微濾法澄清枳實(shí)、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(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇南京 210046；2.南京多康商貿(mào)有限公司，江蘇南京 210000

中藥水提液常用醇沉法澄清較細(xì)的藥渣、泥沙、淀粉、纖維、細(xì)菌、樹(shù)脂、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，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(zhǎng)等缺點(diǎn)。近年來(lái)，高效、節(jié)能的微濾、超濾、納濾、反滲透等膜分離技術(shù)在飲用水、海水淡化等方面已有研究和應(yīng)用[1-6]。日本專(zhuān)利中已有微濾作為超濾預(yù)處理除雜的工藝[7-8]。目前國(guó)內(nèi)中藥制劑對(duì)微濾、超濾、納濾、反滲透等膜分離技術(shù)研究很少，主要采用高分子有機(jī)膜如聚砜、聚酰胺和纖維素類(lèi)膜，用于熱敏性中藥的除菌和提高注射劑的澄明度[9-14]。無(wú)機(jī)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(zhì)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(zhì)和量上基本一致。本研究采用Al2O3陶瓷微濾膜澄清枳實(shí)、苦參、金銀花中藥水提液，對(duì)水提液在固形物、性狀、膜通量、指標(biāo)成分等方面微濾前后的變化進(jìn)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(cè)器，U6K 進(jìn)樣器）；JS-3030 江申通用漢化色譜工作站（大連江申分離科學(xué)技術(shù)公司）；JW-I型無(wú)機(jī)陶瓷微濾膜裝置（南京化工大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)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(tuán)）；UV-754型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海分析儀器總廠(chǎng)）。

1.2 試藥

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

枳實(shí)、苦參、金銀花藥材購(gòu)于南京市藥材公司，經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院谷薇教授鑒定符合《中華人民共和國(guó)藥典》（簡(jiǎn)稱(chēng)“《中國(guó)藥典》”）2015年版（一部）[20]的規(guī)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(jié)果

2.1 供試品溶液與微濾液的制備

按照?qǐng)D1所示的實(shí)驗(yàn)流程操作，藥材煎煮2次，趁熱過(guò)濾，合并濾液，濾液一分為二：一份按中藥制劑常規(guī)進(jìn)行乙醇的醇沉實(shí)驗(yàn)（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(jī)循環(huán)微濾，實(shí)時(shí)記錄膜通量、流速、藥液溫度、操作壓力等數(shù)據(jù)。微濾采用錯(cuò)流過(guò)濾方式，整套裝置均采用不銹鋼材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)裝置及流程見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)[21]。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

2.2 定量分析方法與結(jié)果

采用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定苦參總黃酮的含量[22]，按《中國(guó)藥典》2015年版（四部）[23]附錄項(xiàng)下測(cè)定各樣品固形物含量，按《中國(guó)藥典》2015年版（一部）[20]采用高效液相色譜法測(cè)定枳實(shí)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(shù)、微濾效果分別見(jiàn)表1～2；微濾后膜的清洗方法見(jiàn)表3；微濾液膜通量隨時(shí)間的變化關(guān)系見(jiàn)圖2。

表1 Al2O3 陶瓷微濾膜對(duì)中藥水提液的微濾參數(shù)

3 討論

微濾的濾材包括有機(jī)高分子膜和無(wú)機(jī)膜兩大類(lèi)，有機(jī)高分子膜有聚砜、聚酰胺纖維素類(lèi)、聚氯乙烯膜等；無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)陶瓷膜與有機(jī)高分子膜相比，具有耐高溫、耐酸堿及有機(jī)溶劑，機(jī)械強(qiáng)度高，易清洗等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)選擇采用孔徑較大的膜，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，膜孔過(guò)大膜易被固體顆粒阻塞影響膜通量，膜孔過(guò)小導(dǎo)致過(guò)濾時(shí)膜阻力較大進(jìn)而影響膜通量。枳實(shí)、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(xì)菌、真菌、酵母、藥渣、油滴等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)大小一般>0.2 μm，所以選擇孔徑為0.2 μm 的Al2O3無(wú)機(jī)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(shù)和管道的死體積等因素有關(guān)。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(shù)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(yùn)行成本加大。所以合理的濾液收得率、加水量、加水次數(shù)應(yīng)視中藥具體品種、有效成分、運(yùn)行成本、質(zhì)量、藥理臨床結(jié)果等因素而定。

本研究結(jié)果提示，Al2O3陶瓷微濾膜對(duì)枳實(shí)、苦參和金銀花中藥水提液具有很好的澄清效果。枳實(shí)、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(shí)、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(shù)比較，微濾法有效成分保留率優(yōu)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(guò)程，常溫下進(jìn)行，操作方便，生產(chǎn)周期短，成本低。此外，Al2O3陶瓷微濾膜對(duì)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(shù)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(duì)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(shí)間的變化關(guān)系

中藥水提液的微濾膜通量受供試品料液性質(zhì)（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(zhì)（膜孔徑、膜化學(xué)性質(zhì)、膜載體理化性質(zhì)等）、操作條件（溫度、濾過(guò)壓力差、錯(cuò)流速度等）、膜污染程度等因素影響。枳實(shí)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(kāi)的花。由于枳實(shí)、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(jié)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(shí)、苦參水提液含有較多的無(wú)機(jī)鹽離子，無(wú)機(jī)鹽離子能增加Al2O3陶瓷微濾膜對(duì)蛋白質(zhì)的吸附從而污染膜。

由于中藥水提液中淀粉、蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)、樹(shù)膠等雜質(zhì)及細(xì)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(nèi)膜通量降低了70%，膜被嚴(yán)重污染；10 min 以后，膜通量下降緩慢，逐漸趨于穩(wěn)定，這是錯(cuò)流過(guò)濾的特征。為此要求有一定的清洗方法去除污染物以恢復(fù)膜性能、延長(zhǎng)使用壽命。膜的清洗實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)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(fù)到以前的膜通量。