膜分離技術(shù)在植物提取中的應用

1、膜分離技術(shù)在植物提取中的應用簡述：傳統(tǒng)植物提取有效成分的主要工藝技術(shù)有溶劑提取法（如浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、 連續(xù)回流提取法等）和水蒸汽蒸餾法，由于中藥中有在大量的鞣質(zhì)、蛋白、淀粉、樹脂等大分子物，這些大分子物無藥效，在制作制劑時必須去除，采用傳統(tǒng)技術(shù)提取液需要反復轉(zhuǎn)溶提純濃縮, 生產(chǎn)周期長，增加了染菌的機會, 有效成分受熱破壞，含量降低，多數(shù)成品的雜質(zhì)（鞣質(zhì)、蛋白、淀粉、無機鹽等）超過國家藥典標準，澄清度，穩(wěn)定性等問題均未徹底解決，阻礙了中藥技術(shù)的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和市場推廣。膜分離技術(shù)的出現(xiàn)和工業(yè)化應用使得以上問題得以解決。由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小

2、、可拆分等特點，對不同組成的有機物，根據(jù)有機物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達到最好的膜通量和截留率，進而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運行成本。膜分離技術(shù)在植物提取液精制，濃縮中的應用，優(yōu)化了中藥精制的工藝，縮短了生產(chǎn)周期，提高了制劑的有效成分，節(jié)約了大量的溶劑消耗，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。植物提取液精制濃縮采用膜分離技術(shù)的主要特點：1、 采用超濾技術(shù)去除鞣質(zhì)等雜質(zhì)，可以明顯地提高針劑的澄清度和儲存穩(wěn)定性。2、 由于分離時無相態(tài)變化，因而有利于保存中藥的生物活性及理化穩(wěn)定性。宜于保持原配方中的有效成分。3、 制劑有效成分的可測含量較通常方法高10-100%，因而節(jié)約原料，同時節(jié)省大量

3、溶劑。4、 采用納濾/反滲透或反滲透技術(shù)低溫濃縮提取料液減少產(chǎn)品破壞，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。5、 工藝流程及生產(chǎn)周期短，操作簡便宜行。一、超濾澄清技術(shù)的應用在膜分離技術(shù)中，中藥制藥工業(yè)的應用以超濾技術(shù)為主。超濾技術(shù)可將溶液中的物質(zhì)按分子量大小進行分離，中藥及其復方的有效成分，如生物堿、黃酮類、苷類等分子量均較?。ǘ嘣?000 以內(nèi)），而無效成分（通常指蛋白、鞣質(zhì)、樹脂、淀粉等）的分子量較大，結(jié)構(gòu)復雜，通過選擇適宜分子量截留值的超濾膜，可達到選擇性地去除無效成分、保留有效成分的目的，從而減少中藥的服用量，增大制選擇的靈活性，也可增加中藥制劑的穩(wěn)定性。中藥的有效成分絕大多數(shù)是分子量在1000 以下的小分

4、子, 而造成中藥注射液澄清度不良的雜質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)等）和熱原均屬大分子。根據(jù)不同品種選擇合適的超濾膜, 可以有效地將兩者分離, 達到保留有效成分, 去除雜質(zhì)和熱原的目的。超濾技術(shù)的特點：與傳統(tǒng)分離方法相比，超濾技術(shù)具有以下特點：l 過濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物質(zhì)，如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。l 過濾過程不發(fā)生相變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學試劑，無污染，是一種節(jié)能環(huán)保的分離技術(shù)。l 超濾技術(shù)分離效率高，對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。l 超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操

5、作簡便、易于控制和維護。l 有效提高提取液的透光，提高產(chǎn)品品質(zhì)二、納濾/反滲透與反滲透技術(shù)在濃縮中的應用植物提取后往往濃度很低，因此必須利用薄膜蒸發(fā)或真空蒸發(fā)的方法進行濃縮，蒸發(fā)濃縮通常需很長時間，而且能耗大，溫度不易控制，容易引起中藥有效成分的變性分解。采用納濾/反滲透與反滲透濃縮代替蒸發(fā)濃縮過程，溶劑可通過膜而透析，進而提高有效成分濃度，同時充分回用溶劑。納濾/反滲透膜濾除無機鹽和單糖采用切割分子量很小的納濾/反滲透膜（切割分子量約為200500），可以濾除針劑等藥品中的無機鹽和單糖等成分，實現(xiàn)精制的目的。納濾/反滲透/反滲透技術(shù)的特點：h能耗低（唯一驅(qū)動力是壓力）；h膜耐受的條件范圍寬，

6、濃縮倍數(shù)高；h設備結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，操作十分方便，可實現(xiàn)自動化作業(yè)；h常溫濃縮不破壞有效成分，損失率極低（0.1%以下），透析液可回收基本實現(xiàn)零損失；h在濃縮的同時可脫除無機鹽雜質(zhì)，減少產(chǎn)品灰份；上圖簡單地展示了納濾/反滲透濃縮技術(shù)與傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)、冷凍法、反滲透法工藝在除水成本上巨大差別。采用納濾/反滲透濃縮工藝，單位除水成本基本在20 元/噸水以下，而采用薄膜蒸發(fā)單位成本在100 元/噸水左右，相差5 倍之多。納濾/反滲透膜技術(shù)的出現(xiàn)為生物、醫(yī)藥、食品工業(yè)降低生產(chǎn)成本提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了一條捷徑，隨著越來越多的企業(yè)認識到新技術(shù)所帶來的巨大效益及競爭優(yōu)勢，將會有越來多的企業(yè)樂意采用納濾/反滲透膜分離

7、技術(shù)。三、超濾、納濾、反滲透技術(shù)在制藥工業(yè)生產(chǎn)中結(jié)合工藝路線圖料罐2 泵 NF/RO 水通常我們建議在超濾前增加一道微濾作為超濾技術(shù)的預處理，可以更有效地提高超濾的過濾效果。微濾技術(shù)在中藥澄清中現(xiàn)在通常采用陶瓷膜過濾，澄清效果顯著，靜置數(shù)日依然清澈，無沉淀物質(zhì)生成。對于一些中藥產(chǎn)品品質(zhì)要求不是很高，可以直接用50 納米級的微濾無機陶瓷膜進行澄清除雜，繼而采用納濾/反滲透進行濃縮。四、影響過濾效果的因素1、壓力與流量過濾過程中只有當工作壓力達到一定程度，才能使液料中的小分子透膜分離。工作壓力太小時，濾液的產(chǎn)量小，不能滿足正常的生產(chǎn)。而工作壓力太大時，對膜有一定傷害，且會增加極化層的厚度，抵消增壓

8、的增速效果，同時也會把沉積在膜上的沉積層壓實，難以被沖刷，膜孔很快被堵塞，影響過濾效果，此外，每一種濾膜均有其耐壓范圍，使用時應在這個范圍內(nèi)進行。2、提取液的前處理提取液前處理是膜過濾不可缺少的工序，這一點對于中藥特別重要。植物提取液中雜質(zhì)較多，大小不一，會堵塞膜孔。預處理效果好壞，直接影響濾膜的污染程度，系統(tǒng)的生產(chǎn)能力以及濾膜的使用壽命。植物提取液的預處理一般采用高速離心法（微濾前處理）、微濾法（超濾前處理）、調(diào)PH 值、熱處理、冷藏法或多種方法組合進行。近年來發(fā)展起來的絮凝劑法可去除植物提取液中的蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、色素、果膠等有機大分子不穩(wěn)定物質(zhì)，也可用于提取液膜過濾的前處理。3、提取液的溫度

9、溫度升高時可部分克服分子間的作用力，降低粘度。同時也影響膜的工作性能，增加通透性。植物提取液中含有大量的蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)和淀粉等物質(zhì)，它們極易吸附、沉積在濾膜表面，一般料液溫度應控制在室溫范圍（2040，微濾無機陶瓷膜除外），這樣既便于操作，也不會降低濾出液量。此外，溫度過高也會影響濾膜的壽命。4、提取液的濃度提取液濃度直接影響濾速。膜過濾的通量與濃度的對數(shù)呈直線關系。一般來講，隨著藥液濃度的增高，提取液的粘度會升高，膜過濾時形成極化層的時間會縮短，從而使過濾的速度降低、效率也降低。因此在過濾時應注意控制提取液的濃度，多數(shù)認為中提取液進行膜過濾時最高濃度不宜超過有效含量1g/ml。5、濾膜孔徑大小濾膜孔徑大小的選擇應與提取液中目標成分的大小相一致。孔徑過大，則分離效果不好，雜質(zhì)含量過高，影響澄明度和穩(wěn)定性。孔徑過小，有效成分透過率較低，損失較大。6、洗脫量洗脫量的多少影響濾液中