纳滤膜在中药中的应用

纳滤膜在中药生产中的应用

王健 10073727 应化072

摘要：纳滤膜具有效率高、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。文章对纳滤膜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，并对纳滤膜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：纳滤膜技术； 中药； 提取； 纯化； 浓缩

Nanofiltration membrane in the production of traditional Chinese medicine

Abstract: The NF membrane with high efficiency, low energy consumption, simple operation, environmental friendliness, in traditional Chinese medicine production, showing a significant technological advantage.Nanofiltration membrane technology in the article on traditional Chinese medicine active ingredients and effective parts of the extraction and separation, in preparation to complex addition to heat production, and pharmaceutical aspects of concentration and solvent recovery application and development trend of induction, and production of nanofiltration membrane technology in medicinecomprehensively promote the use of the existing problems are discussed.

Key words: nanofiltration membrane technology; medicine; extraction; purification; enrichment.

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。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制品质量，实现中药生产现代化势在必行。

纳滤膜技术是一项新兴的高效分离技术，是利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的技术。纳滤膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。膜技术日趋成熟，已开始应用于医药领域，如临床用于血透、血液净化、亲和过滤、肾透等。目前该技术也被广泛应用于中药生产，尤其是超滤技术以其高效、节能和绿色

等特点，在中药制剂中的应用越来越多。采用纳滤膜技术处理后，可有效地克服无效成份量大而有效成分量低等共性缺点，将中药制成品质精良、疗效显著的现代制剂。可见纳滤膜技术与超临界萃取技术和大孔吸附树脂技术一样，是提高中药制药水平和产品质量，进行剂型改造，提高疗效，降低能耗与成本的有效方法之一，对于我国中药产业的技术改造和现代化发展具有重要意义。

1 中药制药企业传统的生产工艺 1.1中药分离的难点

以生物物质为主体的中药分离，与化工医药产品相比，难度要大得多．其原因：中药药效物质的复杂性与不确定性；在粗产品中，被提取物浓度通常很低；中药生产过程中须处理的物料，往往是成分复杂的、粘稠的多相体系．无论是热力学特征，流变学特

征以及传动、传热、传质等方面，中药体系与一般化工、医药体系相比都要复杂很多． 1.2传统生产工艺的弊病

以水醇法或醇水法为代表的传统中药精制分离工艺存在下述弊病： (1)生产周期长、收率低；

(2)在除杂、除菌、除热原等方面具有极大的不稳定性，严重影响制剂的品质； (3)生产中消耗大量水、电、能源及有机溶剂，造成生产成本增加． 2 纳滤膜技术对中药体系的适应性及其应用 2.1 纳滤膜技术的原理及特点

纳滤膜技术的实质足使用具有选择透过性的膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时物料依据滤膜孔径的大小而通过或被截留，选择性地透过膜，达到分离、提纯的目的 该技术具有以下特点：(1)在常温下操作，适于热敏性物质的分离、浓缩和纯化；(2)分离过程不发生相变(除渗透汽化外)，无二次污染，具有浓缩功能；(3)能耗低；(4)分离系数大；(5)操作方便，易于自动化。因此，纳滤膜技术是现代分离技术中一种效益较高的分离手段，可以部分取代传统的过滤、吸附、冷凝、重结晶、蒸馏和萃取等分离技术，在分离工程中具有重要作用。 2.2中药纳滤膜技术的最重要优势与特色

中药提取液体系的化学成分非常复杂，通常含有无机物质：无机盐、微量元素等；小分子物质：生物碱、酚类、酮类、皂甙、甾族和萜类化合物等；太分子物质：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道尔顿．一般来讲，高相对分子质量物质主要是胶体、纤维索等非药效成分或药效较低的成分；药物有效成分的相对分子质量一般小于1 000道尔顿．高相对分子质量物质的存在，降低了中药有效成分的浓度，加大了服用剂量，同时也使中药容易吸潮变质，难以保存． 鉴于中药提取液体系化学组成的上述特点，纳滤膜技术可在基本保持水提液这一传统工艺的基础上，依据中药有效成分的分子量特征，将中药及其复方作为一组特殊的化学药物整体进行集群筛选．这是纳滤膜相对于其他分离技术的最重要的优势与特色．正因为如此，国家“十五”攻关、“十一五”支撑计划均将纳滤膜技术列入中药生产共性关键技术之一，给以高度关注．

3 纳滤膜技术在中药制备中的应用

中药成分复杂，主要由植物药和天然药物所组成。传统的中药分离，工艺复杂，分离效率低，而且用于分离萃取的许多有机溶剂有毒。纳滤膜技术是一项新兴的物质分离提纯和浓缩工艺，可在常温下连续操作，无相变；大规模生产中有节能、环保的优势；尤其适宜加热易变性的热敏性物质，因而在医药领域发展迅猛 。我国从20世纪7O年代末开始将纳滤膜技术用于中药的分离、纯化研究。二十余年来，已经取得了较大进展，部分中药的生产工艺已改用纳滤膜技术代替。 3.1制备中草药注射剂

注射剂属于现代高效、速效剂型，纳滤膜技术应用于制备中草药注射剂是值得探索的新途径。采用中空纤维超滤机UF-20型，以截留蛋白质分子量20 000的超滤膜制备丹参注射液，结果表明：超滤法可大量节约乙醇，大大简化生产工艺，缩短生产周期，原料提取提高时效近1倍(原工艺需时12 d，新工艺需时7 d，降低成本，提高经济效益。紫外吸收光谱亦表明：超滤前后吸收值无显著燕异。李莹光 等利用VF型超滤机对哈药六厂生产的双黄连、血塞通、维脑路三种注射液进行超滤。结果表明三种注射液超滤前后pH值无明显变化，超滤后颜色均变浅，但只有双黄连注射液的指标成分含量无明显改变，其余杂质含量均明显下降。利用超滤法联用制备伸筋草注射液。先用截留分子量为10 000—30 000的超滤膜，除去大分子，再用截留分子量为6 000的膜除去剩余的小分子杂质。注射液产率与原工艺相比有所提高。而且产品的颜色浅。氯化钠含量从5％降低至l％ ，经过长时间储存后。澄明度无明显变化。将金银花和连翘经提取的浸膏用工艺用水稀释，黄芩苷用工艺用水溶解，分别初滤后，经FLT-U系列膜过滤系统过滤，混合均匀，加热，药用炭吸附。过滤除炭。定容至配制量。精滤，灌封，115~C 、30 min湿热灭菌，灯检，包装。即得双黄连注射液。结果表明：与原工艺相比。药液颜色稍浅．成品检验各项指标合格，能有效地除去热原，提高产品质量，经破坏性试验及留样观察、加速试验，证明比原工艺生产的产品更具稳定性。 3.2制备中药口服液

将纳滤膜膜技术用于口服液的制备，可以省去醇沉、水沉、浓缩、过滤、冷沉、灭菌等工序，大大节省了工时，缩短了生产周期，尤其是避免了因加热灭菌，而出现的絮状沉淀。建立吸附澄清一高速离心一微滤法，实现了中药口服液的连续无醇化生产。以菖蒲益智口服液(由人参、百蒲、远志、获签等8味中药配伍而成)为例，采用吸附澄清高速离心．微滤法工艺生产并与醇沉法和只采用吸附澄清法的工艺进行比较，探讨了工艺的可行性。结果表明，吸附澄清一高速离心一微滤法工艺生产的菖蒲益智口服液，人参皂苷含量高于醇沉工艺和吸附澄清工艺：总多糖含量比醇沉工艺高出4倍多，吸附澄清．高速离心．微滤法工艺省略了醇沉、回收乙醇、冷藏、静置、高温灭菌等步骤，生产周期比醇沉法工艺和吸附澄清法工艺大大缩短，可以连续化生产，避免了反复加热、冷却药液对有效成分和制剂稳定性的破坏。马涵涛 采用超滤法和水醇法分别制得麻杏止咳口服液，发现超滤制品优于水醇法制品0 3.3制备中药浸膏

目前浸膏制剂的制备工艺是，先将中药材用水煎煮，提取有效成分，再经过过滤、浓缩、干燥。制成片状或丸状等剂型。所得的制剂中，常含有大量杂质，如淀粉、多糖、蛋白质、树脂、粘液质等，使得浸膏制剂存在崩解缓慢、服用量大等缺点。用纳滤膜膜技术制备的中药浸膏，可以克服采用传统方法所制备的中药浸膏制剂崩解缓慢的缺点，缩小后浸膏的体积为原来的20％ 一30％ ，使各种内服固体剂型药量减少，同时可提高浸膏中有效成分的含量。用多孔树脂吸附和超滤法联用精制六味地黄丸，得到的提取物重量只有原药材的4．O％ ，而70％ 一76％ 的有效成分被富集，显示了纳滤膜技术良好的应用前景。用0．2 m的无机陶瓷膜对黄芩、陈皮等7种中药水提液微滤后，其主要指标性成分在固含物中的相对含量提高了4％ 一9％ 。 3.4制备高纯有效提取物

用纳滤膜分离法提取中药中的活性物质，可克服常规方法提取率低，消耗大量有机溶媒，操作复杂的缺点。对于几千分子量以上的中药成分采用超滤纳滤膜分离技术进行浓缩，滤除药液中水分和小分子量杂质可达到节省能耗提高药品纯度的效果。比较研究了水醇法与超滤法澄清山茱萸制剂对其制剂所含成分的影响，结果证实超滤法对去除药液中糖类杂质更为有效；用超滤法提取香菇多糖，方法简单可行，香菇多糖回收率高，纯度好；采用微滤、超滤和纳滤集成技术从七叶参中提取皂甙取得了满意的效果；用超滤和纳滤技术联合从菊苣根中精制和浓缩低聚糖，经纳滤后，单糖和二糖含量从原来的9．0％降到了2．6％ ，且得到的是20％ 的浓缩产物。结果表明这种纳滤膜膜技术联合工艺用于精制和浓缩低聚糖这类附加值好的产品具有很好的前景。 3.5制备药酒膜

分离技术用于药酒生产可提高药酒的澄明度。采用纳滤膜技术进行制备中华鹿龟神酒的工艺研究，结果表明：采用纳滤膜技术制备中药勾兑酒，对提高成品酒的内在质量、稳定性和澄明度有良好效果，提高了中药保健酒的质量、营养及功能。 3.6制备其它中药制剂

将大孔树脂吸附与超滤联用来考察对六味地黄丸中丹皮酚和马钱素的影响。发现精制的提取物重量只有原药材的0．046倍，而98％ 的丹皮酚和86％的马钱素被保留。

4 纳滤膜技术存在的问题及解决方法

纳滤膜技术在中药生产中具有明显的优势，但同样存在许多需要解决的问题，这些问题的存在，制约着纳滤膜技术的应用和发展。 4.1 膜易污染

无论微滤、超滤，还是纳滤、反渗透，都存在膜孔被堵塞、膜表面形成黏附层等膜污染问题。在中药分离领域，许多中药提取液往往浊度高、黏度大，含有颗粒物，极大地影响膜的使用周期和寿命。所以如何进行预处理和清洗成了纳滤膜技术应用的关键。药液的预处理方法有以下几种：(1)药液经板框压滤后经孔径1～5 nm的精密过滤。(2)药液先经高速离心机离心沉降，减压过滤后再精密过滤。(3)药液可先经介质过滤，过滤介质呵选择滑石粉、硅藻土、滤纸浆，然后再经精密过滤。(4)选用比使用滤膜大l0倍左右的滤膜预处理药液，对提高膜的寿命，效果会更好。膜清洗技术有物理和化学方法两种。物理方法是用高速水流反向冲洗除去膜表面的污染物，化学方法则是应用化学试剂来溶解或去除污染物。中药提取

液组分比较复杂，污染源不同，堵塞的原因也不相同，膜的清洗方法还应结合设备上相应配套装置以及根据膜的性质选用适宜的方法。 4.2 膜的选择

膜分离首先要选择适宜的膜。根据欲滤取物质的相对分子质量大小选择适当孔径的滤膜。膜的选择包括截留分子量和膜材质的选择两方面(这是针对超滤)。由于中药的粘度较大，高分子胶体物质较多，膜污染现象严重，因此，一般情况下通常选用膜的截留分子质量稍大的膜。膜材质的表面性能对膜分离效率的影响较大，按对水的亲和性可将膜分为疏水性和亲水性两类。谢宇梅 等指出，乙酸纤维素等亲水性膜对溶质吸附少，截留相对分子质量较小，但热稳定性差，机械强度、抗化学物质、抗细菌侵蚀能力不高。聚砜等疏水性膜机械强度较高，耐高温、耐有机溶剂、耐生物降解能力较高，但膜透水速度低，抗污染能力较低。按膜材质的来可将膜分为有机膜和无机膜，有机膜规格多，膜的留分子质量可根据要求选择，起到过滤除杂和浓缩有效成分的功能，但不耐酸碱，污染严重，清洗困难，使用寿命较短，现多用于海水处理和生物合成行业。无机膜主要有能耐酸碱，耐有机溶剂，耐高温，使用寿命相对较长的优点，但是规格较少，通常只起到过滤除杂的功能，目前多用于中药提取物的初分。应用时应采用多级膜分离法来处理，并研究开发性能优良的膜材料和进行膜面改良。 4.3 纳滤膜的应用的局限性

目前膜分离在中医药领域中却仅限于试验研究阶段，离产业化还有很长的距离。尽管如此，随着新型膜材料的不断开发，膜制备技术的进步，以及对膜分离过程基础研究的不断深入，纳滤膜技术的应用将日益得到推广。

5 前景和展望

目前纳滤膜在中医药领域中却仅限于试验研究阶段，离产业化还有很长的距离。尽管如此，随着新型膜材料的不断开发，纳滤膜制备技术的进步，以及对膜分离过程基础研究的不断深入，纳滤膜技术的应用将日益得到推广。纳滤膜技术是对传统分离技术的一次革命，得到了世界各国的普遍重视并已发展成为重要的产业。目前，世界上纳滤膜技术产品的年销售额约为50亿美元，年增长率为8％ ～15％。因此纳滤膜技术具有巨大的发展潜力和应用空间纳滤膜技术应用于中药现代研究中具有许多传统方法无法比拟的优点，具有良好的应用前景。虽然目前纳滤膜技术在中药领域的应用尚存在一些问题，但随着药液预处理手段的不断改善及与其他先进分离方法的联合使用，适用于中药特殊要求的膜材料及膜成套设备的研究开发，存在的问题一定会得到解决。可以预见，随着中药现代化研究的不断深入，纳滤膜技术必将在2l世纪推动中药现代化的发展，并带来巨大的经济效益和社会效益。 参考文献：

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