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膜分離技術在中藥提取分離中的應用

2014-06-27 20:18:39 杭州沃騰膜工程有限公司 已讀

1 概述
中藥是我們中華民族幾千年文化的重要傳承,它以自身獨特的療效,在醫藥領域中占據著十分重要的地位。但是中藥成分復雜[1],而傳統的中藥提取分離方法存在著工藝復雜,分離效率低等不足。因此現在大多的中藥制劑都有著服用劑量大,體積大不易攜帶,制劑粗糙質量不穩定等缺點。因此為了實現中藥的現代化,真正的把中藥推向世界市場,必須應用高新的技術提高中藥制品的質量,達到中藥“去粗
存精”的目的,以實現中藥的現代化生產。其中膜分離技術可以去除中藥提取物雜質、富集有效部位或有效成分,被認為是中國中藥制藥工業中亟待推廣的高新技術之一[2]。
2 膜分離技術的原理與特點
膜分離技術作為一個新興的物質分離提純與濃縮的工藝,具有許多優點。如可在常溫下連續的操作、無相變化無化學變化;在工業生產中有節能環保以及生產過程不產生污染的優勢。因此它在食品、醫藥、生化等領域發展迅猛。膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時,用半透膜作為選擇障礙層,然后利用膜的選擇性(孔徑),以膜的兩側存在的能量差作為動力,允許某些組分透過而保留混合物中的其他組分,從而達到分離、提純或者濃縮的技術。膜分離技術應用于中藥研究主要包括以下幾種類型:微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)[3]。四種膜的透過機理基本相同,主要根據被分離物的粒子的大小所采用膜的結構與性能有所差異[4]。我國將膜分離技術用于中藥的提取分離、純化研究已經二十多年,取得了較大的進展,已經替代了部分中藥的生產工藝。
3 膜分離技術的分類以及在中藥領域的應用
3.1 微濾(MF)的應用
微濾膜通常截留粒徑大于0.05μm 的微粒。膜孔徑范圍為0.1~5μm,操作壓差范圍通常為0.05~0.2MPa,介于常規過濾和超濾之間。在中藥工業中既可用于中藥液體制劑的澄清,也可以用于中藥的精制分離[5]。
购彩平台网址 黃雪珍[6]采用孔徑為0.1,0.2,0.5,0.8μm 陶瓷膜過濾蝙蝠蛾被毛孢菌絲體水溶液,結果見表一。結果表明采用膜過濾中藥水提液并非孔徑越大越容易過濾,而是有一個好孔徑。因為當膜孔徑小時,因其不能通過膜孔而被截留;當膜孔徑增大到一定程度時,有部分粒子嵌頓在膜孔上,使有效的孔徑減少,從而導致過濾變難。考察了膜孔徑、膜面積、藥液濃度、工作壓力和工作溫度的影響,確定了合適的過濾操作工藝為:膜孔徑為0.2μm、面積0.3 ㎡、壓力為0.2MPa、溫度為80℃。同時與醇沉技術比較,醇沉技術所得產品口感有醬油味,難喝;膜分離技術除雜率略低于醇沉,但腺苷損失明顯較低,而且產品的口感好,有甜味。因此陶瓷膜過濾可應用于蝙蝠蛾被毛孢菌絲體水溶液的分離純化工藝。

 董潔等[7]分析了0.2μm 陶瓷膜微濾對黃芩等七種中藥主要指標性成分轉移率的影響。七種中藥水提液經陶瓷膜微濾后,固形物去除率約為20%~35%;只要指標性成分轉移率約70%~80%;主要指標性成分相對含量提高約4%~9%。可以看出膜過濾對中藥水提液有較好的精制效果,用于固體制劑可以提高有效成分的含量,減少服用量。林瑛等[8]通過對0.2μm 氧化鋁陶瓷膜微濾杞菊地黃丸水提液的污染機理及清洗的研究,發現對于本實驗體系,膜阻力主要集中的體現在表面沉積層,占了總阻力的56%;膜本身的阻力占19.8%,濃差極化層阻力占14.6,這兩個阻力起次要作用;膜孔內部污染阻力占9.9%,所占比例最小。然后本實驗針對被杞菊地黃丸水提液污染的膜采用了超聲、NaOH 溶液、HCl 溶液、NaOH 溶液清洗的步驟,膜通量基本完全恢復,即經濟又有效。
3.2 超濾(UF)的應用
超濾多采用非對稱膜,膜孔徑通常在0.01~0.1μm 之間,操作壓力在0.2MPa~0.6MPa。超濾膜截留的分子的相對分子量范圍在500~500000 之間。而中藥有效成分的相對分子質量大多數不會超過1000[9],無效成分相對分子質量躲在50000 以上,如淀粉為500000、多糖為200000~500000、樹膠果膠為150000~300000 等[10]。高分子量的物質的存在降低了中藥有效部位的濃度,加大了服用劑量的同時使中藥制劑易吸潮變質,難以保存[11]。因此超濾技術可以有效的應用于以下幾個方面:提取中藥有效成分、制備中藥注射劑、制備中藥口服液和制備中藥浸膏[12]。
綠原酸是傳統名貴中藥杜仲的主要活性成分之一,具有重要的藥用價值,杜仲葉中綠原酸含量豐富,可達1.0%~5.5%。楊祖金等[13]應用超濾的方法來選擇性去除其中的大分子雜質,保留小分子的綠原酸。他們以杜仲葉水提液通過超濾膜的膜通量、雜質截留率為指標,對不同截留分子量的膜進行了考察。發現膜通量隨著截留分子量的增大而增大,雜質截留率隨著截留分子量的增大而減小。通過一系列條件優化的考察,發現在料液溫度40℃、超濾壓力0.36MPa、超濾時間20min、膜截留分子量200000,加水24L,綠原酸的轉移率達到了99.38%。采用該方法純化綠原酸的工藝簡單,收率高,無污染,處理量大等優點。
許桂艷等[14]應用超濾膜分離技術改進雙黃連注射液的生產工藝,與傳統工藝對比結果如表二。膜分離技術具有操作簡單,效率高,能耗低,產品質量穩定等優點。

 

MUQIANGUONEIZHONGYAOKOUFUYEZHIJIDEGONGYIXUYAOJINYIBUGAIJIN。ZHONGYAOKOUFUYESHENGCHANZHUYAOCAIQUSHUITICHUNCHENFAHUOZHESHENLUFA,ZAOCHENGYAOWUYOUXIAOCHENGFENSUNSHIDA,NENGHAODA,SHENGCHANZHOUQICHANG。CAIYONGCHAOLVJISHUKEYIMINGXIANTIGAOKOUFUYEDECHUNDUHEZHILIANG。LISHIZHONGDENG[15]YONGCHAOLVFAHESHENLUFALIANGZHONGGONGYIDUIFENGRUJINGKOUFUYEJINXINGSHENGCHAN。BINGTONGGUOCEDINGQIZHUYAOYOUXIAOCHENGFENRENCANZAOGANHE10-HAD DEHANLIANG,DUILIANGZHONGFANGFAJINXINGDUIBI。CHAOLVGONGYIRENCANZAOGANYU10-HAD HANLIANGFENBIEWEI0.155mg/10ml、0.2712mg/ml,YUANCHAOYUANGONGYIDERENCANZAOGANHANLIANG(0.015 mg/10ml)HE10-HAD HANLIANG(0.1338 mg/ml)。GAIGONGYIYOUXIAODEJIANGDILECHENGBU,JIANHUASHENGCHANGONGYI,DADATIGAOLEJINGJIXIAOYI。

3.3 納濾的應用
納濾是在反滲透的基礎上發展起來的一種新興的膜分離技術,是一種介于超濾與反滲透之間的膜過濾方法。填補了由超濾到反滲透之間留下的空白,截留的相對分子質量為200~2000[16]。它對離子由靜電相互作用而達到分離目的。能截留透過超濾膜的那部分有機小分子,透過被反滲透所截留的那部分無機鹽。納濾膜集濃縮和透析功能為一體,使溶質的損失達到最小。因此納濾在制藥工業中應用日益廣泛,如中藥提取物、生物制品、化學藥物等的濃縮和純化[17]。

     司丹丹等[18]采用截留分子量為200 的納濾膜對黃芪提取液中的有效成分黃芪多糖和黃芪甲苷進行濃縮,再進行二次醇沉,測定沉淀物中多糖和上清液中總糖的含量,與蒸發濃縮提取液二次醇沉進行比較。對比結果表明,納濾膜對總糖的平均截留率達到了99.6%;醇沉沉淀總蒸干物比之少9.7%,蒸干物顏色更白;醇沉后上清液中總糖比蒸發濃縮多1.9%。周錦珂等[19]應用納濾膜技術進行丹酚酸B 提取液進行濃縮。通過與傳統真空濃縮的對比,采用納濾方式,濃縮時間減少一半,而且成品中丹酚酸B 的含量比傳統的方式高處4.79%,同時顏色也來的淺。我們可知納濾在濃縮丹酚酸B具有高效、節能、活性成分保存良好等優點。
3.4 反滲透的應用
反滲透是通過利用半透膜對溶液中的溶質進行截留。即通過對溶液施加壓力,客服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。其所分離的物質的分子量一般小于500,因此可以除去水溶液中的無機鹽及小分子物質。反滲透在中藥領域中主要應用于藥液的濃縮,以及脫除無機鹽等。
葉勇等[20]應用反滲透工藝對丹參芍藥水煎液的超濾液進行濃縮,通過測定其電能消耗及濃縮前后的固體含量、丹參酚酸和芍藥苷含量,與真空蒸發濃縮相比。結果見表三。膜濃縮所耗電能僅是真空蒸發濃縮的10%,時間僅其20%,反滲透有效成分含量要更高,約為真空蒸發濃縮的2 倍。因此,反滲透用于復方中藥提取液,既能縮短濃縮時間,降低能耗,還能提高有效成分的含量,降低了生產成本。

4 展望
膜分離技術已經被國際公認為是未來最有前途的一項高新技術,是人們所掌握的最節能的物質分離和濃縮技術之一(與傳統的中藥分離濃縮技術相比,綜合成本降低了20%~30%)[21]。
由于中藥其復雜的化學成分,導致了中藥生產中有著工藝復雜,分離純化效率低,成本昂貴,污染嚴重等特點。而膜分離技術以其節能、高效、環保等特點已經越來越引起中藥生產研究人員的關注。膜分離技術應用于中藥提取中有著許多傳統方法無法比擬的優勢:物理分離,不消耗有機試劑,不發生化學反應;不需要加熱,適用于熱敏物質的分離;效率高,環境污染小;分離選擇性高,可實現自動連續化生產,滿足中藥現代化生產需求。因此膜分離對中藥制劑的質量、生產效益的提高,有著重要作用。當然目前也有許多困擾著該技術在中藥產業化的關鍵問題,如膜通量的衰減、膜污染及清楚、對某些成分的吸附等。總之,膜分離技術是對中藥傳統提取分離技術的一次重大的改革,它大大的提高我國中藥制劑的質量,必將推動我國中藥現代化發展的進程,推動中藥制劑產業的迅速發展,為國家和社會帶來巨大的經濟和社會效益。

 

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