膜分離技術及其在中藥提取分離中的應用

張浩農

（河南醫藥健康技師學院，河南 開封 475000）

中藥傳承著我國幾千年的歷史文化，其獨特的療效在醫藥領域中發揮著關鍵作用。中藥成分相對復雜，僅靠傳統中藥提取分離法，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、質量不穩定、不易攜帶及制劑粗糙等缺點。為了實現中藥現代化，真正的向全世界推廣中藥，必須合理應用高新技術，保證中藥制藥品質，實現現代化中藥生產。膜分離技術是我國中藥制藥的高新技術，可將中藥提取物雜質去除，取其有效成分，對中藥領域的發展起到了不可忽視的作用。

一、膜分離技術原理及分類

膜分離技術所選擇的分離遞質多為選擇性的透過膜，當膜兩側具有濃度差、電位差或壓力差時，一側的原料會選擇性的透過膜，從而實現純化分離的效果。有研究結果顯示，在中藥成分純化分離中應用膜分離技術，可發揮脫水濃縮、濾除小分子物質、截留大分子雜質等三項功效。該技術在分離期間不會發生變化，且可于常溫狀態下操作，有著較大的分離系數，消耗低。因此，傳統的冷凝吸附、過濾、萃取、蒸餾及重結晶將被取代，實現有效分離。中藥提取液在分離中藥成分期間，所含的固體雜質較多，直接用膜分離技術，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處理提取液，預處理藥液的相關步驟包括以下幾點：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)，可依據不同對象的需求實行不同的膜分離技術。

二、膜分離技術在中藥提取分離中的應用

（一）微濾

微濾(microfiltration)在膜技術中使用較早，是以篩分作為分離機理，在分離期間發揮主要作用的為膜的物理結構，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，凈化醫療用水以及預處理反滲透過程。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定的化學物質，耐高溫，且抗污染性良好，機械強度較優，便于清洗，近幾年來已經獲得快速發展。

相關研究[1]表明，通過分析比較傳統醇沉工藝與微濾膜分離，進行清肝顆粒優選提取，發現膜分離法比醇沉法的效果更優，在進行清肝顆粒提取時，便于操作，節約能源，有效成分中含有較高的綠原酸。有研究結果[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，發現微濾前藥酒為渾濁液體，微濾后表現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。結果發現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。還有研究學者[3]基于膜通量為指標，通過優化膜材質、濃度、溫度及壓力，將地龍勻漿液中藥效物質有效分離，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) 是借助膜兩側不同的壓力差，選擇性的分離不同分子量的溶質。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的分級分離，純化小分子物質。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，還能夠將熱原和細菌去除，在操作過程中實現自動化、連續化的優勢，與現代化中藥生產機理符合。相關研究[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，發現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性。說明白芍醇提液藥效部位經超濾膜分離可于體外發揮良好的抗腫瘤活性。

（三）納濾

納濾(nanofiltration)是一種膜分離過程，發生于反滲透和超濾之間，可將超濾和反滲透區間的空白填補。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效應存在，因此對分離低分子量有機物和鹽可發揮顯著效果，不會對分離物質生物活性、無公害及節能等特征造成影響，已經在各類分離、濃縮及精制醫藥工業中獲得了廣泛應用，多用于分離、純化、澄清過濾抗生素、維生素及氨基酸等發酵液。納濾膜同時具有透析和濃縮的作用，可達到最小的溶質的損失，常聯合應用其他膜技術。相關研究[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，探究銀黃復方有效部位采取膜分離技術提取的有效性，結果發現糖含量呈3.41mg·mL-1，從原液中轉移黃芩苷的可能性為77.24%，從綠原酸轉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，可將多糖在內的不同類型活性成分保留。相關研究表明，經低溫提取工藝，采取微濾膜除去雜質，納濾膜濃縮麻黃堿，可確保最佳提取工藝，可將麻黃堿生產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。相關研究[6]表明，在提出的新工藝中可納入20t·h-1 納濾膜連續濃縮大豆低聚糖，該工藝流程可穩定運行，有著較高的自動化程度，經濟適用，可使連續生產的要求獲得滿足，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用，經聯合各級膜處理，可有效進行純化分離，便于操作，且所用裝置十分簡便，很容易實現自動化控制。有研究結果[7]顯示，采取微濾結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處理，在使超濾減輕負擔的同時，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。還有研究結果[8]顯示，在提取靈芝液時對特定物質的選擇分離性能，可依據微孔過濾、納濾、超濾各種膜，創建新型膜集成工藝，即篩網和濾紙粗過濾除雜以及納濾凈化處理，經切割不同分型的分子質量膜實行兩級納濾，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定至70-80，可獲取較高的有效成分截留率。

四、膜分離技術與其他方法于中藥提取中的聯合應用

膜分離聯合其他方法用于提取有效物質，可彌補傳統方法低效率、污染大的不足，促進我國藥用資源的開發。相關研究[9]表明，大孔樹脂吸附技術聯合超濾技術于葫蘆巴藥材中提取分離葫蘆巴總皂苷，葫蘆巴提取液經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。大孔樹脂吸附技術聯合超濾技術所制備的高含量有效成分提取物是常規手段無法制備的。相關研究[10]表明，以沉淀劑結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，膜分離與沉淀結合法實現了合理的工藝設計，方法可靠，實踐價值較高。中藥存在著復雜的化學成分，中藥水提液是一種復雜體系，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揮關鍵作用，而中藥加工開發期間會出現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。

五、結語

膜分離技術相比傳統提取方法，可有效適應中藥多成分多靶點，其優勢包括有著較強的可控性、便于操作、節能、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，發展前景良好。隨著不斷發展現代科技，膜分離技術在中藥分離純化中也開始日趨成熟。