（化工过程机械专业论文）蚕砂提取液澄清预处理技术研究.pdf

中文摘要1 本文针对中药现代化过程中三个待突破关键性瓶颈之一提取分离技术 现代化，结合中药药源的特点以及中药制剂的质量要求，以天津市某制药厂生 产的蚕砂提取液为例进行了澄清预处理技术的研究。 为了分析影响蚕砂提取液澄清效果的因素，本文首先对蚕砂提取液进行了 基本物性的测定。结果表明该提取液固含量少、颗粒直径小、固液两相密度差 小，其固液两相分离比较难，因此有必要在澄清处理中增加预处理工艺。 本文分别采用冻融方法和超声波方法对蚕砂提取液进行了预处理技术研 究，并以透射比、多糖以及蛋白质含量、有效成分的收率作为澄清效果的评价 指标。冻融预处理研究中分别选择了微波解冻、常温自然解冻以及4 0 恒温水 浴解冻三种解冻方法。研究结果表明，微波解冻方法最为适宜。增加了冻融预 处理的澄清新工艺较之原工艺处理后的蚕砂提取液的透射比提高了约1 0 、蛋 白质和多糖含量分别降低了约1 0 ；超声波预处理研究中采用正交试验，分别 研究了超声波功率、处理时间、处理温度以及三个因素之间的交互作用对提取 液澄清效果的影响，得到适宜的预处理条件为：超声波功率为3 0 4 0 w 、处理 时间为2 0 m i n 以及处理温度为2 0 ，预处理后的澄清新工艺较之原工艺处理后 的蚕砂提取液的透射比提高了约5 、多糖含量降低了约1 5 、蛋白质含量降 低了约2 0 。 研究结果还表明在蚕砂提取液的澄清处理中增加冻融预处理或者超声波预 处理均是通过对其中悬浮的固体颗粒进行凝聚来达到增大颗粒粒度以提高提取 液澄清处理效果的目的，除了有效去除杂质外，还很好的保留了有效成分。其中 增加了冻融预处理后，有效成分的收率达9 7 左右；增加了超声波预处理后，有 效成分的收率达9 9 左右。 通过对比分析对增加冻融预处理或者超声波预处理的实验结果可知，超声 波预处理虽然对提高蚕砂提取液透射比不如冻融预处理的效果，但是对于减少 多糖以及蛋白质的含量来说效果明显高于冻融预处理，对有效成分的收率也优 于冻融预处理，而且超声波预处理的耗能较冻融预处理要低，所以相比之下超声 波预处理方法要比冻融预处理方法更经济、更适宜。 本文研究得到了提高蚕砂提取液澄清效果的工艺方法，为中药制剂的澄清技 术改进提供了理论基础和实验依据。 关键词：蚕砂提取液冻融超声波凝聚澄清 1 本课题获重大新药创新科技重大专项综合性新药研究开发技术大平台项目资助( 2 0 0 9 z x 0 | 9 3 0 1 ) a b s t r a c t 2 h l0 柑盯幻d e v e l o pm o d 锄a ( 哟蒯锄d p 蒯o nm e m o d 旬rt 阳d i t i o n a lc h i n e s e m e d i c i n e 、v h i c hi so n eo ft h et h r e eb o t t l e n e c k si nc h i n e s e 仃a d i t i o n a lm e d i c i n e m o d e m i z a t i o n ，e x p e r i m e n t so np r e 讯洌m e n to fc l a r i f i c a t i o nw i t he x 地u 砸n gs o 0 n 舶ms i l k w 0 彻d p p i n g ，p r o d u c e db y0 n ep h 枷a c e u t i c a lf a c t o 巧i i lt j a r l j 氓袱鹏c a 而e d o u ti i l 1 i sw o 永c o n s i d 甜n gc h a r a c t e r i s t i c so f m e d i c i n es o u r c ea n dq u a l i t ) ，r e q u i r e m e n t s o f m e d i c i n ep r e p 撇t i o n b a s i cp h y s i c a lp r o p e r t i e so fe x 仃：狐t i n gs o l u t i o n 自o ms i l k 、o 珊d r o p p i n gw e r e d e t e m i n e dt 0 觚a l y z cf - a c t o r sa f f c c t i n gp e 晌咖柚c e0 fc l a r i f i c a t i o nw i t he x 仃a c t i n g s o l u t i o n 筋ms i l k w o md r o p p i n g t h er e s u l t ss h o w e dn l a tt h es o l i d 粕dt h el i q u i d p h a s e so ft h es o l u t i o nw e r cd i 伍c u l tt os e p a r a t ed u et 0l o ws o l i dc o n t e n t ，s m a l l p a r t i c l ed i 锄e t e r ， 锄dt i n yd i f f e r c n c eo fd e n s i t i e so ft 、7 i ，o p h a s e s ，廿l e r e f o r e ， p r e 仃l 冶t i l l e n to f t h es o l u t i o nw a sn e c e s s a 巧i nt h ec l a r i f i c a t i o np r o c e s s p r e 仃e a t m e n tw i t he x t r a c t i n gs o l u t i o n 舒o ms i l k w o md r o p p i n gw e r ec a r r i e do u t v i a 舭e z e - t h a wm e m o da i l du l t 娜o n i cm e t h o d ，锄dt h ep e i r f i o n n a l l c eo fc l a r i f i c a t i o n 、e r em e a s u r c db yt i 彻s m i t t 锄c e ，c o n t e n to fp o l y s a c c h 撕d e 锄dp r o t e i n ，y i e l do f a c t i v ei n g r e d i e n t s t h r e em e t h o d sw e 托u s e di nt h ef 沱e z e - t h a wp r e 仃e 咖e m ： m i c r o w a v et h a w ，a i rt h a w 锄d4 0 w a t e rb a mt l l a w ，柚dr e s u l t ss h o w e dt h a t m i c r o w a v e 廿1 a wm e t h o dh a dt h eb e s tp e r f 0 咖觚c e f o rt h en e wp r o c e s si nw h i c h 自e e z e t h a wp r e 仃e a n n e n tw 邪a d d e d ，t h e 仃a n s m i t t a i l c eo fp r o c e s ds o l u t i o nw 嬲 i n c r c a s e d 印p r o x i m a t c l y10 ，觚dt h ec o n t e n to fp o l y s a c c h 硎d e 锄dp r o t e i i lw a s d e c r e a s e dn e a r l ylo o n h o g o n a lt e s tw a sa p p l i e di nt h ep r c t r e 锄e n tp r o c e s sv i a u l 仃a s o n i cm e t l l o dt 0o b s e n r et l l ee 保：c t so fu l t r a s o n i cp o w e r ，p r o c e s s i n gt i m e ，锄d p r o c e s s i n gt c m p e r a t u r e0 nt h ep e r f i o 加锄c eo fc l 撕f i c a t i o nw i t he x t r a c t i n gs o l u t i o n e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n so ft h eu l t r a s o n i c p r e 吮锄e n tp r o c c s sw e r et h eu l 仃a s o n i cp o w 盱3 0 4 0 w ，t l l ep r o c e s s i n gt i m e2 0 m i n u t c s ，锄dt h ep r o c e s s i n gt c m p e 咖r e2 0 a n dt l l e 仃a 1 1 s m i t t 锄c eo fp r o c e s s e d s o l u t i o nw 嬲i n c r e a s e d 印p r o x i m a t e l y5 ，廿l ec o n t e n to fp o l y s a c c h 耐d e 锄dp r o t e i n w 觞d e c r c a s e dn e a r l yl5 锄d2 0 r e s p e c t i v e l y 2 n e 州e 吐i ss u l ) p d f t e d b y m 苟o r p 蛹e 吣o f m 面讲n 删d r u g i 彻o v a t i 锄ds c i c e a n d t e i 蚰0 1 0 9 y m 萄0 rp 删e c t 锄dn e wl a 玛ed r u g 搬妇1 0 1 9 科p l a 晚嘞i n l 锷m t e d 删e c t s ( 2 0 0 9 z x 0 9 3 0 1 ) b o t ht h ef 托e z e m a wp r e t r c a 饷e n tp r o c e s s 锄du l t r a s o n i cp r c t r e 咖e n tp r o c e s s c o u l di m p r 0 v et h ep e 渤r n l 锄c co fc l a r i f i c a t i o nw i t l ie x 打a c t i n gs o l u t i o nf 如m s i l k 、 ，o 咖d r o p p i n gb yp r o m o t i n ga g 刨o m e r a t i o no fs u s p e n d i n gp a f t i c l e s i i lt h e s o l u t i o n t h e s e 伽op r c t r c 锄e n tp r o c e s s e sc o u l dr e m o v ei m p u r i t i e se x c e l l e n t l yw h i l e k e p tt 1 1 ea c t i v ei n 黟e d i e n t si n 廿l e 删n gs o l “o n n ey i e l do fa c t i v ei n 铲e d i 咖s w a s9 7 f o rt h e 舶e z e 劬a wp r e t r e a t m e n tp r o c e s s 锄d9 9 f o rt h eu l t m s o n i c p r c 仃e a n l l e n tp r o c e s s t h ef 诧e z c 抽a wp r e 仃e 咖e n tp r o c e s sh a db e t t e rp e r f 0 m 1 锄c ei ni m p r o v i n g 伽m s m i t t a n c eo fp r o c e s s e d e x t m c t i n g s o l u t i o n ，w h i l ef o r t h ey i e l do fa c t i v e i n g r e d i e n t s 锄d t h ed e p r e s s i n go fc o n t e n to fp o l y s a c c h a r i d e 锄dp r o t e i n ，t h eu l t r a s o n i c p r e t r e 釉e n tp r o c e s so w n e do b v i o u sa d v 锄t a g e s a tt h e s a m et i m et h ee n e r g y c o n s u m p t i o no fu l 舰s o n i cp r e t r e a _ h l l e n tp r o c e s sw a sl e s st h a nt 1 1 a to f 丘e e z e _ t h a w p r e 虮；a t m e n tp r o c e s s t h e r e f o r e ，t h e u l 仃邪o n i cp r e 仃e 咖e n tp r o c e s sw a sm o r c e c o n o m i c a l 锄da p p r o p r i a t et h 锄t h e 丘i e e z e - t h a wp r e 骶a t n l e n tp r o c e s s t h i sw o r kp r o p o s e dat e c h n o l o g i c a lm e m o do fi m p r o v i n g 也ep e r f b 彻a n c eo f c l a r i f i c a t i o nw i t he x 仃j k t i n gs o l u t i o n 舶ms i l i ，w o md r o p p i n g ，锄db u i l t 廿l e o r e t i c a l a n de x p e r i m e n t a lf o u n d a t i o nf o r 廿l ei m p r 0 v e m e n to fc l 撕f i c a t i o nt e c h n o l o g yw i t h 乜a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ep r c p a m t i o n k e yw o r d s ： e x 仃a c t i n gs o l u t i o n 舶ms i l k w o md r o p p i n g ，舶e z e - t h a w ， u l t r a s o n i c ，a g g l o m e r a t i o n ，c l a r i f i c a t i o n 第一章文献综述 1 1 概述 第一章文献综述 作为世界四大传统医药体系( 中国、埃及、希腊和印度) 之一，中医药是 理论最完整、医疗实践最丰富、疗效最确切的传统医药体系，是中华民族在长 期与疾病作斗争过程中积累的宝贵财富，为世界医药学的发展做出了伟大的贡 献，也为中华民族的繁衍和昌盛做出了不可磨灭的贡献，是中华民族的文化瑰宝f 1 】a 中医药波澜壮阔的历史可以追溯数千年，根据最新的调查显示，我国目前 有中药资源品种1 2 0 0 0 多种，常用中药有8 0 0 多种，中药制剂达4 0 0 0 多种f 2 j 。 随着全球范围内“回归自然”热潮的兴起，崇尚天然药物的中医药正在逐渐被 世界所认可，中医药的需求不断扩大，中医药的应用领域也随着各国对其不断 的深入研究而不断扩大。近几十年来，国外对多数中药在治疗艾滋病、肿瘤等 一些世界疑难杂症方面做了大量的实验并取得了许多重大的成果p 】。 各国对中药的需求，虽然为我国中医药产业的发展带来了难得的机遇，但 是同时也带来了一些严峻的挑战。目前还处在“从经验开发向现代科学技术开 发”逐步过渡阶段的我国中医药产业网，存在诸如一些复杂的中成药复方制剂仍 凭经验控制质量、一些中成药没有适宜的检测方法及质量标准等问题，影响了 这些药品的疗效和稳定性。我国生产的很多历史悠久、疗效确切的中成药产品 得不到国际上的一致肯定和认可，在国际市场上出现的中成药大多来自于日本 和韩国，而他们的制剂原料大多数却是从我国进口的。究其原因不难看出，这 是现代科技进步的先进性与我国中医药发展暂时的落后性之间的矛盾造成的。 面对机遇与挑战并存的局面，我国中医药产业必须走现代化之路，这是一项功 在当代、利在千秋、造福人类、继往开来的伟大事业同。 中医药产业要实现现代化就必须要在继承我国中医药遗产的基础上，借鉴 国外的现代化医药理论和技术突破三个关键性瓶颈：一是药理药效追踪技术的 现代化；二是提取分离( 特别是选择性提取) 技术的现代化；三是质量控制技 术的现代化【6 j 。相信只要充分利用好中药发展的机遇，大胆创新的解决这些瓶 颈，就能开创出既符合我国需要又与时代科学技术进步相适应的中医药产业， 为全人类服务，为中国特色社会主义的建设、为中华民族的伟大复兴做出应有 的贡献。 第一章文献综述 1 2 中药澄清技术简介 中药制剂多数都是复方组合，且为多组分制剂，成分比较复杂。其中未知 的非定量的成分会占有不少的比例，导致了很多中药的有效成分不是很明确， 这给中药制剂的制备和质量的控制带来了很大的困难叼。其次中药制剂绝大多数 的产品是中药材综合成分的提取物，鞣质、树脂、蛋白质、淀粉等一些大分子 杂质很难完全除尽，即使通过一定的澄清手段去除肉眼可见的杂质后，静置一 段时间这些可溶性的杂质仍会逐渐聚合成大分子胶体，如果条件合适还会不断 析出，导致中药制剂出现色泽发深、浑浊、沉淀等现象影响中药制剂的澄清效 果，危及中药制剂的疗效和安全性网。所以如何改善中药制剂的澄清效果也就成 为了研究重点，在改善中药液体制剂澄清效果方面也呈现出多种方法。 1 2 1 水提醇沉法 水提醇沉法指用水煎煮中药材，既提取出诸如生物碱盐、甙类、有机酸 类、氨基酸、多糖类等有效成分，同时也提出诸如淀粉、蛋白质、粘液质、鞣 质、色素、无机盐等一些水溶性杂质。若往水煎液中加入适量乙醇，可以改变 其溶解性能而将杂质部分或全部除去。当乙醇浓度达到6 0 7 0 时，除鞣 质、树脂等外，其他杂质已基本上沉淀除去。如果分2 3 次加入乙醇，浓度又 逐步提高，最终达到7 5 8 0 ，则除去杂质的效果更好。 水提醇沉是中药制剂澄清的经典方法，在药剂生产中广泛应用。但水提醇 沉法也存在很多不足 7 】：首先该方法需耗用大量酒精，操作麻烦，成本较高；其 次醇沉时会出现大量沉淀，沉淀里会有被包裹的有效成分，造成有效成分的损 失；再有一些报道认为，乙醇会对药效有影响，而且有些有效成分也是不溶于 醇的，这些不溶于乙醇的有效成分的丢失将影响临床疗效。 1 2 2 醇提酸沉法 醇提酸沉法指将中药材用一定浓度的乙醇用渗漉法、回流法提取，即可提 取出生物碱及其盐、甙类、挥发油及有机酸类等有效成分。虽然多糖类、蛋白 质、淀粉等无效成分不易溶出，但树脂、油脂、色素等杂质却可被提出。为 此，醇提取液经回收乙醇后，再加一定浓度的酸处理，并静置一定时间，可使 杂质沉淀而除去。4 0 5 0 的乙醇可提取强心甙、鞣质、蒽醌及其甙、苦味 质等；6 0 7 0 乙醇可提取甙类；更高浓度乙醇则可用于生物碱、挥发油、 树脂和叶绿素的提取。 2 第一章文献综述 醇提酸沉法是中药制剂澄清中最常用和最常见的方法之一，影响其效果的 因素主要是中药材粒度，它不仅直接影响乙醇用量、提取次数、提取时间，还 直接影响工艺参数优化结果。同时也是物耗、能耗、人工成本的直接影响因素【9 】。 1 2 3 絮凝沉淀法 絮凝沉淀法指在不稳定的胶体溶液或悬浮液中加入絮凝沉淀剂以达到固液 快速分离的一种新兴澄清技术。近年来许多药学工作者经过大量的研究和实践 证明絮凝沉淀法可选择性地除去无效成分，提高有效成分含量，保证成品质量 的稳定性，避免了水提醇沉法去除中药制剂中无效成分的同时，也造成了有效 成分的大量损失，难以保证成品制剂的有效性且成品的稳定性较差的缺点【姗。 絮凝沉淀剂主要分为无机凝聚剂和有机絮凝剂两大类【l l 】 ( 1 ) 无机凝聚剂如碳酸钙、硅藻土、高岭土等，其作用机理为在悬浮液中 加入无机电解质，通过电性中和作用，减少表面电推斥解除微粒的布朗运动， 使微粒能够靠近接触而聚集在一起形成絮团，当絮团大到一定程度后就加速了 沉降。这类凝聚剂的凝聚作用比较慢，凝聚强度大，且得到的絮团含水率低。 ( 2 ) 有机絮凝剂有天然的和人工合成的，由于天然的高分子絮凝剂无毒、 可降解，所以广泛用于液体的澄清中。这类物质主要有明胶、甲壳素及其衍生 物、海藻酸钠、1 0 l 果汁澄清剂等，其中运用最多的是甲壳素及其衍生物。高 分子絮凝剂的作用机理是依靠吸附架桥作用实现。高分子聚合物有许多官能 团，形成较长的线状结构，可在同一个分子上吸附多个微粒，使体系中较大的 颗粒及具有斯托克沉淀趋势的悬浮颗粒絮凝沉淀形成大块絮团加快沉降和滤过 速度，并且还保留了绝大多数有效的高分子物质。同时利用高分子天然亲水胶 体对疏水胶体的保护作用，提高制剂的稳定性及澄清效果。研究表明，当高分 子絮凝剂覆盖微粒表面的部分接近一半时，絮凝作用最佳，沉降和滤过速度最快。 1 2 4 大孔树脂吸附法 大孔树脂吸附法是固液柱层析分离技术中的一种，上世纪7 0 年代以来逐步 应用到中药制剂的澄清过程中。它的吸附作用是通过表面吸附、表面电性或形 成氢键来达到，是一种非常有效、再生简单、效果可靠、生产成本较低的方澍仞。 大孔树脂吸附法在中药制剂的澄清过程中有着广泛的应用前景，尤其在水 溶性成分的分离中显示着越来越重要的作用。目前，在日本大孔树脂吸附法已 经被应用于“汉方药 的生产中，且日本生产有“药用标准 的、性能良好的 第一章文献综述 树脂产品。在国内，自1 9 9 4 年以来，大孔树脂吸附法在新药研究开发和生产中 日益受到重视。 1 2 5 机械分离法 目前有超滤和高速离心两种较先进的澄清技术。 1 2 5 1 超滤法 超滤以超滤膜作为分离介质的一种膜分离技术，许多文献都证明采用超滤 法澄清中药制剂时有效成分损失率低，除去鞣质、蛋白质、淀粉等无效成分的 效率高，澄清效果及制剂稳定性好，澄清效果、稳定性及除菌效果均比水提醇 沉法好。用于中药浸膏制剂过程能有效地除去大分子杂质、细菌、胶体，有效 成分保留较多，并且能够克服中药浸膏制剂服用剂量大、崩解时间长等缺点。 1 2 5 2 高速离心法 在中药液体制剂的澄清过程中，利用液体中颗粒的质量不同来用重力沉降 法加以分离。但有时微粒过小或液体粘度较大时重力沉降的效果达不到该中药 制剂的澄清要求时，可以通过离心分离来改善澄清效果。有的高速离心机可以 使离心加速度超过重力加速度上千倍，极大地改善一些难沉降的中药制剂的沉 降效果。 1 3 蚕砂提取液简述 1 3 1 蚕砂 蚕砂，别名蚕矢，形貌如图1 1 所示。 始载于名医别录【1 3 】，为蚕蛾科昆虫家蚕( 桑蚕) 幼虫排出的干燥粪 便，颗粒状，呈深绿色。以晚蚕之屎为佳，故又名晚蚕砂、原蚕砂，属虫类传 统中药药材。蚕砂性温、甘辛无毒，其性能升能降，升可祛风，降可利湿，性 平和缓，久用亦未见不良反应。临床上常以本品为主，用于治疗各种风湿 痹痛、风疹瘙痒、皮肤不仁、肢体不遂、头风头痛、烂弦风眼、吐泻转筋 等症【l4 1 。 4 第一章文献综述 图1 1 蚕砂的实物图片 f i g 1 - 1 p i c t u r eo f s i l k w o n nd r o p p i i l g 1 3 1 1 蚕砂的成分分析 有资料报道：蚕砂含有机物8 3 8 9 0 4 ，灰分9 6 1 6 2 ，其中包括 粗蛋白1 5 4 ( 含1 8 种氨基酸) ，粗脂肪3 9 蜊1 5 1 。每公斤蚕砂代谢能达1 5 2 j ， 无氮提出物达3 6 2 ，粗纤维占1 9 6 ，钙o 6 ，磷o 8 ，还有铜、铁、锌 等微量元素，并含有少量生物碱、类肾上腺皮质激素、叶绿素、十一葵烯醇、 十二葵烯醇、v a 、v b 2 、v e 和烟酸等【1 6 1 ，此外还有大量的类胡萝卜素、果胶、 叶蛋白等成分。 1 3 1 2 蚕砂的药理作用 ( 1 ) 抗肿瘤作用：从蚕砂中提取的叶绿素a 的最大吸收波长为6 5 0 n m ，易 与肿瘤细胞结合，对叶绿素a 处理过的肿瘤细胞连续照射1 0 m i n ，2 h 后肿瘤细 胞明显地被杀伤，而人和鼠的细胞8 0 以上仍保留存活状态【7 】。罗马尼亚的 m 釉等成功地把叶绿素的提取物叶绿酸铜钠运用于抗肿瘤的治疗中【闻。 ( 2 ) 促进骨髓造血作用：叶绿素的降解产物和衍生物为含有四个吡咯环的 二氢卟吩结构，对人体毒性小，易吸收。其机构与血红蛋白的结构极其相似， 能参与血红蛋白的合成，我国柳新平等人以及前苏联学者b o r i s e n k o 等人【冽的 研究均显示叶绿素的降解产物和衍生物有促进造血功能的作用。蒋慧芳等人 2 1 1 采用叶绿素的提取物叶绿素铜钠，配合魏克民教授经验方“三黄三先汤”治疗 再生障碍性贫血，收到较好的疗效。 ( 3 ) 促进创伤、烧伤愈合作用：水溶性叶绿素的衍生物通过活化成纤维细 胞促进胶原纤维生长来达到加速创伤、烧伤皮肤愈合的作用。有研究证明用锌 第一章文献综述 叶绿酸a 对2 0 例烧伤患者进行暴露疗法治疗，无一例感染，且用此药治疗具有 创面渗出液少、结痂快等优点阎。 ( 4 ) 其他作用：蚕砂中还存在少量的生物碱，其具有显著的生理活性，许 多药用植物的有效成分均含有其。生物碱的临床表现主要有抗癌、抗病毒、抗 菌以及抗炎等作用【弘2 习。此外蚕砂的主要成分来自于桑叶，所以蚕砂具有与桑 叶一样的降血糖、降血脂的效果【2 6 】。还有报道显示以蚕砂提取物为主制成的生 发剂不仅可以提高毛发生长速度，还可以有效防止脱发闭。 1 3 2 蚕砂提取液的生产工艺 1 3 2 1 生产工艺流程 天津市某制药厂生产蚕砂提取液的过程中主要采用醇提的方法，主要工艺 流程是依次通过醇提和酸沉淀( 其沉淀出来的不溶物为以黄酮类化物) 得到蚕 砂提取液粗品，对其进行澄清处理后通过树脂柱进行纯化，最后转到制剂工 序。生产工艺流程如图1 2 所示。 图1 2 蚕砂提取液生产工艺流程图 f i g 1 - 2 f l o wc h a r to f e ) ( t r 刁l c t i n gs o l u t i o n 丘砌s i l k w o 咖d r o p p i i l g 1 3 2 2 存在的问题 蚕砂提取液是以动植物为药源，酸沉淀除去了以黄酮类化物，鞣质、树 脂、蛋白质、淀粉等一些大分子杂质很难完全沉淀除去，所以酸沉淀后得到的 液体仍然有悬浮物，影响了蚕砂提取液的澄清效果，且药液中悬浮的多糖和蛋 白质对后续纯化过程中采用的树脂柱损伤极大。 针对这个情况，制药厂在澄清过程中尝试用离心机、进口碟片离心机等进 行澄清，虽然除去了肉眼可见的杂质，但是静置一段时间后溶液中的鞣质、树 脂、蛋白质、淀粉等可溶性杂质仍会逐渐聚合成大分子胶体，如果条件合适还 6 第一章文献综述 会不断析出，导致液体出现色泽发深、浑浊、沉淀等现象，影响提取液的内在 质量和外观。且极易污染后续纯化过程中采用的树脂柱，导致树脂柱活化难度 加大，使用寿命缩短。 1 4 本文研究的目的与内容 1 4 1 研究目的 本文针对目前天津市某制药厂生产蚕砂提取液的澄清过程中，由于悬浮的 多糖和蛋白质致使澄清效果变差，损害纯化过程中采用的树脂柱等问题，研究 了中药制剂中固相物质存在的形态、性质以及澄清的特性、难点，并在理论分 析的基础上，实验研究在澄清过程中引入预处理工艺，为提高蚕砂提取液的澄 清效果提供实验依据。 1 4 2 研究内容 ( 1 ) 蚕砂提取液物性参数的测定 在蚕砂提取液的澄清过程中，提取液的参数将直接影响分离工艺的设计和 操作参数的确定。因此本文将澄清前的蚕砂提取液的含固量、粘度一温度变化 关系、p h 值、透光度、固液两相的密度等基本物性以及所含糖分( 还原糖与淀 粉) 的量、蛋白质的量等进行测定和分析。 ( 2 ) 冻融预处理技术研究 研究在蚕砂提取液的澄清过程中增加冻融预处理对固体颗粒的凝聚作用， 并通过实验方法研究冻融中的微波解冻、常温自然解冻以及4 0 水浴解冻等3 种解冻方法对蚕砂提取液澄清效果的影响，并以透射比、多糖和蛋白质含量、 有效成分的收率作为评价指标。 ( 3 ) 超声预处理技术研究 研究在蚕砂提取液的澄清过程中增加超声波预处理对固体颗粒的凝聚机 理，并在此基础上采用正交实验方法研究超声波功率、处理时间、处理温度以 及三个因素之间的交互作用对蚕砂提取液澄清效果的影响，并以透射比、多糖 和蛋白质含量、有效成分的收率作为评价指标。 ( 4 ) 对比分析冻融预处理方法与超声预处理方法对蚕砂提取液澄清效果的 影响，提出提高蚕砂提取液澄清效果的预处理工艺。 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 为了研究影响蚕砂提取液澄清处理效果的原因，本文首先对蚕砂提取液的 基本物性以及所含糖分( 还原糖与淀粉) 的量、蛋白质的量进行测定，为蚕砂 提取液澄清过程的预处理技术研究提供基础数据。 2 1 基本物性的测定 2 1 1 固含量 ( 1 ) 实验原理 蚕砂提取液中含有糖分，烘烤会使糖分析出从而影响固含量的测试结果， 因此蚕砂提取液的含固量测定采用重力过滤，依靠定量滤纸截留一定量物料中 的固体颗粒，得到清液。由于每张定量滤纸在烤干后质量为一定值，称出烤干 的滤纸及所截固体杂质后的总质量便可以计算得到所截留的固体质量。由于物 料的质量已知，便可以得到物料含固量如公式( 2 1 ) 所示： s = 鳖1 0 0 所料液 ( 2 - 1 ) 式中：s 一物料含固量； 体料液所含固体质量，k g ； 朋料液一料液质量，k g a ( 2 ) 实验方法 取一张定量滤纸于烤箱中烤干，称取其质量直至恒重嘲； 将物料搅拌均匀，用烧杯称取一定质量的料液班，； 将定量滤纸折叠铺于漏斗上，用玻璃棒引流料液于3 层的滤纸上，再称 量烧杯的质量鸺： 依靠重力过滤物料，并用蒸馏水反复清洗滤纸： 用镊子取滤纸置于烤箱中烤干，注意烤的时间不宜过长。再次称量滤纸 质量直至恒重。按公式( 2 2 ) 计算含固量： s = 盟1 0 0 ( 2 2 ) 脚2 一所j 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 ( 3 ) 实验结果与分析 对澄清前的蚕砂提取液的固含量进行了3 次测定，取其均值得s = 0 7 3 2 ， 原始数据见附表l 。含固量的值较小说明了蚕砂提取液中的悬浮物较少。 2 1 2 固体颗粒的粒度 用显微镜在4 0 倍放大倍率下得到澄清前蚕砂提取液的微观粒子图，如图2 1 所示。图中微粒的粒径处于l 1 0 岬之间，且比较分散，对澄清的效果有不利 的影响。 2 1 3 粘度 图2 1 蚕砂提取液的4 0 倍放大图 f i g 2 - 1 m i c r o s 仰c t i l r eo fe x 们咖gs o l u t i o n 舶ms i l l ( w o 册d r o p p 堍 ( 1 ) 实验原理 蚕砂提取液粘度的测定采用旋转法。圆筒( 圆锥) 在流体中旋转或圆筒 ( 圆锥) 静止而使周围的流体旋转流动，流体的粘性扭矩将作用于圆筒( 圆 锥) ，流体的动力粘度与扭矩的关系可用公式( 2 3 ) 表示： a m 7 7 = 刀 9 ( 2 3 ) 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 式中：，7 一流体的动力粘度，p a s ； m 一流体作用与圆筒( 圆锥) 的粘性扭矩，n m ； 刀一圆筒( 圆锥) 的旋转速度，r a d m i n ： 彳一常数，m 一。 在选定的转速下，流体动力粘度仅与扭矩有关，可按公式( 2 - 4 ) 求粘度。 n = k a ( 2 - 4 ) 式中：x 仪器常数，p a s ； 口一仪器示值。 ( 2 ) 实验方法 选定一个转子，与旋转粘度计连接好，并将粘度测量仪器调至水平，同 时记录所选转子的编号、系数、转速及当前被测悬浮液的温度。若不能估计被 测液体的粘度时，则假定为较高的粘度，试用由小到大的转子和由低到高的转 速。原则是高粘度液体选用小转子、低转速；低粘度液体选用大转子、高转速。 将被测料液样品置于直径不小于7 0 m m 的烧杯中，将转子逐渐浸入被测 料液中，启动仪器，待指针趋于稳定，即可读取试样在该温度下的动力粘度 值。实验中测取该温度下的粘度值3 次，取其平均值。 将样品分别加热至不同温度，重复上述操作，测量不同温度下的粘度 值，做粘度一温度曲线。 ( 3 ) 实验结果与分析 以澄清前的蚕砂提取液为研究对象，测定其在不同温度下的粘度值，旨在 探讨蚕砂提取液的粘度随温度的变化规律，并确定最佳的澄清温度。粘度一温 度曲线如图2 2 所示，原始数据见附表2 。 从图2 2 可以看出，蚕砂提取液的粘度值随着温度的升高而降低，但是随 着温度的不断升高，粘度降低幅度的趋势越来越小。当温度高于4 0 时，粘度 降低的幅度趋于平缓。这表明：随着温度的升高，蚕砂提取液的粘度降低，流 动性变大，但同时布朗运动也随着温度的升高而加快，将不利于蚕砂提取液中 固体悬浮物的凝聚，因此温度的升高虽然可以降低粘度利于杂质的沉淀，但是 超过一定的温度后会加剧提取液中颗粒的布朗运动，反而对澄清过程的效果产 生不利的影响。 l o 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 3 8 3 7 3 6 3 5 母 3 4 5 3 3 趟 桀3 2 3 1 3 0 2 1 4p h 值 2 53 03 54 04 55 0 温度( t ) 图2 - 2 温度一粘度的关系曲线 f i g 2 - 2 c m v eo f t e m p e r a t i i 他- v i s c i d i t y 陀l a t i o n ( 1 ) 实验原理 由指示电极( 玻璃电极) 和参比电极( 甘汞电极) 构成的电极插入到溶液 中形成原电池。由于参比电极的电极电位不随p h 值变化，在一定温度下是一 定值，而指示电极的电位随溶液p h 值的变化而改变。 在2 5 溶液中每改变一个p h 值单位，其电位差的变化为5 9 1 6 m v 。许多 p h 计上有温度补偿装置，以便校正温度差异。为了提高测定的准确度，校准仪 器选用的标准缓冲溶液的p h 值，应与料液中的p h 值接近。 ( 2 ) 实验方法 打开仪器，检查电极连接无误，预热5 1 0 m i n 。 将待测溶液与标准缓冲溶液调到同一温度，并将温度补偿器调到该温度 值。用标准缓冲溶液校正仪器时，先将电极插入与所测试样p h 值相差不超过2 个p h 单位的标准缓冲溶液，启动读数开关，调节定位器使读数刚好为标准缓 冲溶液的p h 值，反复几次使读数稳定。 取出电极洗净，用滤纸条吸干水分，再插入第二个标准缓冲溶液中，进 行电极斜率校准，两标准液之间允许偏差o 1 p h 单位，如超过则应检查仪器电 极或标准缓冲溶液是否有问题。仪器校准无误后，方可用于测定样品。 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 用蒸馏水仔细清洗电极，吸干水分，然后将电极浸入待测料液中搅拌， 读数稳定后记录其p h 值。 ( 3 ) 实验注意事项 电极斜率校准时，用于标定的标准缓冲溶液的p h 值应尽量接近被测样 品的p h 值。 在使用过程中应时刻注意，塑料栅内的玻璃泡不能与硬物接触，任何破 损都有可能影响电极的测量精度或造成电极损坏。 电极使用完毕后，应戴上电极保护帽，帽内需放有少量的电极补充液， 以保持电极球泡湿润。 电极应避免长期浸泡于蒸馏水中或蛋白质、酸性氟化物溶液中，并避免 与有机硅油脂接触。 电极污染物的去除和清洗剂的选择应严格参考说明书。 ( 4 ) 实验结果与分析 对澄清前的蚕砂提取液的p h 值进行了3 次测定，计算其均值为1 6 8 ，原始 数据见附表3 。蚕砂提取液呈酸性，是为了沉淀出以黄酮类化物( 遇酸沉淀， 遇碱立即溶解) 在提取液中加入了一定量酸所致。 2 1 5 固、液两相的密度 ( 1 ) 实验原理 蚕砂提取液的固液两相密度是用比重瓶法来测定的。 ( 2 ) 固相密度测定的实验方法 根据g b r r 4 4 7 2 8 4 化工产品密度、相对密度测定通则中规定的比重瓶 法测定固相密度。测定方法如下： 称量干燥的比重瓶的质量m l ，再称量装满水后干燥瓶的质量m 2 。注意 在称量过程中要保证比重瓶外部无水珠。 倒掉比重瓶中的水，将比重瓶烤干，重新称其质量m 3 。 比重瓶中装少许待测固体颗粒( 以盖满瓶底为准) ，称重眦。 将比重瓶中注满水，反复摇晃且应使固体颗粒沉淀在底部，注水时注意 不要溅起固体颗粒，并且静置一会儿。 确定瓶内不再有气泡后，擦去瓶外水珠，称量质量m 5 。 多次称量取平均值。 根据测试结果，按照式( 2 5 ) 计算得到测定的固体密度值： 1 2 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 内= 再褊鲰 亿5 ， 式中：鲰一测试水温下水的密度，取1 9 c m 3 ； 纯一固体颗粒的密度，g c m 3 ； 嘲干燥的比重瓶质量，g ； 朋，一比重瓶装满水后的总质量，g ； 鸭一烤干后的比重瓶质量，g ； 朋一比重瓶装待测固体后的总质量，g ； 搠。一比重瓶装待测固体并加满水后的总质量，g 。 ( 3 ) 液相密度测定的实验方法 测量方法如下： 称量干燥的比重瓶的质量掰。，再称量装满水后干燥瓶的质量聊，。注意 在称量过程中要保证比重瓶外部无水珠。 倒掉比重瓶中的水，将比重瓶烤干，重新称其质量愧。 在比重瓶中装满待测溶液，称重。 根据测试结果，按照式( 2 6 ) 计算得到测定的密度值： 舷= 嚣像舷= 蔷蒉像 ( 2 - 6 ) 式中：绒一测试水温下水的密度，取l g c m 3 ； a 一待测液体的密度，g c m 3 ； 纸干燥的比重瓶质量，g ； 朋，一比重瓶装满水后的总质量，g ； 慨一烤干后的比重瓶质量，g ； 眠一比重瓶装满待测液体后的总质量，g 。 ( 4 ) 实验结果与分析 对澄清前的蚕砂提取液的固液两相密度进行了3 次测定，计算其均值得： 缅= 0 9 0 6 9 c m 3 、= 1 0 0 7g c m 3 ，原始数据见附表4 和附表5 。蚕砂提取液固 液两相的密度非常接近，这将不利于固液两相的分离。 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 2 2 透光度的测定 ( 1 ) 实验原理 蚕砂提取液透光度是用紫外可见分光光度计测量的透射比( t ) 来定义的， 紫外可见分光光度计测量透射比的原理为：物质在光的照射下会产生对光的吸 收效应，而且物质对光的吸收具有选择性，各种不同物质都具有其各自的吸收 光谱，因此不同波长的单色光通过溶液时其光的能量就会被不同程度的吸收。 ( 2 ) 实验方法 打开仪器，预热1 0 分钟。 在样品室中放入处理前的待测液样品，确定该溶液的最大吸收波长，取 出样品。 把波长调节旋钮固定在最大吸收波长处，在样品室中放入空白样品和待 测溶液的样品。 按( 方式选择) 键使透射比指示灯亮，并使空白样品处在光路中。 按( 1 0 0 t ) 键调l o o ，待显示器显示1 0 0 0 时即表示已调好；把样品 室拉杆推到最前方的挡光位置，观察显示器显示是否为零，若不为零则按 ( 0 ) 键调零。 拉动样品室拉杆，将空白样品拉入光路中，显示器应显示1 0 0 0 ，若不 为1 0 0 0 则重复步骤。 拉动样品室拉杆，使待测溶液的样品依次进入光路，则显示器依次显示 样品的透射比。 ( 3 ) 最佳透射波长的确定 本文选择蚕砂提取液的透光度作为评价其澄清效果的指标之一，为了获得 最佳的透光度，首先需要测定一下蚕砂提取液在不同波长的透射光下的透射 比，如图2 3 所示，从而确定蚕砂提取液的最佳透射波长。 由图2 3 可知，蚕砂提取液的最佳透射波长为6 5 0 n m ，因此选定6 5 0 n m 的 可见光作为澄清处理后测量其透射比的透射光。原始数据见附表6 。 1 4 第二章蚕砂提取液物性参数的测定 波长( 姗) 图2 3 蚕砂提取液透射比随透射光波长的变化图 f i g 2 3w a v e l g mv s 饷1 1 s m i t t a i l c eo fe x 仃a c t 崦s o 0 n 胁ns i l l ( w o 册d r o p p 崦 2 3 多糖含量的测定 ( 1 ) 实验原理 多糖含量的测定采用硫酸蒽酮法。其检测原理是基于糖类遇浓硫酸脱水生 成糠醛或其衍生物，可与蒽酮试剂缩合产生颜色物质，反应后溶液呈蓝绿色， 在透射光波长为6 2 0 m n 时有最大吸收峰，当溶液的多糖浓度在0 0 1 m 咖i 棚1 m 咖1 l 时其吸光度值与多糖含量呈线性关系闭。 ( 2 ) 实验方法 2 9 l 蒽酮试剂的配制：称取0 2 9 蒽酮，加入到l o o m l 容量瓶中，缓慢 加入浓硫酸定容，边加边搅拌，直至溶解后呈黄色透明溶液，将其置于棕色瓶 中于冷暗处保存。试剂当日配制使用。 o 1 m g m l 葡萄糖标准液的配制：称取经1 0 5 干燥至恒重的l o o m g 无水 葡萄糖加入到1 0 0 0 m l 容量瓶中，用去离子水定容。 标准曲线的绘制：分别吸