陶瓷膜分離技術(shù)在中藥口服液中的應用
行業(yè)動態(tài)
清腦復神液收載于衛(wèi)生部頒布的藥品標準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。目前，其精制工藝為靜置15d，該工藝存在生產(chǎn)工時長，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低等缺點。
膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，以外界能量或化學位差為推動力，對混合物中特定組分實現(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，已廣泛用于食品、化工、生物、制藥等領域。近年來，膜分離技術(shù)也廣泛應用于中藥口服液的研究與生產(chǎn)中。然而在實際操作過程中，由于中藥提取液組分復雜，往往含有較多的雜質(zhì)成分，直接運用膜分離技術(shù)會造成膜污染加劇，從而引起膜通量的顯著下降。
清腦復神液的溶劑為10%～20%乙醇，對有機膜材質(zhì)有一定的溶蝕性能，故本實驗采用陶瓷膜分離技術(shù)，對其精制工藝進行再評價研究。并用活性炭吸附的方法對過濾前藥液進行預處理，以減少對陶瓷膜的污染，同時對過濾壓力、溫度、藥液收集量等進行考察，優(yōu)化過濾工藝參數(shù)，以解決清腦復神液目前生產(chǎn)工時長、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用提供示范性研究。
1 儀器與試藥
FA2004分析電子天平；DZF-6050A真空烘干箱；HH-S6電熱恒溫水浴鍋；APLD-90液體攪拌機；UV230Ⅱ高效液相色譜儀，大連依利特分析儀器有限公司；YT600-1J蠕動泵；UV2300紫外可見分光光度計；陶瓷膜，50、100、200nm；耐震壓力表。
活性炭（批號20120927）、十二烷基苯磺酸鈉（批號2014093001）、次氯酸鈉（批號2014122301）、氫氧化鈉（批號2014090201）；鹽酸小檗堿對照品（質(zhì)量分數(shù)＞98%，批號110713-201212）、蘆丁對照品（批號100080-200707，質(zhì)量分數(shù)＞98%）；清腦復神液浸漬提取液，由實驗室依據(jù)清腦復神液的浸漬提取工藝提取所得，批號20150301；清腦復神液，由實驗室依據(jù)清腦復神液的傳統(tǒng)精制工藝制得，批號140340、140345、140346；清腦復神液，由實驗室依據(jù)篩選的精制工藝制得，批號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 鹽酸小檗堿的測定
2.1.1 色譜條件
SinoChrom ODS-BP 色譜柱（200mm×4.6mm，5μm）；流動相為乙腈-0.05mol/L磷酸二氫鉀溶液（50：50）（每100毫升中加十二烷基硫酸鈉0.4g，再以磷酸調(diào)節(jié)pH值為4.0）；檢測波長為345nm，進樣量10μL。
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
精密量取清腦復神液20.0mL，加石油醚（60～90℃）20mL萃取，揮干溶劑，精密加入甲醇-鹽酸（100：1）的混合溶液10.0mL，稱定質(zhì)量，超聲處理（功率250W，頻率40kHz）30min，放冷，再稱定質(zhì)量，用甲醇-鹽酸（100：1）補足減失的質(zhì)量，搖勻，過濾，取續(xù)濾液，即得。
2.1.4 線性關系考察
精密量取鹽酸小檗堿對照品溶液0.5、1、2、4、6、8、10μL，按照“2.1.1”項下色譜條件進樣，測定峰面積。以峰面積為縱坐標（Y），鹽酸小檗堿進樣量為橫坐標（X），繪制標準曲線，得回歸方程為Y=1955X-26.26，R2=0.999，表明鹽酸小檗堿在0.03～0.60μg與峰面積呈良好線性關系。
2.1.5 樣品測定
分別精密吸取鹽酸小檗堿對照品溶液、供試品溶液各10μL，注入液相色譜儀測定，計算，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60.02μg/mL的對照品溶液。
2.2.2 供試品溶液的制備
精密量取清腦復神液3.0mL于10mL量瓶中，加60%乙醇稀釋至刻度，搖勻，即得。
2.2.3 標準曲線的繪制
精密吸取“2.2.1”項下的對照品溶液0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，分別置10mL量瓶中，各加0.1mol/L三氯化鋁溶液2mL，1mol/L醋酸鉀溶液3mL，加60%乙醇至刻度，搖勻，放置30min，以相應試劑為空白。于420nm波長處測定吸光度（A）值，以A值為縱坐標（Y）、質(zhì)量濃度為橫坐標（X），繪制標準曲線。得線性回歸方程為Y=28.77X+0.0052，R2=0.999，表明蘆丁在3.0010～30.0100μg于A值線性關系良好。
2.2.4 樣品測定
精密量取1mL供試品溶液置于10mL量瓶中，照“2.2.3”項下的方法，自“加0.1mol/L三氯化鋁溶液2mL”起，在420nm處依法測定A值，計算，即得。
2.3 固含物的測定
按《中國藥典》2010年版附錄XA[12]規(guī)定的浸出物測定方法進行測定，稱定質(zhì)量并計算。
2.4 活性炭吸附預處理
活性炭吸附在中藥中的應用非常廣泛，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行考察，有助于進一步提高中藥的質(zhì)量和安全性，同時減少對陶瓷膜的污染。
2.4.1 正交試驗優(yōu)化活性炭吸附工藝
據(jù)文獻報道，活性炭用量、吸附溫度以及吸附時間是影響活性炭吸附工藝的主要因素，故選取活性炭用量（A）、吸附溫度（B）和吸附時間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個指標成分的綜合評分為評價指標。由于鹽酸小檗堿為單一成分，測定結(jié)果較為 ，而總黃酮與固含物能從宏觀上評價藥液性質(zhì)，因此確定鹽酸小檗堿的轉(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。取清腦復神液浸漬提取液250mL，共9份，設計L9（34）正交試驗，試驗設計與結(jié)果如下表所示：
方差來源 | 離差平方和 | 自由度 | F值 | 顯著性 |
A | 1192.8668 | 2 | 30.3304 | P＜0.05 |
B | 82.5624 | 2 | 2.9903 | |
C | 125.9408 | 2 | 3.2022 | |
D（空白） | 39.3291 | 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A＞C＞B；方差分析結(jié)果表明因素A對活性炭吸附有顯著的影響，較佳工藝為A1B1C2，即活性炭用量0.1%、溫度為常溫、吸附時間20min。
2.4.2 驗證試驗
根據(jù)上述篩選的結(jié)果重新進行3次試驗 ，驗證工藝的穩(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)活性炭預處理的清腦復神液浸漬提取液18L，平行3組，每組6L，連接過濾裝置，控制壓力0.1MPa，溫度室溫，分別用孔徑為50、100、200nm的陶瓷膜進行過濾。結(jié)果表明，藥液經(jīng)3種孔徑陶瓷膜過濾后固含物降低率相近，而采用200nm的微濾膜時，鹽酸小檗堿、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200nm的陶瓷膜進行過濾。膜污染度=（膜前純水通量-膜后純水通量）/膜前純水通量。
2.6 過濾工藝參數(shù)優(yōu)化
2.6.1 壓力考察
取活性炭預處理的清腦復神液浸漬提取液18L，平行3組，每組6L，連接過濾裝置，用孔徑為200nm的陶瓷膜進行過濾，溫度為室溫，分別控制壓力位0.10、0.15、0.20MPa。隨著壓力的升高對過濾的體積流量及膜污染度影響不大，當壓力為0.10MPa時，鹽酸小檗堿、總黃酮轉(zhuǎn)移率、固含物降低率均較高，而當壓力達到0.20MPa時，總黃酮轉(zhuǎn)移率降低較多，同時壓力為0.10MPa時，在操作過程中也更容易操作，故選擇微濾壓力為0.10MPa。
2.6.2 溫度考察
取經(jīng)活性炭預處理的清腦復神液浸漬提取液18L，平行3組，每組6L，連接過濾裝置，用孔徑為200nm的陶瓷膜進行過濾，壓強為0.10MPa，分別控制溫度為20、30、40℃。結(jié)果表明，隨著溫度的升高對過濾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，當溫度升高到40℃時，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)活性炭預處理的清腦復神液浸漬提取液6L，連接過濾裝置，用孔徑為200nm的陶瓷膜進行過濾，控制壓力為0.1MPa，溫度為40℃，至收集的濾液體積為原體積85%左右時，加入相當于原體積15%的10%乙醇至儲液罐中，繼續(xù)過濾，至收集的濾液與原體積相同時，取樣（等體積濾液，A）待測，計算轉(zhuǎn)移率。經(jīng)儲液罐中加入相當于原體積25%的10%乙醇，繼續(xù)過濾，至收集的濾液相當于加入乙醇的量時，取樣（1.25倍體積濾液，B）待測，計算轉(zhuǎn)移率。同法繼續(xù)過濾，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)果表明，當濾液收集量達原體積1.25倍時，藥液中的指標已基本上轉(zhuǎn)移到濾液中，繼續(xù)過濾的意義不大，故可確定濾液收集量為1.25倍于原體積時即可停止過濾。
2.6.4 驗證試驗
根據(jù)上述優(yōu)選的過濾工藝，即采用孔徑為200nm的陶瓷膜，控制壓力0.1MPa，溫度40℃，濾液收集量為原體積的1.25倍。進行3次驗證試驗，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
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。結(jié)果表明，采用表面活性劑清洗的方法膜通量恢復率低，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，膜通量恢復率都大于85%，且兩者接近。故選擇先采用NaOH循環(huán)沖洗30min，再用HNO3循環(huán)沖洗30min的膜清洗方法。
膜通量恢復率=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)的靜置工藝和本實驗所篩選的微濾工藝分別對清腦復神液進行精制，對其指標成分、生產(chǎn)工時及不溶性微粒進行比較。結(jié)果表明，采用微濾工藝與靜置工藝所得到的清腦復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，提高了效率，同時經(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、分離純化等關鍵單元技術(shù)的現(xiàn)代化。清腦復神液的現(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，其靜置時間長達15d。該工藝存在生產(chǎn)工時長，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)可分為有機膜、無機膜及金屬膜等。陶瓷膜為無機膜的一種，主要是由Al2O3、ZrO2、TiO2和SiO2等無機材料制備的具有高效分離功能的薄膜材料，具有化學穩(wěn)定性好、機械強度大、抗微生物能力強、耐高溫、耐化學侵蝕等特點?？紤]到清腦復神液的溶劑為10%～20%乙醇，對有機膜材質(zhì)有一定的溶蝕性能，故本實驗采用陶瓷膜進行過濾實驗研究。
膜分離前藥液的預處理是指在原藥液過膜前采用適當?shù)姆椒ǎ愿淖兯幰夯蛉苜|(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?/span>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。膜分離前藥液的預處理一般會采用離心、過濾及活性炭吸附等方法進行處理，但考慮到本品生產(chǎn)工藝未滅菌，雖然本品含有乙醇，但藥液仍可能在生產(chǎn)過程中會被一些微生物污染，故采用活性炭吸附的方法對清腦復神液的提取液進行預處理。
本實驗將傳統(tǒng)的靜置工藝與篩選的微濾工藝所制得的清腦復神液進行了比較，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個指標成分的量相似，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，同時采用微濾工藝明顯縮短了工時，提高了效率，能解決目前生產(chǎn)工時長、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低等問題。但為了保證本工藝與原工藝的一致性，后續(xù)還需對其藥效進行研究。
