膜分离技术在中药研究中的应用新进展

吕建国，何葆华

(1.甘肃省膜科学技术研究院，甘肃 兰州 730020；2.甘肃省膜分离工程技术研究中心，甘肃 兰州 730020)

膜分离技术是近几十年发展起来的分离技术，以常温操作、多数过程无相变、能耗低、分离效率高等特点，在许多领域中获得应用[1]。膜分离技术应用于中药的分离、纯化研究已有20余年，取得了较大进展，部分中药的生产工艺已改用膜分离技术。目前，我国中药制品普遍存在服用量大、制剂粗糙、质量不稳定等缺点，其根本原因是中药的化学成分非常复杂，通常含有无机盐、氨基酸、有机酸、生物碱、酚类、酮类、皂苷、甾族和萜类化合物以及蛋白质、多糖、淀粉、纤维素和胶体等高分子物质[2]。因此，要实现中药现代化，必须运用高新技术提高中药制品质量，其中膜分离技术被认为是中药制药工业中亟需推广的高新技术之一[3]。

1 膜分离技术的特点

膜分离技术是通过特定膜的渗透作用，对两组分或多组分混合的液体或气体进行分离、分级、提纯和富集[4]。常见的膜分离技术有微滤(Microfiltration)、超滤(Ultrafiltration)、纳滤(Nanofiltration)、反渗透(Rever seosmosis)、电渗析(Electrodialysis，ED)和气体分离(Gas separation)[5]。膜分离技术既可根据混合物质量、体积、大小、几何形态的不同，用筛分的方法进行分离，又可根据混合物化学性质的不同进行分离[6]。

膜分离技术的特点如下：(1)可常温操作，分离过程不发生相变化(除渗透汽化外)，适于热敏感物质的分离、浓缩、纯化，不破坏主要成分；(2)操作过程中不混入其它杂质，避免了对组分的影响；(3)能耗低，可同时进行物质的分离、提纯、浓缩，既节省了时间又提高了生产效率；(4)分离系数较大，无二次污染，利于环境保护，社会效益显著。

膜分离技术是现代分离技术中效率较高的分离手段之一，可以部分取代传统的过滤、吸附、冷凝、重结晶、蒸馏、萃取等分离技术，在分离工程中具有重要作用[7]。

2 膜分离技术在中药研究中的应用

2.1 微滤膜在中药研究中的应用

高红宁等[8]对苦参水提液经无机陶瓷微滤膜微滤前后的性状、固形物、指标成分等进行了对比分析。结果表明，苦参水提液微滤前为深黄色的浑浊液体，微滤后为浅黄色的澄清透明液体；苦参水提液中固形物去除率为39.50%，氧化苦参碱和苦参总黄酮的保留率分别为79.72%和77.23%。

吕建国等[9]采用陶瓷微滤膜装置对由7种中药材提取物制成的药酒进行了澄清效果的实验。结果发现，药酒在微滤前为浑浊液体，微滤后为黄褐色澄清透明液体，其余成分未发生变化。

韩光等[10]用孔径为0.2 μm 的无机陶瓷微滤膜对何首乌水提液进行微滤，对提取液微滤前后的性状、固形物、二苯乙烯苷含量、膜通量等进行了对比分析。结果表明，何首乌水提液微滤前为浑浊溶液，微滤后为澄清溶液，透过液固形物去除率为67.9%，二苯乙烯苷含量是水提液中的2.04倍，膜通量的衰减具有一定的规律性。

王龙德等[11]就不同孔径和材质的微滤膜对苦楝提取液的过滤分离进行了比较，发现孔径为0.45 μm的聚醚砜微滤膜对苦楝提取液具有良好的过滤性能，确定膜分离提纯苦楝素的优化工艺条件为：料液浓度0.374 mg·mL-1、料液温度35 ℃、操作压力差0.08 MPa、循环流量0.15 L·h-1、pH值7.0，苦楝素的转移率为99.4%，除杂率为8.3%，通量为147.2 L·m-2·h-1，苦楝素的纯度由0.89%提高到了8.79%。

樊文玲等[12]将用于澄清糖渴清水提液的陶瓷微滤膜依次经自来水低压清洗和超声清洗，膜通量恢复率为95%，方法重现性好；并可根据过滤阻力分布的不同，选用适合的清洗和再生方法。该结论对今后的工业化生产有一定的指导意义。

从近几年的研究进展可以看出，陶瓷微滤膜由于自身的优点，在中药研究中的应用正在不断地扩展，并且大多集中在中药水提液的澄清研究以及澄清过程中的膜污染清洗研究；而有机微滤膜在中药研究中的应用正在不断减少。

2.2 超滤膜在中药研究中的应用

陈占立等[13]考察了3 种不同孔径及不同操作参数下的无机陶瓷膜在制首乌颗粒水提液精制过程中膜通量及有效成分的变化。结果显示，50 nm 膜的膜通量和二苯乙烯苷转移率均明显高于其它2种膜；应以操作压差0.8～ 1.2 MPa、温度50～ 60 ℃、膜面流速3.0 m·s-1作为大生产合适的滤过条件，当滤过液浓缩到原液体积的1/10 时，加入相同体积的去离子水，其有效成分转移率达80%以上，即可结束滤过；采用强酸、强碱交替清洗的方法，可使膜通量恢复90%以上。魏学君等[14]采用无机陶瓷膜进行了连花清瘟颗粒的精制工艺研究，结论与陈占立等[13]的一致。

王丹青等[15]研究延胡索乙素的超滤纯化工艺时发现，与传统的醇沉法相比，有效成分的损失基本相当，但杂质去除效果更好。经留样60 d观察发现，超滤液的澄明度高于醇沉液，超滤液经浓缩、真空干燥后的浸膏复溶性也比醇沉样品好。

叶勇等[16]利用100 kDa、10 kDa、5 kDa 3种规格超滤膜对复方中药丹参芍药水煎液进行分离和反渗透浓缩。结果发现，在pH值为5、温度为40 ℃、操作压力为0.3 MPa的最佳分离条件下，采用10 kDa超滤膜分离时获得的产品纯度高、损失小。

刘志昌等[17]采用微滤膜和超滤膜对白藜芦醇进行了纯化研究。结果显示，经微滤膜处理后白藜芦醇的纯度达30.5%，再经超滤膜处理，纯度达55.8%。

尹楠等[18]采用超滤法去除中药注射液中的细菌内毒素，用动态浊度法定量检测细菌内毒素的含量。结果显示，各药液经超滤后，内毒素的含量均在0.388～0.843 EU·mL-1之间，内毒素去除效率大于90%。

彭国平等[19]采用细菌内毒素定量法研究了中药注射剂中热原的去除工艺，比较了活性炭及超滤膜的去除效果，用动态浊度法测定不同浓度活性炭及不同截留分子量超滤膜使用前后药液中细菌内毒素的含量变化，观察其去除热原的效果。结果显示，在三七总皂苷溶液中外加内毒素，0.03%、0.1%、0.3% 3种浓度活性炭的细菌内毒素去除率分别为62.21%、76.21%、81.03%；不同截留分子量超滤膜的细菌内毒素去除率均在91%以上。

从近几年来的相关资料来看，超滤技术在中药研究方面的应用有所减少，研究内容大多还是集中在澄清、纯化以及去除毒素这几个方面，没有很大的技术性突破。

2.3 纳滤膜在中药研究中的应用

戴连科等[20]采用纳滤膜对D-对羟基苯甘氨酸的提取进行了研究。较为合理的工艺流程为：将料液用6 mol·L-1盐酸调pH值至1.8，用纳滤膜纳滤浓度至6%，加活性炭脱色后用氨水调pH值至5.0，冷却结晶，离心洗涤烘干得成品。此时纳滤透出液的平均浓度约为0.4%，经二次纳滤后，0.03%以下的透出液排放，0.03%以上的则加以回收。纳滤收率为97%，所得产品结晶颜色洁白，m.p.240 ℃，含量约98.8%，比旋度约-158°，提取总收率大于80%。

袁亮等[21]在室温条件下，进行了微滤-超滤-纳滤多级膜浓缩黄芩苷提取液的研究。黄芩苷提取液经微滤预处理后，透过液中能基本保留有效成分黄芩苷；微滤透过液经过超滤处理后，透过液中含有小部分的黄芩苷；超滤透过液再经过纳滤处理后，透过液中基本检测不出黄芩苷。研究表明，利用纳滤技术对黄芩苷提取液进行浓缩可截留全部黄芩苷，而采用多级膜进行浓缩是为了降低纳滤膜的污染，增加纳滤膜的膜通量。

杨祖金等[22]对纳滤膜浓缩和真空减压浓缩进行了对比，发现纳滤膜浓缩在浓缩的成本、时间、物料损耗以及效率上更有优势。

夏仙兵等[23]研究了甘露醇的纳滤膜分离与渗滤纯化工艺。

董艳等[24]采用不同截留相对分子质量的超滤膜对地黄多糖进行分离纯化，再利用纳滤膜对超滤液进行浓缩纯化。截留相对分子质量为150 000和6000的超滤膜不仅提取了地黄低聚糖溶液,还有效降低了无效多糖和蛋白的量并截留了其它杂质；截留相对分子质量为200 的纳滤膜可对分离蛋白后的低聚糖提取液进行脱水除盐浓缩，达到富集低聚糖的目的。采用两次超滤结合纳滤的工艺对地黄多糖进行分离浓缩，工艺简单可行、节能降耗、有效多糖纯度高，为工业生产中的分离分析打下了良好的基础。

周锦珂等[25]采用纳滤膜浓缩丹酚酸B 提取液时，丹酚酸B活性成分可富集10倍以上，干燥成品中丹酚酸B的含量比传统热浓缩提高4.79%，具有浓缩速度快、活性成分保存良好、节能等优点。

3 结语

综上所述，膜分离技术在中药研究中的应用主要集中在以下几个方面：微滤研究集中在中药及生物制药提取液的澄清方面，超滤研究集中在澄清与分离方面，纳滤研究集中在中药提取液的浓缩方面，反渗透应用研究极少。另外，近几年的研究报道与前几年相比明显有所减少。个人分析，这可能是由于膜分离技术要工业化应用于中药生产中还不是很成熟，而限制其工业化应用的主要因素可能是膜污染与膜清洗方面存在的问题，有待进一步深入研究。

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