膜分离技术在传统中药生产中的应用

1、膜分离技术在传统中药生产中的应用膜分离技术在传统中药生产中的应用 【摘要】 膜分离具有效率高、能耗低、操作简单、环境友好等优点，在传统中药生产中呈现出显著的技术优势。文章对膜分离技术在中药有效成分和有效部位的提取分离、在制剂生产方面去杂除热源以及药剂浓缩和溶剂回收方面的应用现状和 发展 趋势进行归纳，并对膜分离技术在中药生产中全面推广应用存在的问题进行了讨论。 【关键词】 膜分离技术 中药 提取 纯化 浓缩 Abstract：Membrane separation processes, with its distinguished feature of high efficiency, low

2、 energy consumption, simple operation and friendly-environment, has exhibited the observable technology advantage in the modernization of traditional Chinese medicine production. The current application status and development were described in the paper, including the separation of the Chinese medic

3、ine effective components and effective sties, getting rid of impurity and heat source of medicament, medicament concentration and solvent reclamation. Furthermore, the questions in membrane separation technology comprehensive application in Chinese medicine industry were discussed. Key words：Membran

4、e separation technology; Traditional Chinese medicine; Extraction; Separation; Concentration 中药是中华民族几千年灿烂文化的瑰宝，它以独特的功效在世界医药领域中占据了十分重要的地位。第一论文范文网 编辑。 然而中药取自植物、动物和矿物等天然产物，不可避免地需要“去伪存真”，因而“分离”是中药领域的共性关键技术。长期以来，我国的中药生产一直沿用煎煮、醇沉、蒸发浓缩等陈旧生产工艺，不仅产品质量粗糙、性能不稳定，而且能耗较大、存在环境污染隐患等缺陷，使中药产品的市场受到了很大的限制。可见，运用高新技术提高中药

5、制品质量，实现中药生产 现代 化势在必行。 近年来，膜分离技术因效率高、能耗低、操作简单、环境友好等优点受到了人们极大的关注。膜分离技术在中药生产中的应用主要集中在以下四个方面1，2：精制纯化中药提取物，以得到有效成分、有效部位和有效部位群；解决中药注射剂、口服液等制剂的澄明度、无菌、无热源问题；浓缩，提高药效成分浓度，减少剂量；回收溶剂，实现分离过程溶剂的循环使用，节约资源，保护环境。 1 中药有效成分、有效部位的提取分离 1.1 中药有效成分和有效部位中药的有效成分一般是指具有明确的化学结构式和物性常数的化学物质，而能够代表或部分代表原来中草药疗效的多组分混合物，常称之为有效部位3。中药的

6、化学成分非常复杂，通常含有无机盐、生物碱、氨基酸和有机酸、酚类、酮类、皂苷、甾醇和萜类化合物以及蛋白质、多糖、淀粉、纤维素等，其相对分子质量从几十到几百万不等。 一般来讲，高相对分子量物质主要是胶体和纤维素等非药效成分或药效较低的成分，而药物有效部位的相对分子质量一般较小，仅有几百到几千4。这些大分子量杂质的存在，不仅降低了中药有效部位的浓度，加大了服用剂量，而且也使中药容易吸潮变质，难以保存。因此有必要对中药的有效部位和有效成分进行分离和纯化。 1.2 传统的提取方法传统提取方法大多首先采用溶剂（多为有机溶剂）初步提取含中药有效成分的混合物5， 如石油醚或汽油可提出油脂、叶绿素、挥发油、游离

7、甾体等亲脂性化合物；丙酮或乙醇可提出苷类、生物碱以及鞣质等极性化合物；水可提取氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分。得到的各个部分经活性测试确定有效部位后再通过层析、重结晶等分离技术对药效成分进一步精制。 传统的做法存在以下几个方面的问题：提取过程中有机溶剂可能与药效成分发生作用，使其失去原有效用。另外，大量使用有机溶剂即提高了生产成本，又破坏了环境。提取过程复杂，技术要求苛刻，能耗高，生产周期长，特别是当被提取的有效成分含量较低时，分离就变得十分困难。非药效成分残留量高，浓缩率不够，口感差。分离过程常采用高温操作，从而会引起热敏性药效成分大量水解。过分注重单个组分的作用，使中药失去了原有的复方特

8、色。中药是多种药物的混合物，它通过各种活性成分之间的配伍和协同作用，达到标本兼治的目的。因此，除非单个组分具有很强的生物活性，一般更多的还是推崇复方。 1.3 膜分离技术的应用中药成分复杂且具有多元性，膜分离技术依据药效活性与其分子结构及分子量水平密切相关的特性，通过选用不同截留特性的膜组件构成膜分离系统对中药有效部位和有效成分进行分离和纯化6。第一论文范文网 WWW.11665.COM 整理。 操作通常以压力为推动力，可在常温下完成，无需添加其它物质，具有高选择性、高产品收率等优势。产物可以是单一成分（有效成分），也可以是某一分子量区段的多种成分（有效部位或有效部位群），在一定程度上保证了中

9、药复方的特色、克服了传统工艺的不足。 黄芩苷从黄芩中提取。传统工艺是用水煎煮后，利用其在酸性条件下沉淀、在碱性条件下溶解的特性反复提取纯化7。粗产品用等量乙醇处理，收率仅为 4%左右。如采用超滤法从煎煮液中直接提取，产率可达 6.93%7.68%，比传统工艺高出近 1 倍8。 麻黄碱是中药麻黄的主要成分，采用传统苯提工艺时需经过脱色、提纯及浓缩 3 个过程。工艺路线比较复杂，而且大量使用毒性较大的甲苯致使操作环境比较恶劣。若采用超滤提取麻黄，经过 1 次处理就可得到含量为 98.1%麻黄碱，色素去除率达 96.7%以上9。与传统工艺相比，不仅收率提高、产品质量好、生产安全可靠、生产成本降低，而

10、且也避免了对环境的污染。 桂枝茯苓胶囊是一种用于 治疗 妇女子宫肌瘤、慢性盆腔炎性包块等妇科病常用药。江苏康缘药业应用微滤和超滤膜分离技术精制桂枝茯苓胶囊，使苷类、酚类等活性成分在常温下分离，有效脱除杂质。此工艺既克服了常规分离法容易造成相对分子质量小于 0.1 万的活性成分流失，无效大分子(相对分子质量大于 5 万)残留量大的缺点，又不会引起成分变化，无二次污染10。 研究表明，分子量在 200 万左右的姬松茸多糖有较高的抗肿瘤活性，而1 万以下的姬松茸多糖具有较强的护肝作用。为此，笔者利用微滤、超滤和反渗透组成的膜分离系统，在试验确定的最佳运行下运行，获得了纯度分别为71.13%和 92.

11、59%的上述两种多糖11。可见，采用不同截留分子量的膜组件结合，可实现中药的不同分子量组分用于不同的治疗目的，达到药物的综合利用。 2 中药制剂的生产 膜分离技术在中药制剂生产中应用比较广泛，涉及的剂型包括口服液、注射液、浸膏剂等，主要利用微滤或超滤组成的分离系统解决制剂澄明度、无菌、无热源等问题。 2.1 中药注射剂的去杂和除热源注射剂是目前 医院 临床用中药的主导剂型。以银杏叶制剂为例，从 2003 年开始，注射剂型在医院的市场份额已超过各种口服制剂的总和，其销售收入年平均增长率达 50以上。中药注射剂临床运用的最大阻碍是质量问题，主要表现为所含杂质较多、注射液的澄明度和稳定性不理想。特别

12、是六七十年代开发的中药制剂，由于当时的提取方法不够完善，一些大分子杂质，如鞣质、蛋白质、树脂、淀粉等难以完全除尽，放置一段时间后产品出现色泽变深、混浊、絮体沉淀等现象。 热源又称为内毒素，产生于革蓝氏阴性细菌外壁。其主要活性成分为脂多糖（LPS）及类脂 A。由于产生的细菌种类不同，相对分子量为 1 万至 2.5 万不等。在水溶液中形成缔合体后，相对分子量可达 50 万100 万。这类物质具有热稳定性，不易被灭活。热原注入人体能引起急性高烧、寒战和白细胞增高，有的发生急性休克甚至死亡。因此，注射用药液（或注射水）必须进行无菌和除热源处理，使之 符合药典的检测规定。 目前，膜分离技术在中药注射剂中

13、的应用报道较多，如复方丹参、生脉、双黄连粉针、清开灵注射液、刺五加注射液等1216，基本工艺流程为： 中药煎煮液粗滤（或微滤）超滤罐装灭菌 浓缩干燥成型 在应用中发现，热源活性脂多糖终端结构类脂 A 具有较小的相对分子量，采用膜法除热源时必须采用截留分子量在 0.6 万左右的超滤膜。第一论文范文网 整理。 为了防止药液中有效成分被膜截留或吸附，降低产品收率，一般选用微滤或截留分子量在 1 万20 万的超滤膜先除去相对分子质量在数万至数百万的杂质和热源，然后再用吸附剂除去相对分子质量在几万以下的热源和相对分子质量大约为 0.2 万的类脂 A。这种二级处理工艺对于中药有效成分为黄酮类、生物碱类、总

14、苷类等相对分子质量在 0.1 万以下的注射剂去杂、除热源非常有效，产品符合静脉注射剂的质量标准。 以黄芪注射液除热源为例，上海福达制药有限公司采用 HPL 型板框式超滤器（配备截留分子量 1 万的超滤膜）对黄芪注射液进行除热源，再经过适量的活性炭吸附，使产品热源合格率从原来的波动到目前的 100%合格17。 目前，美国和日本等国的药典已允许大输液除热源采用超滤技术。 2.2 口服液除杂中药口服液是近年来我国医疗保健行业大力开发的新剂型。由于疗效好、见效快、饮用方便受到用户好评。口服液大多采用水煮醇沉工艺进行提取和纯化，再通过蒸馏浓缩同时回收乙醇。在使用中发现，采用常规工艺生产的成品中仍残存少量

15、胶体、微粒等，久置会出现明显的絮体沉淀物，影响药液的外观性状。膜分离技术引入后，采用微滤和超滤替代传统的醇沉法，不但减少了药物有效成分损失、提高产品质量，而且缩短了生产周期、降低生产成本，并易于 工业 化放大。 采用新工艺：原料水提微滤超滤（截留分子量为 0.6 万）成品制备，的生脉饮口服液与传统的乙醇沉淀法相比，新工艺不仅有效地保留了原配方的成分，而且含量提高近 40%。经过新工艺制备的口服液色泽好，而且在储藏期内澄清透明、无絮状物生成18。 有研究认为，引起沉淀的一个主要原因是因为口服液中含有鞣质19。鞣质是水溶性多酚类化合物，它能同生物碱、蛋白质及药物中的金属离子作用生成沉淀。因此，在口

16、服液制备过程中除了需要去除纤维素、淀粉、树脂、蛋白质等大分子杂质外，还必须将其中所含的鞣质去除。 南方参茶口服液是采用葫芦科绞股蓝的茎、叶提取物为主要成分配置而成具有多种保健作用的功能性饮品。绞股蓝皂苷的平均相对分子量为 1 044.34采用传统乙醇沉淀法无法达到澄清要求，而采用截留分子量 2 万的超滤膜处理后，较好地解决了产品贮存期出现浑浊、沉淀问题20。 2.3 浸膏制剂生产浸膏制剂是指药材用适宜的溶剂通过煎煮法或渗漉法浸出有效成分，低温下浓缩蒸去部分溶剂调整浓度至规定标准而制成的制剂。除了另有规定外，浸膏剂每克相当于 25 g 原药材。浸膏剂不含或 含少量溶剂，有效成分较稳定，除少量直接

17、用于临床外，一般直接用于配置其它制剂如散剂、丸剂、颗粒剂、片剂等。近年来，随着制剂技术的进步，我国各种传统内服剂型正逐渐被浸膏制剂所取代。 传统工艺制备的浸膏剂中常含有大量杂质，如淀粉、多糖、蛋白质、树脂、粘液质等。浸膏制剂存在崩解缓慢、服用量大等缺点。由于有效中药成分的相对分子质量大多不超过 1 万，而无效成分如淀粉、多糖、蛋白质、树脂等杂质的相对分子质量均在 5 万以上，因此采用截留分子量 5 万以下的超滤膜就可实现中药有效成分与无效部分的分离，从而提高了浸膏中有效成分的含量和药效。研究表明，采用超滤法制备的浸膏制剂几乎达到与西药相同的崩解时限，浸膏体积缩小为原来的 1/31/521。 3

18、 药剂浓缩和溶剂回收 在生产中，中药有效成分经过提取分离后或者含有大量有机溶剂（如石油醚、乙醇等），或者产物浓度较低，常常需要浓缩和回收有机溶剂或水。传统的浓缩方式多为蒸发浓缩，这种浓缩方法对热敏性的药物成分很不利，而且耗能大、效率低。第一论文范文网 编辑。 采用纳滤（或反渗透）对超滤透过液进行浓缩或对有机溶剂提取液直接进行浓缩与蒸发或蒸馏相比，不仅浓缩效率高，而且可在常温下操作，节省大量的热源，同时可回收纯度相当高的溶剂。 钟蕾等22采用截留分子量为 10 万的超滤与纳滤结合对六味地黄方水提液中的活性多糖进行纯化浓缩，研究表明采用膜分离技术制成滴丸中的活性多糖含量为经传统工艺制得胶囊的 6.

19、5 倍。 杭州水处理中心采用纳滤技术改造了处理量为 12 m3/d 的中药醇提工艺和 24 m3/d 的中药水提工艺23。原生产工艺采用三效蒸馏对提取液浓缩，酒精损耗量约为 20%30%，而且多级蒸馏效率低，蒸气耗量较大。另外，还存在因蒸气用量控制不当操作温度波动较大而导致药品质量也随之波动等问题。采用纳滤膜浓缩后，纳滤透过液的酒精浓度跟进料液几乎相同，酒精可直接回用。每天节约的酒精量约为 1.5 吨，价值约 1 万元。纳滤对三七提取液中皂苷的截留率达 99.5%以上。由于膜分离属于常温无相变运行，药品的质量较稳定，生产周期缩短到原来的 1/31/5，给 企业 带来显著的 经济 和环境效益。24 m3/d 中药水提工艺采用纳滤浓缩后，浓缩液体积仅为原工艺的 1/10，再用多效蒸馏浓缩到浸膏，能耗降低显著，生产周期缩短，其透过液可作为工艺用水直接回用到生产中去。 可见，膜分离技术的有效使用，可实现