纳滤技术在中药制药行业应用中的研究进展

纳滤技术在中药制药行业应用中的研究进展

王云素1,王云超2

1.保定市异地就医服务中心 河北省保定市，071000  2.石家庄以岭药业股份有限公司 河北石家庄050000

摘要：近年来，膜分离技术在中药行业中的应用越来越突出，本文主要介绍纳滤技术在中药成分分离中的应用特点进而文牧野。基于国内外有关文献，对纳滤技术在中药多糖、黄酮、生物碱等有效成分的提取和浓缩、中药制剂除杂中的应用进行综述，并对相应的改善方法进行探讨。

关键词：纳滤技术；中药制药；应用

引言

膜分离技术是利用膜间的能量差异或化学位差作为驱动力，分离、提纯、浓缩混合液中的双组分或多组分。按膜的孔隙大小可划分为：微滤、超滤、纳滤、反渗滤。纳滤技术在制药、食品、医疗等领域得到了广泛的应用，其表面的电荷作用在低分子有机物和无机盐上有很好的分离效果。所以探讨纳滤技术在中药制药行业应用中的研究进展，也更有现实意义。

一、纳滤分离模型

（一）溶解—扩散模型

在此模型中，所有的溶质和溶剂都溶于无孔均质薄膜的表面，并在化学位的推动下，由薄膜的一端向另一端以分子扩散的形式传播，直到穿过薄膜。但是，这种方法也有一些不足之处，例如：薄膜的表面有许多孔隙，以及溶剂和溶质会从这些孔隙中穿过。

（二）细孔模型

该模型假设多孔膜具有均匀的微孔结构，而溶质是一个刚性的球形，孔径对通过的溶质几乎没有任何影响。通过研究膜的孔隙结构和粒径，可以得到膜参数以及阻隔率与渗透速度之间的关系。相反，通过对薄膜的透过率和渗透速度的测量，可以获得其结构参数。但该模型忽视了孔壁的影响，只对空隙阻力进行了修正，从而能够较好地预报出中性溶质的纳滤膜分离模型。

（三）电荷模型

固定电荷模型最初是由特雷尔、米耶、西弗斯等人提出，因此也被称作特雷尔-迈耶-席弗斯（TMS)模型，该模型假定薄膜是一种具有均一电荷分布、贡献相等的凝胶相，能够较好地描述纳滤膜的道南效应。TMS模型假定，在薄膜中任何一个方向上，离子浓度和电势都是均匀分布的，而在空间电荷模型中，这两种模型都是沿径向和轴向分布的，所以可以将其视为后者的简化。

（四）静电排斥和立体位阻模型

纳滤分离并不是纯粹的孔径截留，而是由多个不同的影响所造成的。在多糖的中性介质中，以微孔模型或溶解-扩散模型为主要的分离模型。在生物碱组分的分离中，既要考虑静电排斥作用，也要考虑筛分作用。对现有纳滤技术在中药制药中的应用进行分析，将有助于理顺中药的纳滤膜机理，提高其应用范围。

二、纳滤技术在中药有效成分中的分离应用

（一）酚酸中药

酚酸类化合物中大部分都含有酚羟基，在加热时易发生氧化和分解，使含酚类化合物的制剂工艺参数难以掌握，影响了产品的一致性。宋晓春等利用200 Da纳滤技术对当归水进行浓缩，阿魏酸的漏失率只有0.1%，而在保持微量的同时，还能将Na+、K+等价态的无机盐从水中去除；Gyselinck等利用超滤-纳滤技术对汉鱼腥草和鼠尾草进行了浓缩，结果表明，纳滤法对两种浓缩液的游离能力均有92.9%和90.1%，具有良好的分离和富集能力；李存玉等通过对丹参萃取过程中的酚酸组分的保留率进行比较，结果表明，经纳滤法浓缩后，各酚酸组分的含量没有显著改变，在浓缩热敏性组分上具有显著的优越性，可以取代传统的热浓缩法；周锦珂等人发现，丹酚酸B的保存率比传统的纳滤法提高了10多倍，浓缩时间缩短了一半。纳滤技术在中草药中具有显著的优势，具有广阔的应用前景，可以合理利用中药资源，促进绿色、环保、节能、减排。

（二）生物碱

NF2纳滤膜的截留率可达81.94%，浓缩倍数可达10.1倍，且操作简便、效果好。纳滤技术是一种以植物为原料，提取生物碱类成分，制备原料药的清洁生产工艺，全流程都比较高效，而且节约能源，无二次污染。纳滤膜分离技术除了受到化学势差的控制外，还受到电位梯度的影响。在酸性条件下，生物碱组分的解离态从溶液内向膜面界面层的浓度降低，组分的截留能力增加，这与溶解-扩散模型相一致。在Donnan效应的影响下，随著纳滤时间的延长，越来越多的解离态生物碱会使薄膜的表面有效电荷浓度减少，膜的通透性也会随之提高。

（三）多糖

根据三种物质的荷电状态、溶解程度、分子量等因素，可以将过滤和电荷作用结合起来。但不同的多糖分子质量存在较大的差别，筛分是主要作用。纳滤技术对葡萄糖、乳糖麦芽糖等中性多糖的吸附，主要是根据细孔模型中所描述的膜孔隙对中性溶质的位阻作用，研究中性糖子量对孔隙大小的影响。时浩等选择了对纳滤效果较差的寡糖，采用标准薄膜测定了其孔径和糖分的截留率曲线，并利用曲线标定了不同的孔径。而在随后的试验中，当纳滤膜具有一定的孔径时，可以根据其糖分子质量和截留率的变化来判定其性能。

三、联用技术

（一）纳滤与吸附技术联用

程文娟等以大孔树脂为原料，利用膜分离和大孔树脂法对茶叶皂素进行了纯化，经纳滤浓缩，得到了62.1%和79%的纯化效果，再经XAD7HP大孔树脂纯化，得到了55.3%和95%的纯度。

（二）组合式膜分离

张赛男等将微滤、超滤、纳滤、反渗透膜相结合，对浓缩玫瑰茄花色素的优化组合进行研究，结果表明：UH100与NSO27复合膜结合后，具有更高的成分率。采用复合膜分离技术组成的连续动力学综合体系，可将分离、除杂、浓缩结合起来，可大大提高企业的经济效益。

（三）纳滤技术与其它技术耦合

李存玉等通过充氮-纳滤耦合技术对消癌平注射液进行了优化，使产品中的绿原酸和总酚酸的氧化分解得到了较好的控制，且具有较好的重现性，能有效地提高产品的利用率。

四、纳滤技术在中药制药行业中的应用问题和解决措施

纳滤膜具有其独特的优点，但纳滤技术在中药制药中的应用还不够深入，因而暴露出其缺陷：第一，中药制剂中所含的大分子杂质含量较高，容易堵塞膜孔，导致膜污染，膜通量下降；第二，在中药行业，膜分离技术缺少系统的理论支持，没有一套完整的分离工艺和工艺参数，也没有配套的膜设备；第三，膜和液体的相容性问题，会导致薄膜材料的脱落，从而影响到注射剂的安全；第四，低成本、耐污染、高通量的薄膜材料还需要进一步的开发。针对以上问题，可以从溶液、膜性质、操作工艺三个方面进行研究，以期合理利用中药资源，提高经济效益和生态效益。药液浓度、酸碱度、温度等因素会影响纳滤的分离和纯化，活性组分的传递速率与液体的浓度成反比例，与温度和压力成正比；膜污染的阻塞概率与溶液的浓度、溶液温度呈反比关系。因此，在加入筛分作用的情况下，调整溶液的特性，改善其与薄膜的道南作用，并将其与滤膜的作用结合起来，就能将目标产品分离。另外，溶液的浓度太高会引起浓差极化，使活性组分的迁移速率和膜通量减小，而溶液中的离子浓度增加会使膜表面的有效电荷密度减小，膜的孔隙变大，截留率减小，而温度的上升会使膜的粘稠度减小，从而减小膜的污染。可以采用膜表面修饰技术制备耐污染、通量高的纳滤膜，从而降低膜污染。通过优化工艺，优化纳滤液的工艺参数，可以有效地提高萃取率。由于中药成分比较复杂，采用适当的分级预处理方法，可以有效地减少由于沉淀而产生的污染。

结束语

纳滤分离模型包括溶解—扩散模型、细孔模型、电荷模型以及静电排斥和立体位阻模型，在中药制药行业，纳滤技术也可以对中药有效成分进行分离，比如在酚酸中药、生物碱和多糖等成分中，纳滤技术的应用效果都比较明显。而且也可以将纳滤技术与吸附技术和其它技术进行联用和耦合，使纳滤技术发挥出更大的价值。

参考文献

[1]王晓琳,涂丛慧,方彦彦,等.纳滤膜孔结构、荷电性质、分离机理及动电性质研究进展[J].膜科学与技术,2011,31(3):127-134.

[2]宋晓春,王继龙,魏舒畅,等.超滤-纳滤集成技术纯化、浓缩当归水提取液的工艺考察[J].中国实验方剂学杂志,2016,22(3):13-15.

[3]李存玉,马赟,陈涛,等.基于纳滤分离优势优化丹参注射液的生产浓缩工艺[J].国际中医中药杂志,2016,38(6):543-545.