膜分离技术在中药生产与研究

中药的化学成分非常复杂，通常含有生物碱、苷类、黄酮类、醌类、苯丙素类、萜类、皂苷类、有机酸、树脂类、鞣质、糖类、蛋白质、脂肪类等物质。因此要提高中药中有效成分的利用率，需要运用先进适用的技术对传统中药分离纯化工艺进行改革，膜分离技术作为一项革新的技术，亦属中药产业高技术改造的内容之一，给传统的中药带来了广阔的发展空间。第一页，共21页。膜分离技术(membraneseparationtechnique)是以选择性透过膜为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对混合物中特定组分实现分离、提纯和浓缩的分离技术。第二页，共21页。常用的膜分离技术主要有以下几种:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)。微滤膜的孔径通常在0.05～10μm在之间，主要用于截留阻挡悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体;第三页，共21页。超滤膜的孔径在1～100nm之间，主要用于截留微滤膜阻挡不了的病毒、热原、胶体、多肽及蛋白质等大分子化合物;纳滤膜截留分子质量介于超滤与反渗透之间，主要用于截留染料、重金属离子、小分子有机物和盐等;反渗透膜大多为致密的非对称膜或复合膜，主要用于截留无机盐及小分子物质，广泛地用于药液的精制、浓缩及水的净化回收。第四页，共21页。1、中药提取过程除杂在中药提取过程中，采用膜分离技术除杂，可除去中药中的一些大分子杂质，提高有效成分纯度，增强药物疗效。2、中药有效成分的分离浓缩在中药有效成分提取分离及浓缩过程中，采用传统方法(如回流法、石硫法、改良明胶法、加热蒸发法等)往往存在分离效率低、有机溶剂易破坏药效成分以及高温易引起热敏性药效成分失效等问题;膜分离技术以其操作简单、无需外加其他物质、无污染、室温操作等特点，有效地克服了传统方法的一些缺点。膜分离技术在中药制药过程中的应用第五页，共21页。2.1、多糖和多酚活性成分的分离浓缩采用膜集成工艺，净化浓缩灵芝水提液。先将灵芝水提取液用筛网过滤去除药渣等杂质，再经0.45μm和1μm的微滤膜净化，可有效地去除灵芝水提液中的细菌、悬浮颗粒和胶体类物质;透过液经过截留分子质量为50kDa的聚丙烯腈超滤膜，截留液送去浓缩液蒸干;渗透液经过截留分子质量为10kDa的醋酸纤维素膜再进行超滤，截留液送去浓缩液蒸干;透过液用截留分子质量为150～300Da的标准型聚酰胺纳滤膜进行浓缩，最大程度地收取水提液中小分子质量的灵芝有效成分。实验表明，纳滤膜渗透液的色度始终处在70～80之间，对灵芝水提液有效成分保持着较高的截留率和良好的浓缩分离效果。第六页，共21页。2.2、醌和苷类活性成分的分离浓缩以丹参与芍药复方水煎液为对象，探讨膜分离对药液质量和能量消耗的影响。通过对四种膜的超滤实验，选取了截留分子质量为10kDa中空纤维超滤膜为分离膜，对超滤分离液进行反渗透浓缩，反渗透膜浓缩制得的产品中有效成分(丹参酚酸和芍药苷)保留量高于减压浓缩的1倍以上，而直接能耗只有减压浓缩的1/10，时间为1/5;表明将膜用于复方中药的分离和浓缩是可行的，可显著改善品质和节约能源。第七页，共21页。2.3黄酮和活性蛋白成分的分离纯化浓缩将膜分离技术与醇沉法结合纯化大豆异黄酮，选用孔径为50nm的无机陶瓷膜对大豆异黄酮乙醇萃取液进行超滤，大豆蛋白的截留率达75.52%，透过液大豆异黄酮含量达16.4%。将聚偏氟乙烯膜(PVDF)和无机陶瓷膜用于地龙匀浆液中蛋白多肽类有效成分的分级分离，结果表明，PVDF用于地龙匀浆液的分离纯化其效果好于无机陶瓷膜，用截留分子质量为50kDa的PVDF膜能将纤溶活性蛋白截留浓缩，得到具有较大纤溶活性的蛋白组分群。第八页，共21页。3中药浸膏的制备制备中存在的浸膏崩解缓慢、含杂质量高等缺点，缩短了生产周期，提高了浸膏中有效成分的量和药效，显著减少了服用量。第九页，共21页。将膜分离技术用于灵芝浸膏的制备，先用截留分子质量为50kDa的超滤膜(聚醚砜)对灵芝水提液进行浓缩，渗透液再用截留分子质量为10kDa的超滤膜(聚丙烯腈)进行浓缩，最后用截留分子质量为200Da的纳滤膜(醋酸纤维)将透过10kDa超滤膜的渗透液进行浓缩。将二级超滤浓缩液和纳滤浓缩液合并，置于干燥铁锅内，于60℃恒温干燥箱中干燥至恒定质量后，冷却，即得干浸膏，此法干浸膏收率为6.892%，干浸膏中多糖平均量为9.2122%，高于传统方法所得浸膏中的多糖量(7.5648%)。第十页，共21页。4、中药口服液的制备将膜分离技术用于中药口服液的制备，可显著改善药液澄明度、减少主成分损失率，提高口服液药效。根据有机膜孔径大小的不同，将银黄方水煎液经过五级膜分离，得到3种有效成分(黄芩苷、绿原酸、汉黄芩苷)固体量总和大于50%，高于银黄口服液(13.36%)。第十一页，共21页。5中药注射液的制备将膜分离技术用于制备中药注射液，可除去热原、增加注射液的稳定性、提高药效，还可缩短生产周期、降低生产成本。第十二页，共21页。用膜分离技术纯化刺五加浸膏生产刺五加注射液，将精制刺五加浸膏加注射用水稀释至总黄酮为15.0mg/mL，稀释后用板框过滤器经滤纸、微孔滤膜分别进行过滤，再经过FLT-U系列膜过滤系统(卷式超滤膜，配置四个级别，型号分别为EA、EB、EC、ED)进行过滤，用20%氢氧化钠调pH到5.0，加热至沸，用4μm钛棒过滤器过滤后定容至配制量，取样检测含有量、pH值，合格后经0.22μm滤芯精滤后灌封，115℃灭菌30min，灯检，包装，得刺五加注射液;经四级卷式超滤膜过滤后，指标性成分总黄酮的平均转移率为94.89%，25μm以上及10μm以上微粒平均截留率分别为88.84%、86.83%，微生物的平均截留率为90.00%，药液体积平均过滤效率为96.87%，表明卷式超滤膜可用于纯化刺五加浸膏生产刺五加注射液，且应用膜分离技术纯化剌五加浸膏后，刺五加注射液生产周期缩短了3个月。第十三页，共21页。采用超滤去除清开灵注射液中的热原，选用30kDa的超滤膜进行除热原过滤，经热原检查法验证，30kDa的超滤膜除热原效果良好，超滤后药液指标性成分黄芩苷的转移率为97.15%，符合清开灵质量标准。第十四页，共21页。6中药药酒的制备膜分离技术用于中药药酒的制备，对提高药酒稳定性和澄清度有良好效果。将膜分离技术用于分离纯化一种药酒主要成分—淫羊藿总黄酮;先用微滤(MF-01、MF-05微滤组件)对淫羊藿提取液进行预处理，以除去料液中的大分子杂质，然后用超滤膜(偏氟乙烯膜)分离微滤液中大于淫羊藿总黄酮分子质量的无效成分，再将超滤液依次通过截留分子质量为800Da和500Da的纳滤膜(芳香聚酰胺卷式纳滤膜)分段浓缩纯化淫羊藿总黄酮，最后经干燥浓缩、喷雾处理，制得成品;最终总黄酮得率为19.3%，总黄酮纯度达63.2%。第十五页，共21页。将膜分离技术与其它技术进行组合联用，可以实现膜分离和其它技术优势互补，充分运用各种技术的优势，扩大技术的适用范围，使膜分离技术在中药领域得到更加广泛、高效的应用。膜分离技术与其它技术联用第十六页，共21页。将超滤技术与高效液相色谱、二极管阵列检测以及质谱联用，筛选检测金银花提取物中可与小牛胸腺DNA相结合的生物活性成分，将金银花超声醇提液通过孔径为0.45μm的膜过滤后，滤液在50℃下真空旋蒸浓缩后溶于10mL磷酸盐缓冲液(BPES)中存储备用然后取50μm经上述预处理的金银花提取液和150μm小牛胸腺DNA溶液注入离心超滤器进行超滤(超滤膜截留分子质量为100kDa)，超滤液用高效液相色谱和质谱进行检测，最终筛选和鉴定出了四种生物活性成分:芦丁、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、木犀草素-7-O-葡萄糖苷、忍冬苷。第十七页，共21页。用超滤技术分离黄酮苷类混合物，以测定它们与神经氨酸苷酶的亲和力，目标组分(大分子受体、如神经氨酸苷酶，大分子及配体-受体等)被超滤膜截留，游离的低分子物质被滤走，用超滤与液相色谱-质谱串联技术相结合的方法的结果与试管酶活性实验相似，说明用超滤与液相色谱-质谱串联技术相结合去筛选神经氨酸苷酶抑制剂是一个稳定可靠的方法。第十八页，共21页。将膜分离技术用于中药的分离纯化，具有以下优点:膜分离通常是常温操作，特别适用于中药中热敏性物质的分离和浓缩;分离效率高，能有效去除杂质，降低了有效成分损失;工艺简单，可分级分离，易于连续化和自动化操作，可有效缩短生产周期;分离选择性高，能有效去除细菌和热源;能有效回收溶剂，节约了资源，减少了环境污染;选择范围广，适用性强。结语与展望第十九页，共21页。目前膜分离技术主要用于中药提取液的除杂过滤、分离提纯、浓缩等方面，广泛应用于中药一类、二类药及中药口服液、注射剂等液体制剂方面。但对中药的膜分离生产工艺，还需进行规范化和标准化研究，以保证产品质量的稳定、有效及可控，此外对膜污染及劣化问题也是急需解决的。针对膜分离技术在中药分离纯化中存在的问题，可以从以下几方面进行改进:①开发制造适合中药分离的高性能膜及膜设备，以提高膜分离效果及