膜分离技术及其在中草药分离精制研究中的应用

膜分离技术及其在中草药分离精制研究中的应用

林霄

林霄（长春中医药大学附属医院吉林长春130021）

【中图分类号】R932【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2009)29-0091-02

【摘要】本文介绍了膜分离技术的原理及特点、类型，综述了国内膜分离技术在中草药分离精制中的研究进展,并分析了膜分离技术目前在应用中存在的问题以及相应的解决方法。

【关键词】膜分离技术中草药分离精制

膜分离技术是21世纪现代分离技术中重点研究、开发和应用的技术之一，广泛应用于化工、电子、轻工、石油、食品、医药等工业，其在常温下操作无相变、能耗低等优点，特别适用于热敏性物质和生物活性物质的处理，因而在中草药分离精制中有着极为广阔的应用前景。

1膜分离的原理及特点

膜是具有选择性分离功能的材料；膜分离是利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程。膜技术的分离机理有筛分和吸附-扩散模型，多孔膜的分离机理为筛分，如微滤和超滤；致密膜的分离机理为吸附-扩散作用，如反渗透等。

膜分离技术与传统的分离方法相比有其独特的优势：分离时无相变，特别适用于热敏性物质的分离、浓缩；分离不耗用有机溶剂，降低有效成分的损失，减少环境污染；分离选择性高，提高制剂的质量；适用范围广，从固体微粒的去除到溶液中有效成分的分离；可实现连续化和自动化操作，缩短生产周期,满足中药现代化生产的需要。

2分离膜的类型

膜分离技术按膜材料划分有：金属膜、无机膜、高分子膜；按分离物料的相态划分有：气体分离、液体分离；按膜的结构划分有：多孔膜和致密膜；按分离功能划分有：微滤、超滤、纳滤、反渗透、透析等；按膜组件的类型划分有：平板膜、管式膜、毛细管式膜、卷式膜和中空纤维膜等。

在医药工业中，一般依据分离膜孔径的不同(或称为截留分子量)，将其分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，微滤膜主要用于澄清、除菌和除颗粒，超滤主要用于除病毒和热原，纳滤主要用于浓缩分子量在数百的化合物和大分子，反渗透则主要用于去除无机盐、金属离子。从微滤、超滤到反渗透，所需的工作压力逐渐增大，透过的粒子尺寸逐渐减小，费用逐渐增加，分离机理从筛分变成吸附-扩散。

3膜分离技术在中药分离精制中的应用

3.1微滤

3.1.1膜微滤分离中草药不同药效部位

蔡宇等采用陶瓷微滤膜分离刺五加水煎液不同药效部位，结果表明陶瓷膜微滤能分离刺五加水煎液中体现抗肿瘤活性功效的不同药效部位，为今后探讨制剂工艺合理优化提供药效学依据。

3.1.2膜微滤技术在中草药水解液澄清除杂方面的应用

敖自华等采用陶瓷微滤膜错流过滤技术处理银杏水解液，通过对膜处理前后的物料特性进行比较,说明微滤既可减少用常规方法不易去除的脂类物质，又不会造成透过液中可溶性固形物过度损失，表明膜微滤用于银杏水解液的分离精制具有一定意义。

3.1.3膜微滤澄清除杂效果与传统醇沉法的比较

高红宁等用孔径为0.2um的无机陶瓷膜对苦参水提液进行微滤澄清研究,对水提液微滤前后，在性状、固形物、指标成分等方面进行对比分析,与70%醇沉技术比较,微滤的澄清除杂效果与醇沉法基本相近,有效成分的保留率优于醇沉法，为膜微滤取代醇沉法提供了实验依据。

3.2超滤

3.2.1膜超滤对中草药有效成分的提取分离研究

于涛等研究了银杏叶中黄酮类化合物的提取过程及工艺，使用膜分离技术对粗提的产品进行精制，结果表明，超滤技术用于分离纯化银杏黄酮类物质效果理想。

3.2.2超滤法同传统醇沉法精制效果的比较

刘振丽等研究了超滤法及醇沉法对金银花中绿原酸的影响,实验结果表明，超滤法保留有效成分的效果更好。

3.2.3超滤膜分离条件的优化

王世岑等考察了超滤法提取黄芩苷的最佳工艺条件,实验结果表明选用适宜孔径的超滤膜(截留分子量为6000～10000)是提高黄芩苷收率和质量的关键,同时升高药液温度或降低浓度,使药液粘度降低,严格控制pH值,可显著提高超滤速度,获得最佳效果。

3.3纳滤

纳滤是近年发展起来的一种介于超滤与反渗透之间的膜过滤过程,可截流能通过超滤的溶质,而让不能通过反渗透膜的溶质通过,填补了由超滤与反渗透留下的空白。

3.4反渗透

反渗透膜在医药上主要用于制造各种医药注射水、医疗透析水和制剂用水等，并可以取代现有的蒸馏水生产装置，进行去离子水的生产。

3.5膜滤技术的联合应用

膜滤技术之间或膜分离与传统分离技术相结合用于中草药的提取分离，可以充分发挥各自的优越性，具有降低生产成本，提高膜分离效果等优点。目前研究较多的是微滤与超滤的联合应用，膜分离与高速离心的联合应用，膜分离与树脂的联合应用。

4膜分离技术存在的问题及解决方法

4.1浓差极化

浓差极化是指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高，称为浓差极化。浓差极化是一个可逆过程，它只有在运行膜分离过程中才发生。对于浓差极化现象,一方面,可以通过减小料液中溶质浓度,改善膜面流体力学条件，减轻浓差极化程度，提高膜的透过流量；另一方面,可优化膜分离的工艺条件，根据不同的中药提取液中有效成分及所含杂质不同，综合考虑影响膜分离特性的因素，选样适于该体系的膜材料、膜组件，优比操作参数。

4.2膜的污染问题

膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学相互作用或因浓度极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。

控制膜污染的有效措施主要有对料液进行预处理，除去胶体、悬浮颗粒及菌体等；对膜面改良，如使用复合膜、改变膜的表面极性和电荷、使用新型无机材料膜以及进行膜清洗等。

5展望

膜分离技术在提高中药制剂的质量,减少服用剂量,提高生产效率,降低环境污染等方面具有许多传统工艺无法比拟的优点,而由于中草药种类繁多，成分复杂，现有膜材料的品种少，膜孔径分布宽，性能欠稳定，滤膜价格也较高，影响了膜分离技术在中药生产领域的推广。但随着对中药体系的进一步系统研究以及膜技术不断改进和提高，膜分离必将在推动中药现代化的进程中发挥巨大的作用。

参考文献

[1]敖自华,王璋,许时婴.陶瓷微滤膜错流过滤银杏水解液.无锡轻工大学学报,2000,19(6)：570~573.