全性差、有效成分和總固體保留率低、乙醇用量大、周期長等缺點。近年來，高效、節能的微濾、超濾、納濾、反滲透等膜分離技術在飲用水、海水淡化等方面已有研究和應用[1-6]。日本專利中已有微濾作為超濾預處理除雜的工藝[7-8]。目前國內中藥制劑對微濾、超濾、納濾、反滲透等膜分離技術研究很少，主要采用高分子有機膜如聚砜、聚酰胺和纖維素類膜，用于熱敏性中藥的除菌和提高注射劑的澄明度[9-14]。無機膜包括金屬膜材料和陶瓷膜材料，采用篩分原理的Al2O3陶瓷微濾膜，小于膜孔徑的微粒和部分可溶性成分可以因架橋和吸附被截留，比其孔徑大的微粒雜質能被微濾膜截留，其分離粒徑為0.05～10 μm 的粒子[15-19]，微濾液透明澄清，與水提液在有效成分的質和量上基本一致。本研究采用Al2O3陶瓷微濾膜澄清枳實、苦參、金銀花中藥水提液，對水提液在固形物、性狀、膜通量、指標成分等方面微濾前后的變化進行比較分析，旨在探索一條適用于中藥水提液除雜澄清的新方法。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Waters 高效液相色譜儀（Waters 510 泵，2487 紫外檢測器，U6K 進樣器）；JS-3030 江申通用漢化色譜工作站（大連江申分離科學技術公司）；JW-I型無機陶瓷微濾膜裝置（南京化工大學膜科學技術研究所，膜材料Al2O3，膜面積為0.4 m2，孔徑0.2 μm）；Mettler AG285電子分析天平（瑞士梅特勒-托利多集團）；UV-754型紫外可見分光光度計（上海分析儀器總廠）。

1.2 試藥

辛弗林對照品（批號110727-200306）；氧化苦參堿對照品（批號110780-200506）；蘆丁對照品（批號100080-200707）；綠原酸對照品（批號110753-200413）均購于中國藥品生物制品檢定所。

枳實、苦參、金銀花藥材購于南京市藥材公司，經南京中醫藥大學藥學院谷薇教授鑒定符合《中華人民共和國藥典》（簡稱“《中國藥典》”）2015年版（一部）[20]的規定；甲醇、乙腈為色譜純；三氟乙酸為分析純，水為自制高純水，其他試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 供試品溶液與微濾液的制備

按照圖1所示的實驗流程操作，藥材煎煮2次，趁熱過濾，合并濾液，濾液一分為二：一份按中藥制劑常規進行乙醇的醇沉實驗（用70%的乙醇處理）；另一份采用Al2O3陶瓷微濾膜處理，藥液放冷至室溫后，加入陶瓷膜微濾機循環微濾，實時記錄膜通量、流速、藥液溫度、操作壓力等數據。微濾采用錯流過濾方式，整套裝置均采用不銹鋼材質，實驗裝置及流程見相關文獻[21]。

圖1 實驗流程圖

2.2 定量分析方法與結果

采用紫外分光光度計法測定苦參總黃酮的含量[22]，按《中國藥典》2015年版（四部）[23]附錄項下測定各樣品固形物含量，按《中國藥典》2015年版（一部）[20]采用高效液相色譜法測定枳實中辛弗林、苦參中氧化苦參堿、金銀花中綠原酸的含量。Al2O3陶瓷膜的微濾參數、微濾效果分別見表1～2；微濾后膜的清洗方法見表3；微濾液膜通量隨時間的變化關系見圖2。

表1 Al2O3 陶瓷微濾膜對中藥水提液的微濾參數

3 討論

微濾的濾材包括有機高分子膜和無機膜兩大類，有機高分子膜有聚砜、聚酰胺纖維素類、聚氯乙烯膜等；無機膜可分為陶瓷膜材料和金屬膜材料，常用的陶瓷膜材料有Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2等氧化物和碳化硅、氮化硅等非氧化物。Al2O3無機陶瓷膜與有機高分子膜相比，具有耐高溫、耐酸堿及有機溶劑，機械強度高，易清洗等優點，是目前常用的微濾膜。采用篩分原理的Al2O3陶瓷微濾膜，從理論上講，在確保所需截留率的情況下，為獲得較高的膜通量，應選擇采用孔徑較大的膜，但在實際應用中發現，膜孔過大膜易被固體顆粒阻塞影響膜通量，膜孔過小導致過濾時膜阻力較大進而影響膜通量。枳實、苦參和金銀花中藥水提液中除含有可溶性有效成分外，還含有大量大分子膠體、細菌、真菌、酵母、藥渣、油滴等雜質，這些雜質大小一般>0.2 μm，所以選擇孔徑為0.2 μm 的Al2O3無機陶瓷膜作濾材。

中藥水提液固形物除去率、有效成分保留率與濾液收得率、微濾后期的加水量、加水次數和管道的死體積等因素有關。JW-I型陶瓷微濾膜的死體積約為2.0 L，微濾后期的加水量越大，加水次數越多，濾液收得率越高，固形物除去率越低，有效成分保留率越高，但運行成本加大。所以合理的濾液收得率、加水量、加水次數應視中藥具體品種、有效成分、運行成本、質量、藥理臨床結果等因素而定。

本研究結果提示，Al2O3陶瓷微濾膜對枳實、苦參和金銀花中藥水提液具有很好的澄清效果。枳實、苦參和金銀花中藥水提液微濾前均為顏色深的渾濁液體，微濾后成為顏色淺的透明澄清濾液，枳實、苦參和金銀花水提液固形物除去率為36.2%、39.5%、37.4%，辛弗林、氧化苦參堿、苦參總黃酮、綠原酸有效成分保留率分別為81.9%、79.7%、77.2%、83.7%。與70%醇沉技術比較，微濾法有效成分保留率優于醇沉法，固形物除去率與醇沉法基本相近。但微濾法省去了大量乙醇試劑及回收乙醇過程，常溫下進行，操作方便，生產周期短，成本低。此外，Al2O3陶瓷微濾膜對同一中藥水提液中各有效成分的保留率基本相近，但采用醇沉技術因各有效成分在70%乙醇中溶解度不同及沉淀物的包裹作用而使保留率有較大的差異。

表2 Al2O3 陶瓷微濾膜對中藥水提液的微濾效果

表3 微濾后Al2 O3 陶瓷微濾膜的清洗情況

圖2 藥液微濾通量隨時間的變化關系

中藥水提液的微濾膜通量受供試品料液性質（有效成分、顆粒大小、pH值、料液黏度、顆粒分散度、料液電荷等）、Al2O3陶瓷微濾膜性質（膜孔徑、膜化學性質、膜載體理化性質等）、操作條件（溫度、濾過壓力差、錯流速度等）、膜污染程度等因素影響。枳實是蕓香科植物酸橙（Citrus aurantium L.）及其栽培變種或甜橙（Citruss inensis Osbeck）的干燥幼果，苦參是豆科植物苦參（Sophora flavescens Ait.）的干燥根，金銀花是忍冬科植物忍冬（Lonicera japonica Thunb.）的干燥花蕾或帶初開的花。由于枳實、苦參水提液固形物含量不足金銀花水提液的60%，所以其膜通量比金銀花大，但微濾結束后污染膜采用5%氫氧化鈉清洗的效果比金銀花差，這可能由于枳實、苦參水提液含有較多的無機鹽離子，無機鹽離子能增加Al2O3陶瓷微濾膜對蛋白質的吸附從而污染膜。

由于中藥水提液中淀粉、蛋白質、黏液質、樹膠等雜質及細小微粒在陶瓷膜上的吸附，使得膜通量在微濾前期銳減，在10 min內膜通量降低了70%，膜被嚴重污染；10 min 以后，膜通量下降緩慢，逐漸趨于穩定，這是錯流過濾的特征。為此要求有一定的清洗方法去除污染物以恢復膜性能、延長使用壽命。膜的清洗實驗表明，對Al2O3陶瓷膜而言，采用5%的氫氧化鈉清洗，膜污染可以降低或消除，可以恢復到以前的膜通量。