超滤膜分离技术在中药制剂生产中的应用_张强.pdf

广 东 化 工 2023 年 第 4 期 120 第 50 卷 总第 486 期 超滤膜分离技术在中药制剂生产中的应用超滤膜分离技术在中药制剂生产中的应用 张强，李景剑*(桂林医学院 药学院，广西 桂林 541000)摘 要膜分离技术是一种具有广阔前景的分离技术，目前已经大范围的被应用在医药、环境、食品加工等行业中。但是膜分离技术在中药领域应用却不够广泛。中药作为我国文明传承的一部分，应该成为我国经济的支柱性产业。本文主要介绍了超滤膜分离技术的基本原理；阐述了超滤膜分离技术能够对中药进行除杂以及分离纯化等，简单概括了超滤膜可以应用的中药剂型，包括口服液、中药注射剂及中药浸膏剂等，并且指出该技术在中药有效部位和有效成分提取过程中具有的显著优势，在制剂中除菌、脱色、去除大分子杂质方面也具有应用价值，讨论了存在的问题及防治措施。关键词超滤膜；分离；中药制剂；提取；污染防治 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)04-0120-04 Application of Ultrafiltration Membrane Separation Technology in Production of Traditional Chinese Medicine Preparations Zhang Qiang,Li Jingjian*(Guilin Medical University,Pharmaceutical College,Guilin 541000,China)Abstract:Membrane separation technology is a separation technology with broad prospects and has been widely used in medicine,environment,food processing and other industries.However,membrane separation technology is not widely used in the field of traditional Chinese medicine.As a part of Chinas civilization inheritance,traditional Chinese medicine should become a pillar industry of Chinas economy.This paper mainly introduces the basic principle of ultrafiltration membrane separation technology,and its feasibility,application examples and some existing problems in the production of traditional Chinese medicine preparations.This paper reviews the application progress of membrane separation technology in the production and research of traditional Chinese medicine.Ultrafiltration membrane separation technology can remove impurities,separation and purification of traditional Chinese medicine.It briefly summarizes the dosage forms of traditional Chinese medicine that ultrafiltration membrane can apply,including oral liquid,traditional Chinese medicine injection and traditional Chinese medicine extract.It also points out that this technology has significant advantages in the extraction process of effective parts and effective components of traditional Chinese medicine,and also has application value in sterilization,decolorization and removal of macromolecular impurities in preparations.The existing problems and prevention measures are discussed.Keywords:ultrafiltration membrane；separation；traditional Chinese medicine preparation；extract 1 研究背景研究背景 现如今，膜分离技术的理论与实际应用问题已经吸引了越来越多科学家的眼球。从本质上说，膜分离技术紧密依靠膜本身固有的选择透过性这一基本特征，以膜两侧的浓度差、压力差与电位差等作为推动力所开展的组分分离行为，以获得分离、提纯与浓缩等不同的结果1。由于其具有分离范围广阔、耗能较低、操控简单和无污染等优点，在中药制剂的制备中具有很高的使用价值。人们在 1784 年发现了渗透现象，但是当时并未得到大多数人的重视。直到 Nolet 博士发现了水可以透过猪的膀胱而进入另一侧的酒精中，才开启了人类对膜的研究。自 1864 年第一张人造膜问世起，人们就在不断探索研究膜的作用。到了1907 年，“超滤”这一概念正式出现2。1960 年终于研制出了高通水量的醋酸纤维素膜，超滤膜才真正进入工业化生产和使用的阶段。超滤膜的孔径在 1100 nm 之间，当溶液需要以膜为介质产生通过现象时，膜上的微小孔径能够对小分子溶质进行选择性通过。可见，在操作压力差异的作用下(操作压差的范围一般在 0.91.0 MPa)3，溶液在通过膜时所施加的压力与膜的选择通过性相互作用，共同分离出大分子溶质与小分子溶质。通常会使分离物与被分离物的直径最好相差十倍以上才能达到期待的分离效果。而且超滤膜不仅能够净化溶液，还能够对溶液进行分离和浓缩，是一种潜力很大的高科技分离技术。由于这种技术不需要加热，依靠生物活性物质受热分解的现象即可完成分离与浓缩。此外，超滤膜孔隙散布均匀，利用超滤膜作为介质，能够在一定程度上方法膜两侧压力差的作用，低分子质量的溶质、无机盐与水也能够顺利通过。超滤膜常以聚砜、聚偏氯乙烯、聚醚酮、聚丙烯睛(PNA)、聚酰胺等为原材料。从古至今，中药都属于中华民族的瑰宝，它生长于大自然当中，拥有自己独特的疗效，在当今中国甚至是世界医学领域都占有一定的地位。中药和西药相比，西药有一个显著的特征，那就是西药在治疗一些疾病的过程中，容易使病人对该药产生抗药性及依赖性，而且西药还有毒副作用等弊端。尽管如此，中药还是一直不被西方医学界所重视，因为它一直延续了古人所采用浸泡、煎煮以及浓缩等复杂且陈旧的方法，这种方法不仅麻烦，还会降低药品疗效，所以它被西方医学界所不认可。当前较为流行的分离方法一般从药物原液的萃取入手，同时借助有机溶剂的化学作用，使用层析、重结晶等分离手段进行处理，进一步提高中药有效成分的纯度。经过临床试验后，才能够用于治疗各种疾病。1900 年以后，我国科研人员首次在麻黄这一药材中顺利提取麻黄碱，用于支气管疾病的基础性治疗4。近些年来，我国一些学者又从青蒿中提取出了青蒿素，还有从五味子中提取出了五味子酯，这些重大发现大力地推动了中国中药行业前进的脚步。但是这些提取方法也存在各种弊端，最主要的是要使用很多有毒性、且昂贵的有机溶剂，对环境造成污染且提高了中药制剂的生产成本，并且提取过程比较繁琐、复杂。更严重的是有机溶剂难以完全去除，有些有机溶剂还会与药物中的某些成分发生反应，失去原有的疗效甚至产生毒性。除此之外，萃取分离效率较低，所需要的原料较多，会增加成本。现在随着超滤膜分离技术的发展，我国的中药也逐渐被西方国家认可并采用，而且这种技术已经在中药的一部分领域得到了应用。但是到目前为止，具有强大分离作用的超滤膜在中药制剂领域的应用却很少。这对于具有几千年中药文化的中国来说具有很大的发展潜力。只可惜目前超滤膜发展的程度远远不能满足中国的庞大需求。要想满足这种需要，必须将这种技术进一步进行研究和试验，但是中药的种类繁多，人们不容易掌握中药的有效成分，而且想要掌握这些有效成分需要花费很长的时间和昂贵的价格，另外，膜还容易造成环境污染。正是由于这些原因才使超滤膜分离技术不能够在中药生产领域得收稿日期 2022-11-04 作者简介 张强(1999-)，男，山西吕梁人，在读硕士研究生，主要研究方向为药物的研发与转化。*为通讯作者。2023 年 第 4 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 486 期 121 到广泛应用。所以必须总结之前分离技术的经验，进一步宣传超滤膜对中药生产领域的应用，从而使超滤膜分离技术在中药生产领域全面的发展。2 超滤膜在中药制剂生产中的优点超滤膜在中药制剂生产中的优点 与传统分离方法相比，中药制剂的生产使用超滤膜的价值如下：(1)在确保原有中药成分不被破坏的前提下，超滤膜分离技术以其独有的温和性不断提升有效成分的净含量，不会破坏有效成分的化学结构，导致药物失去原有的疗效，比传统煎煮、浸渍方法的提取量高得多。(2)这种分离技术能够减少生产过程，节约原料，减少环境污染，降低成本，而且比较安全。例如中药提取中，出于节约乙醇使用的目的，可以使用水煎醇沉法率先提纯中药煮提液，并将其浓缩至 0.51.0 g(生药)/mL 左右，接着再将乙醇含量调整到 60%70%的比例，完成沉淀和去除杂质。与之相反的是，当需要煮提 100 千克的药材时，应当保证能够醇沉出100 到 200 升的药液，再考虑到 60%的乙醇达标含量要求，则需要加入 1.7 倍体积的 95%(体积分数)乙醇，也就是需要加入 170340 L 的乙醇5。(3)除杂效果显著，则口服液与注射液不但能更清澈，还能有效延长一年至一年半的储存时间。(4)除热原效果好，超滤膜能够超滤除去分子量较小的物质，以达到药典要求；注射剂中热原的去除是制备注射剂的重中之重。如果热源去除不彻底，生产出的注射剂是不符合质量要求的，这样的药物进入人体后会导致人体体温异常升高，严重者会失去生命。超滤膜除去热原的效果好，可以减少操作步骤，节约人力物力。(5)药液符合无菌标准，澄清度达标，十分适合一些热敏性药物的处理，也很好地规避了因加热导致的沉淀、变性问题与色素变化影响。3 超滤膜分离技术在中药制剂生产领域的应用超滤膜分离技术在中药制剂生产领域的应用 3.1 提取中药有效部位和有效成分 以麻黄碱为例，中药麻黄主要成分是麻黄碱，从麻黄中分离麻黄碱主要采用超滤膜分离技术，分离一次就可以除去96.7%的色素，得到约 98%的麻黄碱。与萃取、重结晶、离子交换法等传统方法相比，超滤膜分离技术得到的产品质量好，产率高，生产过程安全，而且还降低了生产成本，减少了环境污染。金银花作为使用频率最高的清热解毒用药，相对分子质量为 354.3，符合超滤膜分离技术的溶液使用标准，同时也能够尽最大可能过滤大分子杂质，如多糖与蛋白质等，比传统的醇沉分离法产率更高，可以从醇沉法的 67.8%提高到 95.4%6。何昌生7等在对甜菊糖甙进行纯化时，就在超滤膜分离技术的实践基础上，保留了 1 万 CA 膜的截留值，同时以超薄板式过滤器作为分离辅助工具，将纯化过程更加合理化，既能除杂，又能脱色，不但有效减