在提取中药有效成分时,可以选用溶剂萃取法、重结晶法、离子交换法、吸附法。但是上述方法的问题较多,第一,有机溶剂破坏有效成分,生产成本高,会加剧环境污染。第二,操作步骤复杂,能源消耗大,当有效成分含量较低时,则分离效率也比较低。第四,以高温操作法为主,会分解热敏有效成分。第五,关注单个组分作用,影响中药的复方特色。因此要研发新的提取方法,加强中药制剂质量。随着现代技术的发展,逐渐提出超滤膜分离技术,具备绿色、节能、高效特点,广泛应用到中药制剂生产中。
1、膜分离技术在中药有效部位提取的原理
中药化学中,中药有效成分为结构式,可以代表中药疗效的组分,被称为有效部位。
1.1中药主要成分
植物草药的化学成分复杂,包含纤维素、酚类、氨基酸、生物碱、蛋白质等成分,分子质量的分布宽。使用煎煮法制作的中药制剂,含有较多悬浮颗粒、胶体、可溶性成分。高分子质量物质,多为胶体、纤维素等药物成分。药物有效部位的分子质量小,高分子质量物质的有效部位浓度低,服用剂量大,不仅会增加服用难度,还会导致中药吸潮变质。所以要提取中药的有效部位,提升中药药效。
1.2中药有效成分提取方法
中药有效成分分离,是中药化学研究的重点。随着现代分析仪器的发展,相应促进了中药化学的发展速度,以有机溶剂萃取法提取中药成分,利用重结晶、层次法,提升中药有效成分。但是,化学提取方法的问题较多。第一,分离操作中,消耗的有机溶剂比较多,中药生产成本高,还会加剧环境污染。化学提取分离法的操作复杂,技术要求高,无法推广到生产中。有机溶剂会与中药有效成分产生反应,从而影响药物效果。化学萃取法的分离效率低,会损耗大量有效成分,成本花费高。如果有效成分的含量少,则会加剧分离难度。化学分离工作中,关注单个组分作用,避免影响中药特色、语气效果。中药为多药物混合物,利用活性成分配伍、协同作用,可以起到兼治作用。单个组分的生物活性较强,因此以复方制剂为主。关于药物有效部位的提取方法,必须保证产品质量、分离效率,促进中药的现代化发展。
2、超滤膜技术在中药制剂生产中的应用
相比传统方法,超滤膜技术在中药制剂生产中的优势如下:第一,缩短生产周期,减少原料使用量。使用超滤膜分离技术时,能够有效节约乙醇。以水煎醇沉法提取中药液。煎煮液浓缩至0.5-1g/ml,添加乙醇含量至60%-70%,沉淀后去除杂质。如果煎煮药材100kg,醇沉药液为100L-200L。当乙醇含量达到60%,则添加乙醇170L-340L。第二,保持原配方成分,提升口服液、注射剂的澄明度,且药物存储时间长。第三,除热原效果佳。热原分子量大小,决定其可以轻松通过超滤去除,满足药典要求。第四,除菌效果佳。超滤处理之后,能够获得无菌澄清液体,防止药物受热而沉淀,去除色素。在中药制剂生产中,超滤膜技术可以提取中药有效部位、有效成分,制备中药口服液、中药浸膏、中药注射剂。
2.1提取中药有效部位与成分
麻黄中药的主要成分为麻黄碱,通过超滤膜分离技术提取麻黄,一次性处理获得98.1%麻黄,色素去除率超过96%。相比离子交换法、苯提法,超滤膜分离技术的产品质量佳、收率高,生产成本低廉,可以降低环境污染。
长期以来,多采用水溶媒煎煮法提取黄芩,在酸性条件下沉淀、碱性条件下溶解,多次提取纯化。粗产品选择乙醇处理,收率约为4%。有学者采用超滤膜分离技术提取黄芩甙,包括药液预处理,选择6000-20000截留分子的超滤膜,产率达到6.82%-7.57%。还有学者使用超滤膜分离技术纯化甜菊糖甙,采用10000截留分子的超滤膜,技术工艺较为稳定,拥有良好的除杂、脱色效果,有效处理生产沉淀、灌装起泡问题。绿原酸、异绿原酸是金银花的主要化学成分,相对分子质量为343.2,通过1000截留分子的超滤膜分离,去除蛋白质、多糖等杂质,收率为94.3%。对于醇沉法、超滤法提起金银花的绿原酸,超滤体积为1.5倍,绿原酸回收率为99%。
2.2制备中药注射剂
使用不同型号的超滤膜,分离中草药注射液、4种纯品。以杂质检查、主成分测试法,结果提示超滤膜分离技术可去除中药液内的杂物,有效成分的保留率高。采用超滤膜分离技术制备中药复方注射液,同时进行粒度测定、澄明度检查、除杂率检查,结果提示,超滤膜分离技术制备中药复方注射液时,澄明度、除杂率均满足标准要求,同时可保留原配方成分。
有学者使用超滤膜分离技术制备丹参注射液、复方丹参注射液。利用化学分析、药效试验、毒性试验,提示超滤膜分离技术能够去除杂质,保留配方的有效成分,药效高。有学者使用水醇法、超滤法制备补骨脂素注射液,结果提示,超滤膜分离技术的工艺流程短,不会增加有效成分损失,且产品的澄明度高。通过薄层色谱结果提示,补骨脂素注射液的主要成分为异补骨脂素、补骨脂素,检测结果的准确度明显高于水醇法。有学者使用平板式超滤器,制备淫羊藿注射液,检测的淫羊藿甙含量、稳定性明显高于水醇法[1]。有学者使用超滤膜分离技术,改变复方当归注射液的制备工艺,原有的工艺流程需要花费9-10d,整个操作复杂,会损失较多有效成分,超滤膜分离技术的工艺流程可缩短至2d,中药有效成分阿魏征酸含量明显高于原工艺。有学者使用超滤制备情开灵注射液,结果提示超滤膜分离技术的生产周期短,成本低,明显优于水醇技术。
采用两步超滤膜分离技术,制备伸筋草注射液,选择10000-30000截留值的超滤膜,去除大分子杂质,之后使用6000截留值的超滤膜,去除小分子,制备的伸筋草注射液的颜色浅,氯化钠含量降低至1%,可以长期存储,澄明度变化不明显。有学使用超滤膜分离技术制备感冒康注射液,考察产品的质量,提示注射液的澄明度佳,安全性高,合格率达到99%。有学者在改善柴胡注射液的澄明度、制备中草药注射液、处理双黄连粉针药液时,采用超滤膜分离技术的效果显著。
A企业通过HPL型板框式超滤器,配置10000截留值的磺化聚醚砜膜,将其应用到黄芪注射液的储热原超滤处理中,之后经过活性炭吸附,提升产品热原的和个女率。中药有效成分包括生物碱类、黄酮类、总甙类,相对分子量小于1000。所以,注射液采用超滤膜分离技术除热原除菌的效果佳,能够使产品达到静脉注射液的质量要求。
2.3制备中药口服液
有学者分别使用水醇法、超滤膜分离技术制备补阳还五汤、生脉饮,利用蒽酮法测定多糖含量。结果提示,超滤膜分离技术制备产品的总多糖含量,明显要比水醇法高。有学者使用超滤膜分离技术,处理何首乌口服液,通过稳定性试验、脱色率检查、有效成分分析结果提示,超滤膜分离技术可以去除药液内的大分子胶体、色素,增加外观质量、澄明度,但是总蒽酮含量损失。有学者在制备四逆汤口服液时,采用超滤膜分离技术制备,利用分光光度法、薄层分析法证实,四逆汤口服液的有效成分无变化,甘草酸单铰盐含量增加,稳定性、澄明度佳。有学者通过超滤膜分离技术制备心脑脉舒口服液,存储12个月的疗效、质量稳定,未形成沉淀[2]。有徐哲在人参精口服液生产中使用超滤膜分离技术,通过试验研究、中试生产研究,结果提示产品质量明显提升,稳定性、澄明度、除菌效果佳。有学者使用超滤膜分离技术制备生脉饮口服液,结果提示超滤膜分离技术的去杂率高,可以保留原配方成分[3]。
2.4制备中药浸膏
有学者使用超滤膜分离技术制备中药浸膏,发现超滤膜分离技术可以克服传统制备的崩介缓慢缺陷,浸膏体积缩小三分之一,内服固体型药量少,增加浸膏内的有效成分含量[4]。有学者联用超滤膜分离技术、大孔树脂吸附法,制备六味地黄丸,提取物重量仅为原药材的4%,富集大量有效成分,显示出超滤膜分离技术的应用效果。
3、超滤过程的膜污染与防治措施
膜污染,是溶质分子、胶体粒子、微粒和超滤默产生物理、化学反应,从而导致粒子在超滤膜表面、膜孔内吸附,堵塞膜孔,导致膜的透过通量、分离特性出现不可逆变化。膜污染影响明显,会降低超滤的纯水透过率,如果污染问题严重,则纯水透过率下降80%,很难应用到中草药制剂生产中。在应用超滤膜分离技术时,同时面临浓差极化问题[5]。料液内的溶剂受到压力驱动下透过膜,溶剂截留在超滤膜表面,富集浓缩作用影响下,会增加邻近膜表面区域的浓度。浓度梯度影响下,溶质由膜表面逐渐扩散至料液内,形成边界层。溶质向料液内的扩散速度、料液内的溶质的扩散速度相同,此时就会使膜表面形成浓度梯度区,即浓差极化现象。如果浓差极化现象加重后,则会导致膜表面形成凝胶层,降低膜通量,改变膜的分离性能[6]。
超滤膜污染的影响因素,涉及到膜特性、孔径、结构、离子强度、药液温度、孔隙率等。对于膜污染产生的原因,则要在完成超滤分离处理之后,使用科学清洁技术清洗污染的超滤膜,消除膜污染,从而恢复膜的通量。在清洗操作中,多采用整体清晰法,直接清洗膜组件上的超滤膜,无需分开膜与组件。需要关注的是,如果超滤膜污染严重,则会增加清洗难度,延长清洗时间。当前,常见的超滤膜清洗方式包括化学法、物理法。物理清洗方法,包括冲洗、机械刮除、浸泡、反洗等,如果物理方法效果不佳,则采用化学清洗方法。常见的化学试剂包括氯化剂、酸、表面活性剂、还原剂,联合超滤药液的特性选择清洗方法[7]。氧化剂、酶清洗剂、表面活性剂使用不合理,则会造成新污染,对产品质量的影响明显,还会破坏超滤膜面结构,所以要格外注意[8-9]。
生产实践活动中,针对膜污染的影响因素,要按照预实验结果考虑超滤膜材质、浓度、药液、超滤压力、孔径等,注重料液超滤处理前的预处理工作,从而降低超滤默污染度,提升超滤通量。此外,超滤处理时采用控制污染的方法,比如控制初始压力、通量,增加循环液流速,采用间歇冲洗方法。超滤膜分离技术在工业生产中的应用限制,就在于超滤膜的污染问题,所以要深入探究超滤膜的污染原因,掌握科学的防治措施,从而加强超滤膜分离技术在中药制剂生产中的应用效果。
4、结束语
综上所述,与化学分离法、物理分离法相比,尽管超滤膜分离技术的优势较多,但是在中药制剂领域的应用少,缺乏完善的膜材、设备、组件,所以应用限制明显。面对超滤膜分离技术在中药制剂中的应用问题,要深入技术探究与分析,从而扩大超滤膜分离技术的应用前景。
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