肾石通颗粒提取浓缩工艺和节能性研究

宋晓燕 罗爱勤 刘洁瑜 陈泽锋 曾荣华 张聪琪

（广州白云山汉方现代药业有限公司，中药提取分离过程现代化国家工程研究中心，广东 广州510240）

罐组式动态逆流提取工艺[1]是将2个以上的强制外循环式提取罐机组串联，提取溶媒沿着罐组内各罐药料的溶质浓度梯度逆向地由低向高顺次输送通过各罐，并在强制循环下与药料保持一定提取时间并多次套用[2]。

本实验应用动态逆流提取反渗透膜浓缩技术对肾石通颗粒的原药材（肾石通颗粒由十味药材组成，以下简称十味药材）进行提取浓缩，研究操作压力、料液浓度和料液温度对浓缩效果的影响[3-4]，最终得出一种效果较好的提取浓缩工艺，并与传统单罐提取蒸发浓缩作对比，比较相同浓缩倍数下的干膏收得率及丹酚酸B的含量。十味药材水提液进入反渗透膜，溶剂水分子在压力作用下渗出，达到浓缩的目的。该过程在常温下即可进行，且不涉及相的变化，能够较大程度地保持一些热敏性物质如丹酚酸B的活性，提高浓缩效率的同时降低能耗。

1 材料与仪器

十味药材（广东广弘药材有限公司）；微机自动控制提取罐组（常州市德尔松制药机械厂）；提取液贮罐（江苏省宜兴市制药设备厂）；碟片式离心机（辽阳制药机械股份有限公司）；SPPM-24S-12540型卷式纳滤仪（厦门三达）；BW30-2540反渗透膜；WZII500双效节能浓缩器（常熟市医药化工设备总厂）。

2 试验方法

2.1 传统单罐提取工艺[5]

取十味药材25 kg，置提取罐中，加水煎煮2次，第 1次加水 12倍量，回流 2.5 h，第 2次加水8倍量，回流 1.5 h，合并 2次煎液，滤过，如法操作4次，合并上述滤液。取滤液，稀释至浓度为10%，温度控制在30℃，置安装了反渗透膜的卷式纳滤仪的原料罐中，设定操作压力为1.5 MPa，使相对密度为1.03，测定干膏量和丹酚酸B的含量。

2.2 罐组式动态逆流提取工艺

2.2.1 罐组组成及工作原理[6]该提取装置由A，B，C，D 4个动态循环提取单元组成，通过总管K连接。每单元由提取罐、储液罐、循环泵、阀门和管道等组成。循环泵6的进口通过进液管道7与储液罐3的底部连接，出口通过阀门4，5分别与提取罐2的下封头和总管K连接，提取罐2的上封头通过管道1与储液罐3连接，储液罐3通过阀门8与总管K连接，见图1。

图1 逆流提取装置示意

提取时，启动循环泵6，打开阀门4，溶剂自储液罐3向提取罐2的下封头流入，通过提取罐内的物料，从提取罐2的上封头流出，经过管道1流回到储液罐3等待泵出。提取罐2内的物料如此动态逆流提取，提取至规定时间后，关闭循环泵6，溶剂从下封头、阀门 4、循环泵 6、进液管道 7自动流回储液罐3，最后关闭阀门4。其他单元同时按上述工序进行，但各单元物料中的有效成分含量和溶剂中的有效成分含量不同，呈现出依次递减（或递增）的规律。

2.2.2 操作方法 取十味药材4份，每份25 kg，分别投入为A，B，C，D 4个提取罐中。加12倍量水于储液罐A，B，C，单元D的储液罐为空。开启热蒸汽，将水加热至沸后，A，B，C单元分别保温回流提取 2.5，2，1.5 h，此时，A，B，C 中形成依次递减的浓度梯度。将单元A的溶剂迁移至单元D（简化为 A→D，下同），将单元 B与单元 C的溶剂互换（通过单元A来完成），在单元A中加入8倍量新鲜水，继续回流提取1.5 h后，收集单元C和D的提取液；B→D，A→C，排掉单元A的药渣，在单元B中加8倍量新鲜水，继续回流提取1.5 h后，收集单元 D的提取液；B→C，C→D，排掉单元B的药渣，在单元C中再加6倍量新鲜水，继续回流提取1 h后，收集单元D的提取液；C→D，排掉单元C的药渣，在单元D中再加6倍量新鲜水，继续回流提取1 h后，收集单元D的提取液，排掉单元D的药渣，合并上述提取液，滤过，同上浓缩至相对密度1.03，取样测定干膏量和丹酚酸B的含量。

2.2.3 反渗透浓缩工艺正交设计 采用正交表L9（34）进行正交实验设计，以丹酚酸 B转移率为指标，考察十味药材提取液的浓度（A）、温度（B）、操作压力（C）3因素对转移率的影响，见表1。

表1 正交因素水平

按正交设计要求，把十味药材提取液平均分成9份，以1号试验为例，取1份提取液，料液浓度稀释至5%，温度控制为25℃，置原料罐中，设定操作压力为0.1 MPa，使溶液相对密度为1.03，测定膜浓缩前后丹酚酸B的含量，计算转移率（浓缩后含量/浓缩前含量×100%）。见表2。

表2 正交试验方案及结果

对实验条件因素进行方差分析表明，操作压力对转移率的影响达到显著水平（P＜0.05），而其他因素未达显著水平。因此，提高操作压力，有利于丹酚酸B等有效成分的透过，但压力继续增高会导致膜的破坏，缩短其使用寿命。压力越大，通量的衰减越大，当压力逐渐增大，膜通量增加的同时通量衰减系数也在增加。压差增大会加速物料在膜表面压实，膜通量下降速度增加，浓差极化也越容易形成。本实验的最佳反渗透浓缩条件为A2B2C2，即在提取液的浓度为10%，温度为 30℃，操作压力0.2 MPa下进行反渗透浓缩，所得干膏的丹酚酸B转移率最高，见表3。

表3 方差分析

2.4 丹酚酸B含量测定[7-8]

色谱条件：美国Agilent 1100 Series高效液相色谱仪；依利特十八烷基键合硅胶柱（200 mm×4.6 mm，5 μm）；柱温:30℃；以甲醇-乙腈-甲酸-水（30∶10∶1∶59）为流动相；流速 1.0 mL/min；检测波长286 nm；理论板数按丹酚酸B峰计算应不低于2 000。对照品溶液的制备：取丹酚酸B对照品适量，精密称定，加75%甲醇制成每1 mL含0.14 mg的溶液。供试品溶液的制备：取本品适量，加入75%甲醇稀释至一定体积。测定法：分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10 μL，注入液相色谱仪，测定，计算。

3 比较与结果

3.1 两种提取工艺比较

用传统单罐提取和罐组式动态逆流提取工艺，分别提取100 kg十味药材，测量滤液总体积，并取样测定干膏量和丹酚酸B的含量，根据计算结果显示，罐组式动态逆流提取明显高于单罐提取工艺，见表4。

表4 两种工艺收得率比较

3.2 两种工艺经济指标比较

以每提取100 kg 十味药材为计算单位，对两种工艺比较，罐组式动态逆流提取工艺，将提取罐组中前一罐料的提取液作为后一罐料提取的母液，减少了加水量，相应减少了药液量[9]，同时缩短了生产周期和降低了能源消耗。在整个罐组提取过程中，间歇式强制循环保持提取过程的动态，使有效成分提取较完全，干膏收得率也较高，见表5。

3.3 反渗透条件对转移率的影响

正交试验结果表明，在以反渗透膜浓缩前后，丹酚酸B的转移率为指标考察的3个因素中，各因素影响大小顺序为C＞A＞B。操作压力对过膜结果影响最大，而提取液的浓度和温度对过膜结果影响较小。

表5 两种工艺经济指标比较

3.4 反渗透膜浓缩的节能效果评价[4]

取十味药材的提取液10 kg，按正交实验的最佳实验条件进行反渗透膜浓缩，计算浓缩至相对密度为1.03时所消耗的时间。将同等重量的提取液置单效浓缩器中，在80℃下真空蒸发浓缩，计算浓缩至相对密度为1.03时所消耗的时间。测定浓缩前后的固体含量和丹酚酸B的含量，见表6。

表6 反渗透膜浓缩与真空蒸发浓缩耗能与质量比较

上表显示，反渗透膜浓缩比真空蒸发浓缩效率高，浓缩效果好，耗能低。对于10 kg十味药材的提取液，反渗透膜浓缩所耗电能是真空蒸发浓缩的1/2，所耗时间是蒸发浓缩的70%，同时反渗透膜浓缩后丹酚酸B含量高，约为真空蒸发浓缩的1.5倍。

4 讨论

肾石通颗粒的组成药材含有根、全草、果实、种子等不同的药用部位，其提取液含有淀粉、蛋白质等大分子胶体、悬浮的颗粒、表面活性剂的胶团、小分子有效成分等多种成分的复杂体系。在提取液反渗透膜浓缩过程中，发现膜堵塞导致通量迅速下降。如果预先用10 μm的滤袋对提取液进行初滤后，再进行膜浓缩，则能减少膜堵塞，膜通量下降平稳。因此，在中药的反渗透浓缩应用中，有必要对料液进行预处理。

反渗透浓缩技术由于其浓缩效率高、节能、高效、无二次污染，在能源供应紧张、资源日益短缺、生态环境恶化的今天，显得尤为重要。该技术选择范围广，适用性强；富积产物或滤除杂质效率高；无需加热浓缩，药效成分不被破坏，值得大力推广。

[1] 季艳艳，常新全，赵润怀，等.罐组式动态逆流提取技术及其在中药提取中的应用[J].中国现代中药，2006，8（12）：27-30.

[2] 王坤.益母草罐组式动态逆流提取工艺研究[J].安徽中医学院学报，2000，19（5）：46-47.

[3] 孔静，游丽君，彭川丛，等.香菇多糖反渗透浓缩工艺的研究[J].现代食品科技，2011，27（7）：791-794.

[4] 叶勇，张永波.复方中药膜分离工艺和节能性研究[J].时珍国医国药，2008，19（8）：4-5.

[5] 郭脉玺，李再新，潘明，等.罐组式动态逆流提取蛹虫草多糖的工艺研究[J].时珍国医国药，2009，20（6）：1373-1374.

[6] 韩丽，谢秀琼，杨明，等.丹参动态阶段连续逆流提取工艺研究[J].中成药，2009，31（5）：721-724.

[7] 李虹.肾石通颗粒质量标准的研究[J].中国药品标准，2010，11（3）：176-179.

[8] 国家药典委员会.中华人民共和国药典（2010年版）一部[M].北京：中国医药科技出版社，2010：70-71.

[9] 陈玉昆.中药提取生产工艺学（上）[M].沈阳：沈阳出版社，1991：248.