陶瓷膜分離技術(shù)在中藥口服液中的應(yīng)用

1、陶瓷膜分離技術(shù)在中藥口服液中的應(yīng)用清腦復(fù)神液收載于衛(wèi)生部頒布的藥品標(biāo)準(zhǔn)中藥成方制劑第九冊（WS3-B-1838-94），是由人參、黃芪、鹿茸、菊花、黃柏、山楂等藥材組成的純中藥口服液，具有清心安神、化痰醒腦、活血通絡(luò)的功效，臨床用于治療神經(jīng)衰弱、失眠、頑固性頭痛，腦震蕩后遺癥所致頭痛、眩暈、健忘、失眠等癥1.目前，其精制工藝為靜置 15 d,該工藝存在生產(chǎn)工時(shí)長，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對混合物中特定組分實(shí)現(xiàn)分離、提純和濃縮的分離技術(shù)，具有操作過程簡單、節(jié)能、無相變、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于食品、化工、生物、制藥等領(lǐng)域2

2、-4.近年來，膜分離技術(shù)也廣泛應(yīng)用于中藥口服液的研究與生產(chǎn)中5-7.然而在實(shí)際操作過程中，由于中藥提取液組分復(fù)雜，往往含有較多的雜質(zhì)成分，直接運(yùn)用膜分離技術(shù)會(huì)造成膜污染加劇，從而引起的膜通量顯著下降8-11.清腦復(fù)神液的溶劑為 10%20%乙醇，對有機(jī)膜材質(zhì)有一定的溶蝕性能，故本實(shí)驗(yàn)采用陶瓷膜分離技術(shù)，對其精制工藝進(jìn)行再評價(jià)研究。并用活性炭吸附的方法對濾過前藥液進(jìn)行預(yù)處理，以減少對陶瓷膜的污染，同時(shí)對濾過壓力、溫度、藥液收集量等進(jìn)行考察，優(yōu)化濾過工藝參數(shù)。以解決清腦復(fù)神液目前生產(chǎn)工時(shí)長、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低等問題，為陶瓷膜分離技術(shù)在中藥口服液中的應(yīng)用提供示范性研究。1 儀器與試藥FA2004

3、 分析電子天平，上海良平儀器儀表有限公司；DZF-6050A 真空烘干箱，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；HH-S6 電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；APLD-90 液體攪拌機(jī) 90D,廣州市安培力機(jī)械制造有限公司；UV230 II 高效液相色譜儀，大連依利特分析儀器有限公司；YT600-1J 蠕動(dòng)泵，保定蘭格恒流泵有限公司；UV2300 紫外可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；陶瓷膜，50、100、200 nm,江蘇久吾高科技股份有限公司；耐震壓力表，成都天威儀表廠?；钚蕴浚ㄅ?hào) 20120927）、十二烷基苯磺酸鈉（批號(hào) 2014093001）、次氯酸鈉（批號(hào) 2014122301

4、）、氫氧化鈉（批號(hào) 2014090201），成都市科龍化工試劑廠；鹽酸小檗堿對照品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%,批號(hào)110713-201212）、蘆丁對照品（批號(hào) 100080-200707,質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%），均購自中國食品藥品檢定研究院；清腦復(fù)神液浸漬提取液，由實(shí)驗(yàn)室依據(jù)清腦復(fù)神液的浸漬提取工藝1提取所得，批號(hào) 20150301;清腦復(fù)神液，由實(shí)驗(yàn)室依據(jù)清腦復(fù)神液的傳統(tǒng)精制工藝制得，批號(hào) 140340、140345、140346;清腦復(fù)神液，由實(shí)驗(yàn)室依據(jù)篩選的精制工藝制得，批號(hào)20150330、20150331、20150401;甲醇、乙腈為色譜純，其余為分析純，水為怡寶純凈水。2 方法與結(jié)果2.1 鹽

5、酸小檗堿的測定2.1.1 色譜條件12SinoChrom ODS-BP 色譜柱（200 mm×4.6 mm,5 μm）；流動(dòng)相為乙腈-0.05mol/L 磷酸二氫鉀溶液（5050）（每 100 毫升中加十二烷基硫酸鈉 0.4 g,再以磷酸調(diào)節(jié) pH 值為 4.0）；檢測波長為 345 nm,進(jìn)樣量 10 μL.2.1.2 對照品溶液的制備 取鹽酸小檗堿對照品適量，精密稱定，加甲醇制成含鹽酸小檗堿 0.06mg/mL 的對照品溶液。2.1.3 供試品溶液的制備13-14精密量取清腦復(fù)神液 20.0 mL,加石油醚（6090 ）20 mL 萃取，揮干溶劑，精密加入甲醇-鹽酸

6、（1001）的混合溶液 10.0 mL,稱定質(zhì)量，超聲處理（功率 250 W,頻率 40 kHz）30 min,放冷，再稱定質(zhì)量，用甲醇-鹽酸（1001）補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，濾過，取續(xù)濾液，即得。2.1.4 線性關(guān)系考察 精密量取鹽酸小檗堿對照品溶液 0.5、1、2、4、6、8、10 μL,按照2.1.1;項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣，測定峰面積。以峰面積為縱坐標(biāo)（Y），鹽酸小檗堿進(jìn)樣量為橫坐標(biāo)（X），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為 Y=1 955 X-26.26,R2=0.999,表明鹽酸小檗堿在 0.030.60 μg 與峰面積呈良好線性關(guān)系。2.1.5 樣品測定 分別精密吸取鹽酸小檗堿對照

7、品溶液、供試品溶液各 10 μL,注入液相色譜儀測定，計(jì)算，即得。2.2 總黃酮的測定2.2.1 對照品溶液的制備 取蘆丁對照品適量，精密稱定，加 60%乙醇制成含蘆丁 60.02 μg/mL 的對照品溶液。2.2.2 供試品溶液的制備 精密量取清腦復(fù)神液3.0 mL 于 10 mL 量瓶中，加 60%乙醇稀釋至刻度，搖勻，即得。2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密吸取2.2.1;項(xiàng)下的對照品溶液 0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL,分別置 10 mL 量瓶中，各加 0.1 mol/L 三氯化鋁溶液 2mL,1 mol/L 醋酸鉀溶液 3 mL,加 60%乙醇至刻度，

8、搖勻，放置 30 min,以相應(yīng)試劑為空白15.于 420 nm波長處測定吸光度（A）值16-17,以 A 值為縱坐標(biāo)（Y）、質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得線性回歸方程為 Y=28.77 X+0.005 2,R2=0.999,表明蘆丁在 3.001 030.010 0 μg 與 A 值線性關(guān)系良好。2.2.4 樣品測定 精密量取 1 mL 供試品溶液置于10 mL 量瓶中，照2.2.3;項(xiàng)下的方法，自加 0.1mol/L 三氯化鋁溶液 2 mL;起，在 420 nm 處依法測定 A 值，計(jì)算，即得。2.3 固含物的測定按中國藥典2010 年版附錄 XA12規(guī)定的浸出物測定方法進(jìn)

9、行測定，稱定質(zhì)量并計(jì)算。2.4 活性炭吸附預(yù)處理活性炭吸附在中藥中的應(yīng)用非常廣泛，具有除熱原、脫色、助濾、提高藥液澄清度等效果。因此，在膜分離前對活性炭吸附工藝進(jìn)行考察，有助于進(jìn)一步提高中藥的質(zhì)量和安全性，同時(shí)減少對陶瓷膜的污染11.2.4.1 正交試驗(yàn)優(yōu)化活性炭吸附工藝 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，活性炭用量、吸附溫度以及吸附時(shí)間是影響活性炭吸附工藝的主要因素18,故選取活性炭用量（A）、吸附溫度（B）和吸附時(shí)間（C）作為考察因素，以鹽酸小檗堿轉(zhuǎn)移率、總黃酮轉(zhuǎn)移率、固含物降低率 3 個(gè)指標(biāo)成分的綜合評分為評價(jià)指標(biāo)。由于鹽酸小檗堿為單一成分，測定結(jié)果較為精確，而總黃酮與固含物能從宏觀上評價(jià)藥液性質(zhì)，因此確定鹽

10、酸小檗堿的轉(zhuǎn)移率、總黃酮的轉(zhuǎn)移率、固含物降低率所占權(quán)重比例分別為 40、30、30.綜合評分=鹽酸小檗堿轉(zhuǎn)移率/最大鹽酸小檗堿轉(zhuǎn)移率×40+總黃酮轉(zhuǎn)移率/最大總黃酮轉(zhuǎn)移率×30+固含物降低率/最大固含物降低率×30.取清腦復(fù)神液浸漬提取液 250 mL,共 9 份，設(shè)計(jì) L9（34） 正交試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表 1,方差分析見表 2.由直觀分析可知，影響活性炭吸附工藝因素的順序依次為 ACB;方差分析結(jié)果表明因素 A對活性炭吸附有顯著的影響，最佳工藝為 A1B1C2,即活性炭用量 0.1%、溫度為常溫、吸附時(shí)間 20 min.2.4.2 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)上述

11、篩選的結(jié)果重新進(jìn)行 3次試驗(yàn)，驗(yàn)證工藝的穩(wěn)定性，得到鹽酸小檗堿的轉(zhuǎn)移率分別為 83.24%、86.15%、83.01%,總黃酮的轉(zhuǎn)移率分別為 81.52%、83.82%、82.62%,固含物降低率分別為 10.60%、12.27%、12.90%.說明本工藝穩(wěn)定、合理、可行。2.5 陶瓷膜孔徑的篩選取經(jīng)活性炭預(yù)處理的清腦復(fù)神液浸漬提取液18 L,平行 3 組，每組 6 L,連接過濾裝置，控制壓力 0.1 MPa,溫度室溫，分別用孔徑為 50、100、200nm 的陶瓷膜進(jìn)行濾過，結(jié)果見表 3.結(jié)果表明，藥液經(jīng) 3 種孔徑陶瓷膜濾過后固含物降低率相近，而采用 200 nm 的微濾膜時(shí)，鹽酸小檗堿、

12、總黃酮的轉(zhuǎn)移率較高，平均體積流量較大，膜污染度相對較低，故選擇孔徑為 200 nm 的陶瓷膜進(jìn)行濾過。膜污染度=（膜前純水通量-膜后純水通量）/膜前純水通量2.6 濾過工藝參數(shù)優(yōu)化。2.6.1 壓力考察 取經(jīng)活性炭預(yù)處理的清腦復(fù)神液浸漬提取液 18 L,平行 3 組，每組 6 L,連接濾過裝置，用孔徑為 200 nm 的陶瓷膜進(jìn)行濾過，溫度為室溫，分別控制壓力為 0.10、0.15、0.20 MPa,結(jié)果見表 4.隨著壓力的升高對濾過的體積流量及膜污染度影響不大，當(dāng)壓力為 0.10 MPa 時(shí)，鹽酸小檗堿、總黃酮轉(zhuǎn)移率、固含物降低率均較高，而當(dāng)壓力達(dá)到 0.20 MPa 時(shí)，總黃酮轉(zhuǎn)移率降低較

13、多，同時(shí)壓力為 0.10 MPa 時(shí)，在操作過程中也更容易操作，故選擇微濾壓力為 0.10 MPa.2.6.2 溫度考察 取經(jīng)活性炭預(yù)處理的清腦復(fù)神液浸漬提取液 18 L,平行 3 組，每組 6 L,連接濾過裝置，用孔徑為 200 nm 的陶瓷膜進(jìn)行濾過，壓強(qiáng)為 0.10 MPa,分別控制溫度為 20、30、40 ，結(jié)果見表 5.結(jié)果表明，隨著溫度的升高對濾過的體積流量及膜污染度影響較大，對固含物的降低率影響較小，當(dāng)溫度升高到 40 時(shí)，鹽酸小檗堿、總黃酮轉(zhuǎn)移率較高，故選擇微濾溫度為 40 。2.6.3 濾液收集量的考察 取經(jīng)活性炭預(yù)處理的清腦復(fù)神液浸漬提取液 6 L,連接過濾裝置，用孔徑為2

14、00 nm的陶瓷膜進(jìn)行濾過，控制壓力為0.1 MPa,溫度為 40 ，至收集的濾液體積為原體積 85%左右時(shí)，加入相當(dāng)于原體積 15%的 10%乙醇至儲(chǔ)液罐中，繼續(xù)濾過，至收集的濾液與原體積相同時(shí)，取樣（等體積濾液，A）待測，計(jì)算轉(zhuǎn)移率。經(jīng)儲(chǔ)液罐中加入相當(dāng)于原體積25%的10%乙醇，繼續(xù)濾過，至收集的濾液相當(dāng)于加入乙醇的量時(shí)，取樣（1.25倍體積濾液，B）待測，計(jì)算轉(zhuǎn)移率。同法繼續(xù)濾過，得到 1.5 倍體積濾液（C），2 倍體積濾液（D），3 倍體積濾液（E），結(jié)果見表 6.結(jié)果表明，當(dāng)濾液收集量達(dá)原體積 1.25 倍時(shí)，藥液中的指標(biāo)已基本上轉(zhuǎn)移到濾液中，繼續(xù)濾過的意義不大，故可確定濾液收集量

15、為 1.25 倍于原體積時(shí)即可停止濾過。2.6.4 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)上述優(yōu)選的過濾工藝，即采用孔徑為 200 nm 的陶瓷膜，控制壓力 0.1 MPa,溫度 40 ，濾液收集量為原體積的 1.25 倍。進(jìn)行 3次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到鹽酸小檗堿的轉(zhuǎn)移率分別為94.28%、96.03%、94.49%,總黃酮的轉(zhuǎn)移率分別為99.24%、97.99%、98.62%,固含物的降低率分別為5.29%、5.04%、5.16%.說明本工藝穩(wěn)定、合理、可行。2.7 陶瓷膜通透量的再生與恢復(fù)采用不同的清洗方法循環(huán)沖洗膜管，再用水洗凈膜管內(nèi)的試劑，然后測定膜通量。不同清洗方法結(jié)果見表 7.結(jié)果表明，采用表面活性劑清洗的方法

16、膜通量恢復(fù)率低，而先采用 NaOH 沖洗，再用HNO3沖洗的方法與先采用 NaOH 加 NaClO 清洗，再采用 HNO3沖洗的方法膜通量恢復(fù)率都大于85%,且兩者接近。故選擇先采用 NaOH 循環(huán)沖洗30 min,再用 HNO3循環(huán)沖洗 30 min 的膜清洗方法。膜通量恢復(fù)率=清洗后膜純水通量/膜初始純水通量。2.8 靜置工藝與微濾工藝比較。采用傳統(tǒng)的靜置工藝和本實(shí)驗(yàn)所篩選的微濾工藝分別對清腦復(fù)神液進(jìn)行精制，對其指標(biāo)成分、生產(chǎn)工時(shí)及不溶性微粒進(jìn)行比較，結(jié)果見表 8.結(jié)果表明，采用微濾工藝與靜置工藝所得到的清腦復(fù)神液的鹽酸小檗堿與總黃酮的質(zhì)量濃度相似，但采用微濾工藝明顯縮短了工時(shí)，提高了效率

17、，同時(shí)經(jīng)微濾工藝得到的藥液的不溶性微粒明顯比靜置工藝得到的藥液降低了，故采用微濾工藝替代清腦復(fù)神液原有的靜置工藝是可行的。3 討論中藥現(xiàn)代化的重要內(nèi)容之一就是生產(chǎn)過程中的提取濃縮、分離純化等關(guān)鍵單元技術(shù)的現(xiàn)代化。清腦復(fù)神液的現(xiàn)有精制工藝是采用靜置的方法讓雜質(zhì)沉淀出來，以提高藥液澄清度的，其靜置時(shí)間長達(dá) 15 d.該工藝存在生產(chǎn)工時(shí)長，生產(chǎn)效率低等問題。膜分離具有分離效率高、分離過程無相變化、能耗低，對熱敏性、保味性物質(zhì)的分離尤為適用，根據(jù)材質(zhì)可分為有機(jī)膜、無機(jī)膜及金屬膜等。陶瓷膜為無機(jī)膜的一種，主要是由 Al2O3、ZrO2、TiO2和 SiO2等無機(jī)材料制備的具有高效分離功能的薄膜材料，具有

18、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗微生物能力強(qiáng)、耐高溫、耐化學(xué)侵蝕等特點(diǎn)19-20.考慮到清腦復(fù)神液的溶劑為 10%20%乙醇，對有機(jī)膜材質(zhì)有一定的溶蝕性能，故本實(shí)驗(yàn)采用陶瓷膜進(jìn)行濾過實(shí)驗(yàn)研究。膜分離前藥液的預(yù)處理是指在原藥液過膜前采用適當(dāng)?shù)姆椒?，以改變藥液或溶質(zhì)的性質(zhì)，或去除一些較大的懸浮粒子或膠狀物質(zhì)，還可以改變?nèi)芤旱?pH 值以脫除一些能與膜互相作用的溶質(zhì)，在一定程度上減輕膜污染的程度21.膜分離前藥液的預(yù)處理一般會(huì)采用離心、濾過及活性炭吸附等方法進(jìn)行處理，但考慮到本品生產(chǎn)工藝未最終滅菌，雖然本品含有乙醇，但藥液仍可能在生產(chǎn)過程中會(huì)被一些微生物污染，故采用活性炭吸附的方法對清腦復(fù)神液的提取液進(jìn)行預(yù)處理。本實(shí)驗(yàn)最終將傳統(tǒng)的靜置工藝與篩選的微濾工藝所制得的清腦復(fù)神液進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，采用微濾工藝與靜置工藝所得到的產(chǎn)品的鹽酸小檗堿與總黃酮 2 個(gè)指標(biāo)成分的量相似，但經(jīng)微濾工藝得到的藥液的不溶性微粒明顯低于靜置工藝得到的藥液，同時(shí)采用微濾工藝明顯縮短了工時(shí)，提高了效率，能解決目前生產(chǎn)