呂建國，何葆華

(1.甘肅省膜科學(xué)技術(shù)研究院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省膜分離工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730020)

膜分離技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的分離技術(shù)，以常溫操作、多數(shù)過程無相變、能耗低、分離效率高等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域中獲得應(yīng)用[1]。膜分離技術(shù)應(yīng)用于中藥的分離、純化研究已有20余年，取得了較大進(jìn)展，部分中藥的生產(chǎn)工藝已改用膜分離技術(shù)。目前，我國中藥制品普遍存在服用量大、制劑粗糙、質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，其根本原因是中藥的化學(xué)成分非常復(fù)雜，通常含有無機(jī)鹽、氨基酸、有機(jī)酸、生物堿、酚類、酮類、皂苷、甾族和萜類化合物以及蛋白質(zhì)、多糖、淀粉、纖維素和膠體等高分子物質(zhì)[2]。因此，要實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化，必須運(yùn)用高新技術(shù)提高中藥制品質(zhì)量，其中膜分離技術(shù)被認(rèn)為是中藥制藥工業(yè)中亟需推廣的高新技術(shù)之一[3]。

1 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)

膜分離技術(shù)是通過特定膜的滲透作用，對(duì)兩組分或多組分混合的液體或氣體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集[4]。常見的膜分離技術(shù)有微濾(Microfiltration)、超濾(Ultrafiltration)、納濾(Nanofiltration)、反滲透(Rever seosmosis)、電滲析(Electrodialysis，ED)和氣體分離(Gas separation)[5]。膜分離技術(shù)既可根據(jù)混合物質(zhì)量、體積、大小、幾何形態(tài)的不同，用篩分的方法進(jìn)行分離，又可根據(jù)混合物化學(xué)性質(zhì)的不同進(jìn)行分離[6]。

膜分離技術(shù)的特點(diǎn)如下：(1)可常溫操作，分離過程不發(fā)生相變化(除滲透汽化外)，適于熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮、純化，不破壞主要成分；(2)操作過程中不混入其它雜質(zhì)，避免了對(duì)組分的影響；(3)能耗低，可同時(shí)進(jìn)行物質(zhì)的分離、提純、濃縮，既節(jié)省了時(shí)間又提高了生產(chǎn)效率；(4)分離系數(shù)較大，無二次污染，利于環(huán)境保護(hù)，社會(huì)效益顯著。

膜分離技術(shù)是現(xiàn)代分離技術(shù)中效率較高的分離手段之一，可以部分取代傳統(tǒng)的過濾、吸附、冷凝、重結(jié)晶、蒸餾、萃取等分離技術(shù)，在分離工程中具有重要作用[7]。

2 膜分離技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用

2.1 微濾膜在中藥研究中的應(yīng)用

高紅寧等[8]對(duì)苦參水提液經(jīng)無機(jī)陶瓷微濾膜微濾前后的性狀、固形物、指標(biāo)成分等進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，苦參水提液微濾前為深黃色的渾濁液體，微濾后為淺黃色的澄清透明液體；苦參水提液中固形物去除率為39.50%，氧化苦參堿和苦參總黃酮的保留率分別為79.72%和77.23%。

呂建國等[9]采用陶瓷微濾膜裝置對(duì)由7種中藥材提取物制成的藥酒進(jìn)行了澄清效果的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藥酒在微濾前為渾濁液體，微濾后為黃褐色澄清透明液體，其余成分未發(fā)生變化。

韓光等[10]用孔徑為0.2 μm 的無機(jī)陶瓷微濾膜對(duì)何首烏水提液進(jìn)行微濾，對(duì)提取液微濾前后的性狀、固形物、二苯乙烯苷含量、膜通量等進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，何首烏水提液微濾前為渾濁溶液，微濾后為澄清溶液，透過液固形物去除率為67.9%，二苯乙烯苷含量是水提液中的2.04倍，膜通量的衰減具有一定的規(guī)律性。

王龍德等[11]就不同孔徑和材質(zhì)的微濾膜對(duì)苦楝提取液的過濾分離進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)孔徑為0.45 μm的聚醚砜微濾膜對(duì)苦楝提取液具有良好的過濾性能，確定膜分離提純苦楝素的優(yōu)化工藝條件為：料液濃度0.374 mg·mL-1、料液溫度35 ℃、操作壓力差0.08 MPa、循環(huán)流量0.15 L·h-1、pH值7.0，苦楝素的轉(zhuǎn)移率為99.4%，除雜率為8.3%，通量為147.2 L·m-2·h-1，苦楝素的純度由0.89%提高到了8.79%。

樊文玲等[12]將用于澄清糖渴清水提液的陶瓷微濾膜依次經(jīng)自來水低壓清洗和超聲清洗，膜通量恢復(fù)率為95%，方法重現(xiàn)性好；并可根據(jù)過濾阻力分布的不同，選用適合的清洗和再生方法。該結(jié)論對(duì)今后的工業(yè)化生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

從近幾年的研究進(jìn)展可以看出，陶瓷微濾膜由于自身的優(yōu)點(diǎn)，在中藥研究中的應(yīng)用正在不斷地?cái)U(kuò)展，并且大多集中在中藥水提液的澄清研究以及澄清過程中的膜污染清洗研究；而有機(jī)微濾膜在中藥研究中的應(yīng)用正在不斷減少。

2.2 超濾膜在中藥研究中的應(yīng)用

陳占立等[13]考察了3 種不同孔徑及不同操作參數(shù)下的無機(jī)陶瓷膜在制首烏顆粒水提液精制過程中膜通量及有效成分的變化。結(jié)果顯示，50 nm 膜的膜通量和二苯乙烯苷轉(zhuǎn)移率均明顯高于其它2種膜；應(yīng)以操作壓差0.8～ 1.2 MPa、溫度50～ 60 ℃、膜面流速3.0 m·s-1作為大生產(chǎn)合適的濾過條件，當(dāng)濾過液濃縮到原液體積的1/10 時(shí)，加入相同體積的去離子水，其有效成分轉(zhuǎn)移率達(dá)80%以上，即可結(jié)束濾過；采用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿交替清洗的方法，可使膜通量恢復(fù)90%以上。魏學(xué)君等[14]采用無機(jī)陶瓷膜進(jìn)行了連花清瘟顆粒的精制工藝研究，結(jié)論與陳占立等[13]的一致。

王丹青等[15]研究延胡索乙素的超濾純化工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的醇沉法相比，有效成分的損失基本相當(dāng)，但雜質(zhì)去除效果更好。經(jīng)留樣60 d觀察發(fā)現(xiàn)，超濾液的澄明度高于醇沉液，超濾液經(jīng)濃縮、真空干燥后的浸膏復(fù)溶性也比醇沉樣品好。

葉勇等[16]利用100 kDa、10 kDa、5 kDa 3種規(guī)格超濾膜對(duì)復(fù)方中藥丹參芍藥水煎液進(jìn)行分離和反滲透濃縮。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH值為5、溫度為40 ℃、操作壓力為0.3 MPa的最佳分離條件下，采用10 kDa超濾膜分離時(shí)獲得的產(chǎn)品純度高、損失小。

劉志昌等[17]采用微濾膜和超濾膜對(duì)白藜蘆醇進(jìn)行了純化研究。結(jié)果顯示，經(jīng)微濾膜處理后白藜蘆醇的純度達(dá)30.5%，再經(jīng)超濾膜處理，純度達(dá)55.8%。

尹楠等[18]采用超濾法去除中藥注射液中的細(xì)菌內(nèi)毒素，用動(dòng)態(tài)濁度法定量檢測細(xì)菌內(nèi)毒素的含量。結(jié)果顯示，各藥液經(jīng)超濾后，內(nèi)毒素的含量均在0.388～0.843 EU·mL-1之間，內(nèi)毒素去除效率大于90%。

彭國平等[19]采用細(xì)菌內(nèi)毒素定量法研究了中藥注射劑中熱原的去除工藝，比較了活性炭及超濾膜的去除效果，用動(dòng)態(tài)濁度法測定不同濃度活性炭及不同截留分子量超濾膜使用前后藥液中細(xì)菌內(nèi)毒素的含量變化，觀察其去除熱原的效果。結(jié)果顯示，在三七總皂苷溶液中外加內(nèi)毒素，0.03%、0.1%、0.3% 3種濃度活性炭的細(xì)菌內(nèi)毒素去除率分別為62.21%、76.21%、81.03%；不同截留分子量超濾膜的細(xì)菌內(nèi)毒素去除率均在91%以上。

從近幾年來的相關(guān)資料來看，超濾技術(shù)在中藥研究方面的應(yīng)用有所減少，研究內(nèi)容大多還是集中在澄清、純化以及去除毒素這幾個(gè)方面，沒有很大的技術(shù)性突破。

2.3 納濾膜在中藥研究中的應(yīng)用

戴連科等[20]采用納濾膜對(duì)D-對(duì)羥基苯甘氨酸的提取進(jìn)行了研究。較為合理的工藝流程為：將料液用6 mol·L-1鹽酸調(diào)pH值至1.8，用納濾膜納濾濃度至6%，加活性炭脫色后用氨水調(diào)pH值至5.0，冷卻結(jié)晶，離心洗滌烘干得成品。此時(shí)納濾透出液的平均濃度約為0.4%，經(jīng)二次納濾后，0.03%以下的透出液排放，0.03%以上的則加以回收。納濾收率為97%，所得產(chǎn)品結(jié)晶顏色潔白，m.p.240 ℃，含量約98.8%，比旋度約-158°，提取總收率大于80%。

袁亮等[21]在室溫條件下，進(jìn)行了微濾-超濾-納濾多級(jí)膜濃縮黃芩苷提取液的研究。黃芩苷提取液經(jīng)微濾預(yù)處理后，透過液中能基本保留有效成分黃芩苷；微濾透過液經(jīng)過超濾處理后，透過液中含有小部分的黃芩苷；超濾透過液再經(jīng)過納濾處理后，透過液中基本檢測不出黃芩苷。研究表明，利用納濾技術(shù)對(duì)黃芩苷提取液進(jìn)行濃縮可截留全部黃芩苷，而采用多級(jí)膜進(jìn)行濃縮是為了降低納濾膜的污染，增加納濾膜的膜通量。

楊祖金等[22]對(duì)納濾膜濃縮和真空減壓濃縮進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)納濾膜濃縮在濃縮的成本、時(shí)間、物料損耗以及效率上更有優(yōu)勢。

夏仙兵等[23]研究了甘露醇的納濾膜分離與滲濾純化工藝。

董艷等[24]采用不同截留相對(duì)分子質(zhì)量的超濾膜對(duì)地黃多糖進(jìn)行分離純化，再利用納濾膜對(duì)超濾液進(jìn)行濃縮純化。截留相對(duì)分子質(zhì)量為150 000和6000的超濾膜不僅提取了地黃低聚糖溶液,還有效降低了無效多糖和蛋白的量并截留了其它雜質(zhì)；截留相對(duì)分子質(zhì)量為200 的納濾膜可對(duì)分離蛋白后的低聚糖提取液進(jìn)行脫水除鹽濃縮，達(dá)到富集低聚糖的目的。采用兩次超濾結(jié)合納濾的工藝對(duì)地黃多糖進(jìn)行分離濃縮，工藝簡單可行、節(jié)能降耗、有效多糖純度高，為工業(yè)生產(chǎn)中的分離分析打下了良好的基礎(chǔ)。

周錦珂等[25]采用納濾膜濃縮丹酚酸B 提取液時(shí)，丹酚酸B活性成分可富集10倍以上，干燥成品中丹酚酸B的含量比傳統(tǒng)熱濃縮提高4.79%，具有濃縮速度快、活性成分保存良好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，膜分離技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：微濾研究集中在中藥及生物制藥提取液的澄清方面，超濾研究集中在澄清與分離方面，納濾研究集中在中藥提取液的濃縮方面，反滲透應(yīng)用研究極少。另外，近幾年的研究報(bào)道與前幾年相比明顯有所減少。個(gè)人分析，這可能是由于膜分離技術(shù)要工業(yè)化應(yīng)用于中藥生產(chǎn)中還不是很成熟，而限制其工業(yè)化應(yīng)用的主要因素可能是膜污染與膜清洗方面存在的問題，有待進(jìn)一步深入研究。

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