微滤法澄清枳实、苦参和金银花中药水提液的研究

高红宁 殷 奕 潘金火

1.南京中医药大学药学院，江苏南京 210046；2.南京多康商贸有限公司，江苏南京 210000

中药水提液常用醇沉法澄清较细的药渣、泥沙、淀粉、纤维、细菌、树脂、蛋白质等杂质，但采用醇沉法有安全性差、有效成分和总固体保留率低、乙醇用量大、周期长等缺点。近年来，高效、节能的微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术在饮用水、海水淡化等方面已有研究和应用[1-6]。日本专利中已有微滤作为超滤预处理除杂的工艺[7-8]。目前国内中药制剂对微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术研究很少，主要采用高分子有机膜如聚砜、聚酰胺和纤维素类膜，用于热敏性中药的除菌和提高注射剂的澄明度[9-14]。无机膜包括金属膜材料和陶瓷膜材料，采用筛分原理的Al2O3陶瓷微滤膜，小于膜孔径的微粒和部分可溶性成分可以因架桥和吸附被截留，比其孔径大的微粒杂质能被微滤膜截留，其分离粒径为0.05～10 μm 的粒子[15-19]，微滤液透明澄清，与水提液在有效成分的质和量上基本一致。本研究采用Al2O3陶瓷微滤膜澄清枳实、苦参、金银花中药水提液，对水提液在固形物、性状、膜通量、指标成分等方面微滤前后的变化进行比较分析，旨在探索一条适用于中药水提液除杂澄清的新方法。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Waters 高效液相色谱仪（Waters 510 泵，2487 紫外检测器，U6K 进样器）；JS-3030 江申通用汉化色谱工作站（大连江申分离科学技术公司）；JW-I型无机陶瓷微滤膜装置（南京化工大学膜科学技术研究所，膜材料Al2O3，膜面积为0.4 m2，孔径0.2 μm）；Mettler AG285电子分析天平（瑞士梅特勒-托利多集团）；UV-754型紫外可见分光光度计（上海分析仪器总厂）。

1.2 试药

辛弗林对照品（批号110727-200306）；氧化苦参碱对照品（批号110780-200506）；芦丁对照品（批号100080-200707）；绿原酸对照品（批号110753-200413）均购于中国药品生物制品检定所。

枳实、苦参、金银花药材购于南京市药材公司，经南京中医药大学药学院谷薇教授鉴定符合《中华人民共和国药典》（简称“《中国药典》”）2015年版（一部）[20]的规定；甲醇、乙腈为色谱纯；三氟乙酸为分析纯，水为自制高纯水，其他试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 供试品溶液与微滤液的制备

按照图1所示的实验流程操作，药材煎煮2次，趁热过滤，合并滤液，滤液一分为二：一份按中药制剂常规进行乙醇的醇沉实验（用70%的乙醇处理）；另一份采用Al2O3陶瓷微滤膜处理，药液放冷至室温后，加入陶瓷膜微滤机循环微滤，实时记录膜通量、流速、药液温度、操作压力等数据。微滤采用错流过滤方式，整套装置均采用不锈钢材质，实验装置及流程见相关文献[21]。

图1 实验流程图

2.2 定量分析方法与结果

采用紫外分光光度计法测定苦参总黄酮的含量[22]，按《中国药典》2015年版（四部）[23]附录项下测定各样品固形物含量，按《中国药典》2015年版（一部）[20]采用高效液相色谱法测定枳实中辛弗林、苦参中氧化苦参碱、金银花中绿原酸的含量。Al2O3陶瓷膜的微滤参数、微滤效果分别见表1～2；微滤后膜的清洗方法见表3；微滤液膜通量随时间的变化关系见图2。

表1 Al2O3 陶瓷微滤膜对中药水提液的微滤参数

3 讨论

微滤的滤材包括有机高分子膜和无机膜两大类，有机高分子膜有聚砜、聚酰胺纤维素类、聚氯乙烯膜等；无机膜可分为陶瓷膜材料和金属膜材料，常用的陶瓷膜材料有Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2等氧化物和碳化硅、氮化硅等非氧化物。Al2O3无机陶瓷膜与有机高分子膜相比，具有耐高温、耐酸碱及有机溶剂，机械强度高，易清洗等优点，是目前常用的微滤膜。采用筛分原理的Al2O3陶瓷微滤膜，从理论上讲，在确保所需截留率的情况下，为获得较高的膜通量，应选择采用孔径较大的膜，但在实际应用中发现，膜孔过大膜易被固体颗粒阻塞影响膜通量，膜孔过小导致过滤时膜阻力较大进而影响膜通量。枳实、苦参和金银花中药水提液中除含有可溶性有效成分外，还含有大量大分子胶体、细菌、真菌、酵母、药渣、油滴等杂质，这些杂质大小一般>0.2 μm，所以选择孔径为0.2 μm 的Al2O3无机陶瓷膜作滤材。

中药水提液固形物除去率、有效成分保留率与滤液收得率、微滤后期的加水量、加水次数和管道的死体积等因素有关。JW-I型陶瓷微滤膜的死体积约为2.0 L，微滤后期的加水量越大，加水次数越多，滤液收得率越高，固形物除去率越低，有效成分保留率越高，但运行成本加大。所以合理的滤液收得率、加水量、加水次数应视中药具体品种、有效成分、运行成本、质量、药理临床结果等因素而定。

本研究结果提示，Al2O3陶瓷微滤膜对枳实、苦参和金银花中药水提液具有很好的澄清效果。枳实、苦参和金银花中药水提液微滤前均为颜色深的浑浊液体，微滤后成为颜色浅的透明澄清滤液，枳实、苦参和金银花水提液固形物除去率为36.2%、39.5%、37.4%，辛弗林、氧化苦参碱、苦参总黄酮、绿原酸有效成分保留率分别为81.9%、79.7%、77.2%、83.7%。与70%醇沉技术比较，微滤法有效成分保留率优于醇沉法，固形物除去率与醇沉法基本相近。但微滤法省去了大量乙醇试剂及回收乙醇过程，常温下进行，操作方便，生产周期短，成本低。此外，Al2O3陶瓷微滤膜对同一中药水提液中各有效成分的保留率基本相近，但采用醇沉技术因各有效成分在70%乙醇中溶解度不同及沉淀物的包裹作用而使保留率有较大的差异。

表2 Al2O3 陶瓷微滤膜对中药水提液的微滤效果

表3 微滤后Al2 O3 陶瓷微滤膜的清洗情况

图2 药液微滤通量随时间的变化关系

中药水提液的微滤膜通量受供试品料液性质（有效成分、颗粒大小、pH值、料液黏度、颗粒分散度、料液电荷等）、Al2O3陶瓷微滤膜性质（膜孔径、膜化学性质、膜载体理化性质等）、操作条件（温度、滤过压力差、错流速度等）、膜污染程度等因素影响。枳实是芸香科植物酸橙（Citrus aurantium L.）及其栽培变种或甜橙（Citruss inensis Osbeck）的干燥幼果，苦参是豆科植物苦参（Sophora flavescens Ait.）的干燥根，金银花是忍冬科植物忍冬（Lonicera japonica Thunb.）的干燥花蕾或带初开的花。由于枳实、苦参水提液固形物含量不足金银花水提液的60%，所以其膜通量比金银花大，但微滤结束后污染膜采用5%氢氧化钠清洗的效果比金银花差，这可能由于枳实、苦参水提液含有较多的无机盐离子，无机盐离子能增加Al2O3陶瓷微滤膜对蛋白质的吸附从而污染膜。

由于中药水提液中淀粉、蛋白质、黏液质、树胶等杂质及细小微粒在陶瓷膜上的吸附，使得膜通量在微滤前期锐减，在10 min内膜通量降低了70%，膜被严重污染；10 min 以后，膜通量下降缓慢，逐渐趋于稳定，这是错流过滤的特征。为此要求有一定的清洗方法去除污染物以恢复膜性能、延长使用寿命。膜的清洗实验表明，对Al2O3陶瓷膜而言，采用5%的氢氧化钠清洗，膜污染可以降低或消除，可以恢复到以前的膜通量。