中药领域中膜分离技术的研究现状及发展前景

中药领域中膜分离技术的研究现状及发展前景（湖南中医药大学药学院，湖南长沙 410083）摘要：中药提取物中含有多种物质，但总体分为两类：一类是有效成分（分子量一般在1000以下），另一类是杂质（分子量一般在50000以上）。

由于各物质的分子量有差别，所以可以根据分子量大小将其分离纯化。

而膜分离技术是根据各膜孔径的大小对物质进行筛分处理,近年来已广泛应用在制药行业。

所以本文主要就微滤、超滤、纳滤、反渗透这四种膜分离技术在中药分离方面的应用进行了讨论。

关键字：膜分离；中药；有效成分；膜污染The current situation and future prospects of research about membrane separationtechnology in chinese medicine fieldQu Xuehua(Hunan university of the traditional chinese medicine,Hunan Changsha ,410007) Abstract: The extraction of the traditional chinese medicine contains a variety of substances, but it in general falls into two categories:one is the active ingredient (generally below 1000 molecular weight),and the other is the impurity(usually above the 50,000 molecular weight ). As a result of differences in molecular weight , these substances can be separated according to molecular weight . The membrane separation technology is based on the size of the pore size and screening of substances handled and in recent years it has been widely applied in the pharmaceutical industry. So this paper is mainly on microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis in the application of the traditional chinese medicine separation .Key words:Membrane separation; Traditional Chinese medicine; Effective component; Membrane pollution前言中国是一个中药大国，但是由于一些技术经济等原因，而使得中药制剂较为粗糙，严重影响国家中药市场的健康发展和我国中药在世界上的地位。

然而，上个世纪60年代兴起的膜分离技术在中药分离提纯浓缩等方面取得了显著成效:1.由于在常温下操作，减少了热敏性物质的分解，弥补了一些传统分离方法的缺陷，同时降低了能耗；2.整个分离过程中无相变，物料进行浓缩的同时减少了二次污染，提高了分离物的纯度；3.相较于传统分离方法，其分离系数教大；4.操作方便，易于自动化，有利于提高产量和经济效率。

所以，膜分离技术已成为一种重要的分离方法，并有力的促进了中医药事业的发展。

1.膜分离技术的基础理论1.1膜的分类膜按照孔径大小，可分为孔径≥0.1微米的微滤膜，孔径为10―100纳米超滤膜和孔径为1―10纳米的纳滤膜以及孔径≤1纳米的反渗透膜。

依材料可将膜分为三种1.天然材料：膀胱膜；2.有机膜：纤维素类（醋酸纤维类、硝酸纤维类、醋酸丙烯纤维类、再生纤维类），聚砜类，聚酰胺类，聚烯烃类，芳香杂环类，硅橡胶类，含氟高分子，聚碳酸酯等；3.无机膜：玻璃膜，金属及其氧化物膜，陶瓷膜等。

1.2 中药提取物的组成及膜分离的分离特性中药提取物的有效成分[1]一般包括糖和苷类、苯丙素类、醌类化合物、黄酮类化合物、帖类和挥发油、三萜及皂苷类、甾体及其苷类、生物碱、大环内脂类、聚醚类化合乙酸原化合物和前列腺素类似物。

同时也包含一些杂质: 部分多糖物、肽类化合物、C15２(6000-100000Da)、纤维素(50000～2500000Da )、淀粉(50000-60000Da)、鞣质(500-3000Da)、树胶(平均在350000Da左右)、砷（74.92Da）、汞(200.6Da)、铅(207.2Da)、镉(52Da)等重金属元素和残留在根茎类中药材上的农药以及中药材表面附着的大量微生物。

虽然中药提取物的的组成非常复杂，但研究表明大多数中药有效成分的分子量都在1000以下，无效成分的分子量在50000以上，有时也有一些具有一定生理活性或疗效的高分子化合物。

因此可以根据分子量大小对其有效成分进行分离，而膜分离技术正是利用膜孔径的大小特征将物质进行分离，并且，它已应用于中药的分离提纯，已经受到世界的关注。

2.膜分离技术在中药制药领域的应用2.1微滤膜微滤膜技术经常作为超滤，纳滤和反渗透过程的前处理工作，它主要用于0.1微米以上颗粒物的分离以及大部分细菌的去除和液体的澄清。

高红宁等[2]用陶瓷膜微滤技术对苦参水提液进行了澄清，结果表明，苦参水提液经陶瓷膜微滤技术处理后，水提液由浑浊变澄清，颜色由深变浅，其中固形物除去率达到39.50% ，苦参总黄酮和氧化苦参碱的保留率分别为77.23 %和79.72% 。

与传统的醇沉技术相比，虽然除杂澄清效果接近，但操作简单，有效成分的流失明显减少，即保留率优于醇沉法。

马晓明等[3]对UHMWPE管式微滤膜的过滤性能进行研究后，得出此种膜内部的网络状通孔，可以对水中固体颗粒物的过滤精度达到0.20微米。

宋来洲等[4]做了关于连续微滤分离膜和硫酸铝混凝除氟的研究，此CMF系统采用的是152.4 mm聚偏氟乙烯中空纤维膜组件，单支膜组件膜过滤面积为42 m2，结果表明，单支膜组件设计水通量为1.5—2t／h时，水回收率达到96％。

刘广立等[5]做了无机微滤膜分离草浆黑液中木素的机理研究，它是根据50纳米，0.2微米和0.8 微米这三种微滤膜对浓度不同的黑液中的木素都有一定的截留效果，经测定，此法可使原黑液中的木素的去除率达85％以上。

３施云海, 许振良[6]对高纯电子化学试剂的生产进展做了总结，最后得出微滤与蒸馏、吸附等分离方法结合使用, 可使双氧水，HF等电子清洗剂,以及金属离子等杂质的含量降至几十个1×10- 9以下, 甚至可以达到1×10- 12水平。

但对于气体的过滤, 平时选用几微米孔径的微孔滤膜较合适，而除去细菌就必须使用0.2 微米孔径的膜，除去带电荷的铅粒子则更适合用0.3 微米孔径的微滤膜。

叶晓等[7]将微滤、超滤和纳滤联合使用对多糖进行分子量分级，结果发现，0.2 的微滤可以代替100000Da的超滤这步操作。

而小分子糖与多糖的分离多用纳滤。

如可以将0.2 微滤—50000Da超滤—10000Da超滤—纳滤联用对姬松茸、枸杞和茶树菇多糖进行有效的分级处理。

灰树花多糖则可以用纳滤进行分子量的分级处理。

所以，在分离时，如果某两种膜的分离效果相近时，可以省去分离效果较差的一种膜，从而可以缩短工艺流程。

2.2超滤膜超滤主要用来分离0.02微米以上或分子量大于500的粒子，它除了有微滤膜的作用外，还能除去蛋白质、病菌、热源和胶体等大分子化合物。

张学著、张萍菊[8]用超滤法提高了通宣理肺口服液的质量，此实验是在操作温度45℃左右，压力≤l.7 MPa，膜两侧压差≤0.6 MPa条件下，选用6.7万分子量的醋酸纤维素中空纤维超滤膜进行分离纯化的。

最终表明，若以盐酸麻黄碱来记麻黄碱的有效含量，几组实验的盐酸麻黄碱的含量都不少0.06mg／ml，且超滤前后没多大变化。

但澄清度明显提高，药效基本不变，部分药效超滤后优于超滤前。

樊秦等[9]用超滤膜对当归补血汤进行了分离纯化，它是在控制料液温度为40 ℃，进料体积流量为12 L/min，压力为0.4 MPa，选用截留相对分子质量为100KD 膜的条件下进行试验的，结果表明当归补血汤中按当归-黄芪和当归-红芪都以1∶5 配伍，后者的阿魏酸和芒柄花素的转移率明显高，且阿魏酸和芒柄花素的转移率分别为68.12%和85.07%。

此实验说明配伍对超滤也有一定的影响，所以在以后的超滤膜分离中药时，为了提高转移率，可运用此方法尝试。

彭国平等[10]做了关于超滤技术对中药成分影响的研究，结果表明，中药注射液的澄清过滤及注射用水、输液的制备可采6000～10000分子量的超滤膜，制备口服液和固体制剂则采用l～7万分子量的超滤膜，而且超滤法更适用于水溶性大的中药成分，且对生４物碱类成分有较强选择性。

楼福乐等[11]，对大孔径超滤膜在中药生产中的应用进行了探讨，结果表明，孔径较大的滤膜在超滤药液时的通量较大，但10万和14万滤膜的通量差值却比较小，14万滤膜只比10万滤膜的超滤通量大14.6％。

同时，本试验进行了“全过滤”的操作，最后测得淫羊藿苷的收率达到90％。

刘志昌等[12],采用微滤膜对白藜芦醇的提取液进行除杂处理,使其纯度从烘干后的8.7%达到了30.5%，而此过程中的平均膜通量为60.7 L•m- 2·h- 1。

再采用超滤膜对以上液体分离处理,其纯度提升为55.8%，此时的平均通量为11.08 L·m- 2·h- 1。

2.3纳滤膜纳滤主要用来分离分子量从300到1000小分子物质，驱动力主要为压力，浓缩没有相变，且在此过程中主要除去的是无机盐。

日本的大谷敏郎对纳滤膜的分离性能下定义为：操作压力不大于1.50MPa，截留的分子量200～1000，NaC1截留率不大于90％的膜可认为是纳滤膜。

周锦珂[13]等对丹酚酸B提取液进行了浓缩的研究，选取了截留分子量为100的纳滤膜，在压力为115 MPa、温度为25e、浓缩时间为1 h的条件下进行试验,结果得出，采用纳滤技术, 浓缩时间比传统浓缩少了一半, 浓缩液的颜色更浅，另外，常温下的操作，使有效成分丹酚酸B的活性更好，而且成品中丹酚酸B的含量比传统高出了41.79% 。

中药中有时也含有一些重金属，而且必须去除，郭成会[14]等研究了无机盐和有机物对纳滤膜除砷效率的影响，其中借助NF（纳滤）90（孔径为0.81纳米），NF270（孔径为0.90纳米），HL（孔径为1纳米）这3种纳滤膜去除砷，原水砷的质量浓度为50μg/L，结果，HL的去除率只有65％―72％，因为其膜孔径在三者之中最大。