ZrO2陶瓷膜精制增液复方水提液的膜过程研究

黄敏燕，潘林梅，郭立玮

(南京中医药大学中医药研究院，江苏南京 210029)

ZrO2陶瓷膜精制增液复方水提液的膜过程研究

黄敏燕，潘林梅，郭立玮*

(南京中医药大学中医药研究院，江苏南京 210029)

陶瓷膜;增液汤复方水提液;微滤通量;指标性成分;固含物

目的:研究ZrO2陶瓷膜澄清增液汤复方水提液的膜过程，进一步优化膜工艺参数。方法:从微滤通量、指标性成分透过率、固含物去除率等角度考察不同孔径的ZrO2膜对微滤过程的影响，同时为了能精确观察指标性成分透过率的动态变化，将实验设为分多次取样。结果:对于增液汤复方水提液，0.2 μm ZrO2微滤膜较为适用。其渗透通量衰减较平缓，最终的稳定通量达到172.8 L/(m2·h);指标性成分透过率在微滤中期略有波动，但其平均透过率达96.5%;固含物去除率为20%左右。结论:充分掌握中药水提液复杂微滤过程的动态变化规律对提高通量、成分透过率等具有重要意义。

膜分离技术在中药分离中有着独特的优势，首先它是以传统的水煎液为原料液;其次它根据有效成分分子量特征进行“集群筛选”［1］;同时分离条件容易把握，操作简便，物理筛分对原药液影响很小，能保持水煎液的一般特性。尤其在工业化生产中，无机膜与有机膜相比，更显示了耐高温、耐化学腐蚀、耐细菌和强度高等优点，从而使它在许多方面有着潜在的应用优势。

增液汤系经典名方，来自清·吴鞠通之《温病条辨》，由玄参、麦冬、生地3味中药组成。本实验以增液汤复方水提液为研究体系，应用膜分离技术，从微滤前后指标性成分含量、固含物变化等角度，考察了0.2 μm ZrO2、50 nm ZrO2两种不同孔径的无机陶瓷膜对增液汤的微滤过程。

1 实验材料

药材:玄参、麦冬、生地黄，均购自安徽省亳州市中药饮片厂，经鉴定均符合中国药典2005版(一部)有关项下的规定。

仪器:膜及膜组件:内压管式陶瓷微滤膜(南京工业大学膜科学技术研究所)，膜孔径0.2 μm，50 nm膜材质ZrO2。膜组件为不锈钢材质。HPLC:Waters515双泵、2497双波长紫外检测器，WDL-95色谱工作站(大连化学物理研究所生产)。ShimahzhulibrorAEL-40SM电子天平(十万分之一)。

2 实验方法

2.1 增液汤的制备药材按处方配比各称取一定量，加10倍水煎煮，沸腾2 h后过滤得一煎滤液;药渣中加入8倍量水，沸腾1.5 h后过滤得二煎滤液，合并滤液。

2.2 微滤过程取上述滤液置于无机陶瓷膜微滤机以错流方式进行循环微滤，并在微滤开始、微滤液体积为原液总体积的1/9、2/9、3/9(微滤中期)、4/9、5/9及6/9(微滤结束)时取渗透液留样。实验操作条件如下:平均操作压力为0.15 MPa，膜表面速度为3 m/s，温度为(50±2)℃。

2.3 定量分析方法

2.3.1 哈巴俄苷含量的HPLC法测定［2］在增液汤方中玄参为君药，同时根据文献［2］的报道，故将玄参中的哈巴俄苷作为增液汤的含量测定指标。

色谱条件与系统适用性试验用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;甲醇-1%冰醋酸(60∶40)为流动相;检测波长为278 nm。理论板数按哈巴俄苷峰计算应不低于6 000，两个相邻色谱峰的分离度应大于1.5。

对照品溶液的制备精密称取哈巴俄苷对照品适量，加30%甲醇制成每毫升含10 μg的哈巴俄苷溶液，即得。

供试品溶液的制备精密量取装量差异检查项下的本品10 mL，置25 mL量瓶中，用30%甲醇稀释至刻度;摇匀，即得。

2.3.2 固含物的测定精取各样品溶液25 mL，按2005版《中华人民共和国药典》附录XA规定的浸出物测定方法进行测定，称重并计算。

3 实验结果与讨论

3.1 微滤通量的测定结果不同孔径的ZrO2膜对增液汤复方水提液渗透通量测定结果见图1。

从图1可以看出，对于本体系，0.2 μm孔径的膜初始通量较大，将近220 L/(m2·h)，且其渗透通量的衰减较平缓;但孔径为50 nm的ZrO2陶瓷膜渗透通量衰减极快，污染较严重，图1显示50 nm膜管在10 min内通量下降到160 L/ (m2·h)，并仍有下降的趋势，这可能与膜孔被堵塞导致有效孔隙率下降有关。同时最终的稳定通量也是0.2 μm膜大于50 nm ZrO2膜。

图1 膜通量随时间的变化

3.2 指标性成分的测定结果以往在无机陶瓷膜微滤实验中，只注重微滤结束后的渗透液与未经微滤的原液之间的变化。本实验为了能更精确的反映微滤过程的动态变化，故将实验设计成分别在微滤开始、微滤液体积为原液总体积的1/9、2/9、3/9(微滤中期)、4/9、5/9及6/9(微滤结束)时取渗透液留样。下面两幅图的7个取样点依次表现出了这些动态变化规律(即取样点1代表了微滤开始时的指标性成分的透过率)。

透过率=(渗透液成分含量/原液成分含量)×100%

理论上讲本实验所检测的指标性成分都应透过微滤膜，但实验结果显示两种不同孔径的膜管都有不同程度的损失。微滤一开始时由于微滤装置管路的残留水首先透过膜流出，因此此时测得的指标性成分较少，但随着料液连续不断的透过微滤膜，指标性成分也随之大量被渗透。

图2、图3从各个取样点的透过率角度考察了有效成分的整体透过膜情况。从图中可以发现，0.2 μm ZrO2膜管对指标性成分的透过率略高于50 nm ZrO2膜;从点的变化趋势来看，微滤刚开始时50 nm孔径膜明显低于0.2 μm孔径膜，随着微滤的进行两者的透过率差异逐渐缩小，但同时也发现0.2 μm ZrO2膜的哈巴俄苷透过率除微滤初始点外在微滤中期附近有最低点，而50 nm ZrO2膜的变化较平缓。为了弄清微滤中期是否产生某种微观变化，故又在该点处取截留液观察，结果发现0.2 μm ZrO2膜在微滤中期截留液中哈巴俄苷的浓度显著高于渗透液，甚至与原液中浓度相近(C原液=9.728 μg/mL、C渗透液=9.236 μg/mL、C截留液=9.637 μg/mL)，而50 nm孔径膜未发现此现象(C原液=9.768 μg/ mL、C渗透液=9.670 μg/mL、C截留液=9.510 μg/mL)。其原因可能是膜表面局部溶质浓度增加引起的边界层流体阻力的增加，从而有部分指标性成分被膜表面的沉积物截留，导致此时截留液中有效成分浓度增大。这种变化趋势还有待进一步探讨研究。

图20.2 μm ZrO2微滤后哈巴俄苷的透过率(n=3)

图350 nm ZrO2微滤后哈巴俄苷的透过率(n=3)

3.3 固含物的测定结果增液汤复方经0.2 μm和50 nm的ZrO2陶瓷膜微滤后，固含物的去除率依次约为20%、12%左右，结果见表1。

固含物去除率=(渗透液固含量/原液固含量)×100%

增液汤复方水提液经0.2 μm、50 nm ZrO2膜微滤后都有较好的去除固含物的作用，表明无机陶瓷膜对本中药体系有不错的精制效果。但两者的固含物去除率以0.2 μm ZrO2膜高于50 nm ZrO2膜，且两者的变化趋势与指标性成分的透过率相似。由此表明膜过程存在着较复杂的现象，不同孔径、不同材质的微滤膜都有可能影响微滤效果，如膜表面的吸附作用，膜面污染层的截留作用等。

表1 不同孔径的ZrO2微滤后固含物去除率测定结果

4 结论

0.2μm孔径的ZrO2陶瓷膜对增液汤复方水提液具有较好的分离效果:有效成分的平均转移率高达96.5%，最终稳定渗透通量达172.8 L/(m2·h)，膜清洗较简便，而50 nm ZrO2膜孔径易堵塞，一般的物理清洗很难恢复，必须借助化学清洗如清洗剂。

采用分若干个实验点观察不同孔径的ZrO2膜对指标性成分透过率、固含物去除率等的变化趋势，更全面的掌握复杂的微滤过程，为提高渗透液中有效成分提供依据。如对于本实验体系可在0.2 μm ZrO2膜微滤中期适当增大流速或在工厂生产中将此点设为加料液点，从而能减少悬浮物的沉积、减轻渗透阻力、有利于有效成分的透过。

［1］郭立玮.中药膜分离领域的科学与技术问题［J］.膜科学与技术，2003，23(4):209-213.

［2］邓作敏，陈登丰，林毅宏.增液口服液的含量测定与临床研究［J］.中成药，2003，25(7):604.

R284.1

B

1001-1528(2010)03-0495-03

2009-02-15

国家科技部“十一五”支撑项目(2006BAI06A04-04)

黄敏燕(1985－)，女，硕士研究生，研究方向:药物新剂型与新技术。Tel:13770965594 E-mail:huangminyan616@163.com

*通讯作者:郭立玮，E-mail:guoliwei815@yahoo.com.cn