膜技术在中药多糖分离纯化中的研究进展Δ

文喜艳，邵　晶，王兰霞，孙政华，郭　玫，2[.甘肃中医药大学药学院，兰州　730000；2.甘肃中医药大学/甘肃省高校中（藏）药化学与质量研究省级重点实验室，兰州　730000；3.甘肃省食品药品监督管理局，兰州730000]

膜技术在中药多糖分离纯化中的研究进展Δ

文喜艳1＊，邵晶2#，王兰霞1，3，孙政华1，郭玫1，2[1.甘肃中医药大学药学院，兰州730000；2.甘肃中医药大学/甘肃省高校中（藏）药化学与质量研究省级重点实验室，兰州730000；3.甘肃省食品药品监督管理局，兰州730000]

目的：为膜技术在中药多糖分离纯化中的研究及应用提供参考。方法：以“Ginseng”“Polysaccharide”“微滤”“超滤”“纳滤”“无机陶瓷膜”“磁性复合膜”等为

，组合查询2005年1月－2015年11月在PubMed、白链云图书馆、中国知网、万方、维普等数据库中的相关文献，对膜技术在中药多糖分离纯化中的研究文献，分别从膜技术和膜材料两方面进行综述。结果：共查阅到相关文献230余篇，其中有效文献30篇。膜技术依据截留分子质量可分为微滤法、超滤法、纳滤法等。微滤法可除去提取液中的大分子杂质；超滤法可减少无效多糖、蛋白质及其他杂质；纳滤法可对低聚糖提取液进行脱水、除盐、浓缩，得到富集的低聚糖。膜材料方面，无机陶瓷膜具有耐酸碱、耐生物降解等优点；聚砜-四氧化三铁磁性复合膜可通过调节外加磁场对一系列不同多糖物质进行连续分离。结论：膜技术分离纯化中药多糖具有良好的应用前景，应根据不同中药及其制剂的特性来建立对应的分离纯化工艺。

超滤；微滤；纳滤；多糖；无机陶瓷膜；磁性复合膜

多糖分布于高等植物、低等植物和微生物中，具有降血糖、抗肿瘤、抗病毒、抗疲劳等多种生物活性，如人参叶粗多糖[1]具有体外抗癌作用，核桃楸皮多糖[2]可用作天然的抗癌物质，枸杞多糖[3]具有降血糖作用，红毛五加多糖[4]具有调节凋亡相关蛋白和细胞内凋亡信号通路以及诱导肿瘤细胞凋亡等抗癌作用。在多糖的纯化方面，主要选用膜分离法、沉淀法、色谱法、结晶法等。其中，膜分离法可获得高纯度多糖，是现代科学研究的热点。膜分离技术是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以化学位差或外界能量为推动力对多组分或双组分的溶质和溶剂进行分离、纯化、分级和富集的方法[5]，也是一项集物质提纯、分离、浓缩为一体的新技术。其优点为过程简单、无相变、不损坏生物活性、常温下可连续操作、节能、高效，广泛应用于化工、食品、生物、制药等领域[6]。虽然其优点较多，但在中药多糖分离纯化中的应用并未达到应有的效果，主要受到膜污染、膜选择、浓度极化现象、膜对中药复方成分有影响等因素的干扰[7]。笔者以“Ginseng”“Polysaccharide”“微滤”“超滤”“纳滤”“无机陶瓷膜”“磁性复合膜”等为关键词，组合查询2005年1月－2015年11月在PubMed、白链云图书馆、中国知网、万方、维普等数据库中的相关文献。结果，共查阅到相关文献230余篇，其中有效文献30篇。笔者以微滤法、超滤法、纳滤法等膜技术，及以膜材料为无机陶瓷膜和聚砜-四氧化三铁（PSF-Fe3O4）的磁性复合膜在中药多糖分离纯化中的研究与应用进行综述，以期为膜技术在中药多糖分离纯化中的研究及应用提供参考。

1　不同膜技术在中药多糖分离纯化中的研究

膜技术依据截留分子质量可分为微滤法、超滤法、纳滤法等。中药多糖分离纯化中，样品的前处理（提取和纯化条件）和膜技术的应用实例见表1。

表1　膜技术在中药多糖分离纯化中的应用

1.1微滤法

微滤膜是均匀的多孔薄膜，厚度为90～150 μm，操作压为0.01～0.2 MPa，过滤粒径为0.025～10 μm；过滤原理有3种：筛分、滤饼层过滤、深层过滤。在多糖纯化的过程中，主要除去原糖液中的杂质和大分子物质，保护后续超滤、纳滤的组件，提高分离效率[11]。常桂娟等[12]比较了高速离心法、酶解法、乙醇沉淀法、絮凝澄清法、微滤法、酶解-高速离心-微滤法、乙醇沉淀-高速离心-微滤法、絮凝澄清-高速离心-微滤法8种澄清方法对参精口服液中人参总多糖含量的影响，确定参精口服液的最佳澄清方法为絮凝澄清-高速离心-微滤法，得人参总多糖含量为97.47 mg/g。张艳等[13]探索了分离纯化茶多糖的工艺，确定最佳微滤条件为：膜孔径为0.05 μm、操作压力为0.2 MPa、料液为1%；此工艺制得含量为50%的茶多糖。微滤法用于中药提取液的精制和中药口服液的澄清能有效除去杂质，保留有效成分，且保护后续超滤和纳滤过程，提高分离效率。

1.2超滤法

超滤是一种新型的膜分离技术，具有选择性高、设备简单、耗能低等优点。其主要依据分子筛原理，根据膜的截留分子质量不同进行分离；膜孔径为2～50 nm，属于非对称性多孔膜。当中药提取液在一定压力下流经膜表面时，膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离，分子体积较小的透过膜得到超滤液；而分子体积较大的物质则被截留得截留液，使原液中的大分子物质浓度逐渐升高进而得到浓缩液[14]。超滤技术应用于中药注射剂中，能有效除去过敏性物质和大分子热原物质，保留有效成分，进而提高临床疗效[15]。刘红梅等[16]探索了超滤法分离纯化灰树花子实体多糖的工艺，确定优化的灰树花多糖超滤工艺为：温度35、pH 7、压力0.12 MPa。张赛男[17]将金线莲粗提原液先经100 ku的超滤膜分离后，再经10 ku的超滤膜分离纯化，测定最终截留液中金线莲多糖含量为9.45%。杨修仕等[18]研究了超滤法分离西洋参多糖的工艺，超滤条件为：压力0.08 MPa、超滤膜（截留分子质量分别为100、30、10 ku）。结果西洋参粗多糖的得率为5.17%，有AGP1～AGP4等4个多糖组分，得率依次为46.61%、3.30%、12.11% 和37.98%。邵平等[19]采用工艺参数为室温、料液体积流量100 ml/min、压力小于0.21 MPa、时间60 min的超滤法对灵芝多糖酶解液多糖截留率进行研究，得多糖截留率为63.32%；而采用超滤与径向流色谱耦合法，多糖截留率为89.52%，蛋白质脱除率达99.24%。此法与单一色谱法相比多糖的得率明显提高。诸多实验结果表明，采用超滤法能够提高中药多糖的得率，且能减少无效多糖、蛋白质及其他杂质，工艺简单、处理量大、无污染，有较好的工业化应用前景。

1.3纳滤法

纳滤有良好的截留性能，对小分子有机物质有较高的截留性，对一、二价盐离子有不同的选择性。纳滤膜是一种新型液体分离膜，孔径平均为2 nm，具有浓缩目的产物的作用。纳滤法具有可连续生产、过程无相变、高效节能、低污染等优点。韩永萍等[20]采用纳滤法对低聚壳聚糖制备液进行纯化，确定纳滤最佳条件为：温度35、操作压力1.0 MPa，此工艺制得高活性低聚壳聚糖纯度高达92%，且可脱出制备液中的一价盐离子、单糖和大部分二糖。孙曙光等[21]探索了精滤后的金丝小枣清汁的纳滤工艺，确定纳滤工艺为：截留分子质量为1 000 Da纳滤膜、进料流量为30～45 L/h、温度为30～40、操作压力为0.6～0.7 MPa。以截留液中的还原糖含量判断纳滤的程度，当截留液中还原糖含量为零时，纳滤纯化基本结束。研究表明，纳滤法可除去制备液中的单糖、部分二糖及盐离子，分离纯化得到高纯度的低聚糖。

1.4超滤法、微滤法、纳滤法的联用

微滤法可除去提取液中的大分子杂质；超滤法可降低无效多糖、蛋白质及其他杂质；纳滤法对低聚糖提取液进行脱水、除盐、浓缩，得到富集的低聚糖。三者联用制备中药多糖的工艺见图1。

图1　中药多糖制备工艺

张曜武等[22]通过正交试验确定红松松塔制备工艺为：压力0.1 MPa、料液浓度25 g/L、温度40；此工艺制得多糖的含量为35.16%。董艳等[23]将地黄提取液先经截留分子质量为 150 000 Da的PSF超滤膜，其透过液再经截留分子质量为6 000 Da的PSF超滤膜，再经截留分子质量为200 Da的纳滤膜；此工艺制得低聚糖的得率为46.63%，质量分数达到93.3%。

2　不同膜材料在中药多糖分离纯化中的研究

膜材料主要有纤维素酯类、含氟材料类、聚酰胺类、PSF类、聚烯烃类、无机材料类等。目前，以无机陶瓷膜和磁性复合膜为研究热点。

2.1无机陶瓷膜

无机陶瓷膜主要用于除去细菌、微粒、大分子杂质（胶质、鞣质、蛋白质、多糖）等。无机陶瓷膜本身性质稳定，具有耐酸碱、耐高温、耐生物降解、易清洗、机械强度大、寿命长等特点。张喜峰等[24]用正交设计研究了陶瓷膜分离纯化沙枣多糖的工艺，工艺条件为：温度30、压力0.1 MPa、料液比1∶60；此工艺制得沙枣多糖回收率为98.6%。该研究也对清洗剂对膜通量恢复率的影响进行了考察，得最佳清洗试剂为0.5%硝酸，膜通量恢复率达92%。陈晨等[25]探索了无机陶瓷膜对杏鲍菇多糖的纯化工艺，工艺条件为：温度25、压力0.02～0.08 MPa；制得杏鲍菇多糖含量为62%。田洪芸等[26]研究了无机陶瓷超滤膜纯化香菇多糖的工艺，工艺条件为：截留分子质量104u、压力0.08 MPa、温度50、料液比1∶3；此工艺制得香菇多糖的纯度为89.7%，与有机超滤膜相比香菇多糖损失率大大降低。陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，属于国家重点大力发展的战略新兴产业[27]，具有节约能耗、用时少、效率高、有效成分损失少、适用范围广、操作简单等优点。

2.2PSF-Fe3O4磁性复合膜

王瑞君等[28]应用相转化法，将纳米级Fe3O4颗粒填充到PSF中制备出一种新的磁性PSF-Fe3O4复合膜。结果表明，在交替磁场作用下，普通PSF膜对抗磁性物质葡聚糖截留率基本无变化；而PSF-Fe3O4磁性膜截留率则降低。谢慧明等[29-30]研究了PSF-Fe3O4磁性复合超滤膜在麦冬多糖和当归多糖分离纯化中的应用，确定麦冬多糖的分离纯化条件为：当截留分子质量为30 000 Da、磁度为0.1 T、压力为0.4 MPa时，得截留液A和透过液B；当截留分子质量为10 000 Da、磁度为0.8 T、压力为0.5 MPa时，将透过液B在25条件下超滤，得截留液C和透过液D。当归多糖的分级分离条件为：在截留分子质量可调控范围为31 000～73 000 Da的PSF磁性超滤膜、压力为0.2 MPa、磁度为0～1.0T的条件下，通过改变磁场强度得样品A、B、C；再用高效液相色谱法测定重均相对分子质量依次为86 371、19 989、62 461。样品A中相对分子质量为70 000～100 000的当归多糖占70%左右；样品B中相对分子质量为10 000～30 000的当归多糖占95%左右；样品C中相对分子质量为50 000～70 000的当归多糖占80%左右。采用磁性复合超滤膜，通过改变磁度和压力，可按相对分子质量大小对中药多糖提取液进行连续分离。因此，虽然磁性复合超滤膜研究与应用较少，但已引起广大学者极大的关注。

3　结语

膜分离技术较传统水提醇沉法分离时间短、效果好，不需使用有机溶剂，且膜清洗再生效果好，适用于具有生物活性的有效部位分离、纯化和浓缩，且耗能少、费用低。微滤、超滤、纳滤与色谱法、电渗析、活性炭等技术联用可获得目标多糖。膜材料种类较多，其中陶瓷膜较其他膜材料耐酸碱、耐生物降解；PSF-Fe3O4磁性复合膜属于新型磁控约束膜，可通过调节外加磁场对一系列不同多糖物质进行连续分离，改善了一张滤膜只能有一个截留分子质量的状况。膜技术在药品、食品、环境等领域展现了广阔的应用前景，为实现中药及其制剂的工业化生产提供了一定的理论依据和研究指导。迄今为止，研究者在膜分离方法及膜材料的选择、膜清洗及膜堵塞等问题的解决、分离纯化工艺的优选等方面已取得诸多可喜的研究成果，但磁性复合膜在中药多糖的分离纯化中研究及应用尚处于起步阶段。相信随着研究的不断深入，磁性复合膜在中药学领域将进一步显露其独特的优势并得到广泛的应用。

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（编辑：余庆华）

R932

A

1001-0408（2016）28-4002-04

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.28.35

甘肃省教育厅科研项目（No.2013A-085）；甘肃省高等学校基本科研业务费项目（No.2013-1）；甘肃省高等中（藏）药化学与质量研究省级重点实验室开放基金项目（No.zzy-2014-04）

＊硕士研究生。研究方向：中药有效成分与质量标准。E-mail：1239071829@qq.com

副教授。研究方向：中药有效成分与质量标准。电话：0931-8765394。E-mail：cn221@163.com

（2015-12-08

2016-05-12）