膜分离技术应用于小儿清热利肺口服液的可行性评价

冯敬文， 王四元， 龙晓英， 沈雪梅*

(1.广东药学院中药学院，广东广州 510006;2.广州潘高寿药业股份有限公司，广东广州 511400)

小儿清热利肺口服液为广州潘高寿药业股份有限公司的名牌产品。澄清度是口服液的重要质控指标，因此，提高口服液的澄清度及其稳定性是该产品需要进一步研究的重要课题。使用絮凝剂、澄清剂或沉淀剂虽对产品的澄清有所改善，但外源物的加入对产品有一定的影响。膜分离技术具有节能高效、无相变化、无二次污染等特点，是我国中药制药工业中急需推广的高新技术之一［1］。

目前，国内膜分离技术的应用主要局限于小体积单味药材或较为简单的复方水提液的试验［2～4］，在中药口服液大生产上的实际应用较少。本实验研究的口服液不仅处方含药味多，且剂量大、药液密度大。本实验对不同工艺阶段制得的药液进行放大试验，旨在探索膜分离技术在处理复杂体系中药提取液的效果以及在大生产中应用的可行性。

1 仪器、试剂与试药

1.1 仪器

陶瓷膜过滤设备(合肥世杰膜工程有限责任公司陶瓷膜 SJM-FHM，膜孔径 0.1 μm、0.5 μm，膜面积 0.5 m2);超频振动过滤设备(香港伟思过滤技术公司，纤维聚砜膜，膜孔径0.1 μm，膜面积 1.54 m2，合肥世杰);紫外分光光度仪(UV-2450日本岛津);高效液相色谱仪(LC–20A日本岛津)。

1.2 试剂与试药

乙腈 (色谱纯，迪马公司)，磷酸 (AR)，甲醇 (AR)，三乙铵 (AR)。

绿原酸对照品(中国药品生物制品检定所，批号110753-200413)，盐酸麻黄碱对照品(中国药品生物制品检定所，批号171241-200404)，水质浊度标准物质(中国计量科学研究院);

A药液(药材水提液)、B药液(未加糖浆的总混药液)、C药液(加糖浆的总混药液)，均由潘高寿药业股份有限公司提供，其中B和C药液的制备经过了水提液浓缩、醇沉、收酒浓缩等工艺配制而成的高浓缩药液。

2 试验方法

2.1 成分测定

采用高效液相色谱法测定滤液中绿原酸、盐酸麻黄碱的量。测定条件如下:

2.1.1 色谱条件［5-6］采用 DiamonsiL TM C18柱(5 μm，250 mm×4.6 mm);体积流量1 mL/min。① 检测绿原酸的流动相乙腈－0.4%磷酸水溶液(10∶90);检测波长327 nm;柱温30℃。②检测盐酸麻黄碱的流动相乙腈－0.1%磷酸(含0.1%三乙胺)=5∶95;检测波长207 nm;柱温25℃。

2.1.2 对照品溶液的制备和线性关系考察 ① 精密称取绿原酸对照品(于室温用五氧化二磷干燥24 h)8.14 mg，置20 mL棕色量瓶中，加50%甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，即得对照品贮备溶液。②精密称取盐酸麻黄碱对照品(于室温用五氧化二磷干燥24 h)7.99 mg置50 mL棕色量瓶中，加0.01 moL/L盐酸溶液溶解并稀释至刻度，摇匀，得对照品贮备溶液。标准曲线回归方程分别为:绿原酸Y=62 465X－36 896，r=0.999 6;盐酸麻黄碱Y=46 164X+8 403.6，r=0.999 5。绿原酸在 16.28 ～81.4 μg、盐酸麻黄碱在 1.598 ～19.176 μg范围内呈现良好的线性关系。

2.1.3 供试品溶液的制备 ①供绿原酸检测:精密吸取样液1 mL至分液漏斗中，用水饱和正丁醇萃取4次，每次10 mL，合并正丁醇层于70℃水浴蒸干，残渣用50%甲醇溶解，定容至50 mL量瓶中，摇匀，用0.45 μm微孔薄膜过滤，即得。②供盐酸麻黄碱检测:精密吸取样液1 mL至500 mL圆底烧瓶中，加入150 mL 10%NaOH溶液加热蒸馏，馏液导入装有5 mL 0.5 moL/L HCl溶液的100 mL棕色量瓶中，收集至刻度线，摇匀，用0.45 μm滤头过滤，即得。

2.1.4 测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各20 μL，注入液相色谱仪，测定，即得。

2.2 固体物测定

精密吸取药液10mL，按《中国药典 》2005版附录XA规定的浸出物测定方法进行测定。

2.3 鞣质测定［7］

精密吸取样品5 mL，用蒸馏水稀释至125 mL作为供试溶液。分别测定供试溶液中的总水溶性部分、不与皮粉结合的水溶性部分和皮粉的水溶性部分，求得鞣质。

2.4 浊度测定［8］

采用紫外分光光度法。以浊度标准物质作标准曲线，得回归方程Y=520.87X－25.85，r2=0.996 7。

2.5 微滤操作

在室温条件下，将料液加入储槽中，经离心泵循环打入膜组件中进行过滤，流速恒定，渗透液由组件侧面出口流出，截留液流回储槽。由阀门调节流速与过滤压，测定膜微滤的动态变化情况。

3 实验结果与分析

3.1 两种膜滤过的技术参数

A药液、B药液和C药液及膜滤设备参数见表1、表2。在膜通量显著降低时通过对贮料罐加入纯化水继续滤过，直到滤液体积收集到原液体积时停止滤过，最后进行膜清洗。

3.2 膜通量的跟踪测定

3.2.1 A药液滤过时间与膜通量之间的关系

分别采用振动膜(孔径 0.1 μm)与陶瓷膜(孔径 0.1 μm、0.5 μm)滤过设备对A药液进行滤过，滤过时间与膜通量之间的关系见图1。

图1显示，A药液采用振动膜滤过的初始膜通量为45 L/(m2·h)，明显低于陶瓷膜。0.5 μm孔径陶瓷膜的初始膜通量明显高于0.1 μm的陶瓷膜，但20 min后两者基本相同;两种孔径的陶瓷膜在40 min前膜通量下降较快，40 min后膜通量下降趋于平稳;陶瓷膜滤过A药液不仅膜通量高，且膜通量稳定性好，在200 min时仍高于50 L/(m2·h)。注:滤过完成时间:振动膜150 min;陶瓷膜45 min。

表1 A药液膜滤过技术参数

表2 B药液、C药液膜滤过技术参数

图1 振动膜和不同孔径陶瓷膜滤过A药液的膜通量与时间关系

3.2.2 B药液、C药液滤过时间与膜通量之间的关系

采用孔径0.1 μm的振动膜滤过B、C两种药液，其膜通量与滤过时间的关系如图2所示。

图2 0.1μm孔径振动膜滤过B药液、C药液的膜通量与时间关系

实验表明，采用孔径0.1 μm的振动膜滤过B、C两种药液，其膜通量均显著低于A药液的膜通量。在实验中向盛有B药液装贮料罐中加入一定量的纯水后，膜通量有所提高，但随后又迅速下降。

采用 0.5 μm 、0.1 μm 孔径陶瓷膜，分别对 B、C 药液进行分级滤过，膜通量与滤过时间之间的关系见图3、图4。

图3 0.5 μm孔径陶瓷膜滤过B、C药液的膜通量与时间关系

图4 0.1μm孔径陶瓷膜滤过B、C药液的膜通量的变化

结果显示，经0.5 μm孔径膜预滤，拦截了造成膜污染的物质，使得0.1 μm孔径膜通量高于0.5 μm孔径的膜通量。

3.3 滤膜的清洗

实际操作中膜通量会不断下降，因此，要适时地对膜进行清洗，以延长膜的使用寿命，提高膜滤效率。振动膜的清洗采用95%乙醇与纯水交替清洗的方法;陶瓷膜采用2%NaOCl与2%NaOH的混合溶液清洗。清洗效果以膜通量恢复率为100%计算。结果表明，使用振动膜滤过需要清洗次数较多，清洗时间较长，操作烦琐;振动膜滤过需清洗的次数少，清洗时间短，操作方便。

3.4 滤过前后药液的质量变化

3.4.1 不同膜滤过A药液滤过前后分析

分别采用振动膜与陶瓷膜滤过A药液，滤过前后药液变化情况见表3和表4。

表3 A药液振动膜滤过前后药液的变化

表4 A药液0.1μm孔径陶瓷膜滤过前后药液的变化

结果表明，A药液经过两种膜滤过后浊度显著下降;振动膜滤过后药液中固形物和鞣质去除率较陶瓷膜高，但同时也除去了较多的药物成分，导致盐酸麻黄碱和绿原酸的保留率较低;陶瓷膜滤过固形物去除率低，但药物成分保留率高。

3.4.2 不同膜滤过B、C药液滤过前后成分分析 分别采用振动膜与陶瓷膜滤过B、C药液，滤过前后药液的变化情况见表5、表6。

表5 C药液振动膜滤过前后的变化

表6 B、C药液陶瓷膜滤过前后的变化

结果显示，使用振动膜滤过C药液，药液浊度大幅度降低，固形物和鞣质去除率也较高，但是盐酸麻黄碱和绿原酸损失较大，且膜通量小，滤过效率低。

对 B、C 两种药液采用 0.5 μm、0.1 μm 陶瓷膜进行分级滤过，结果表明，鞣质去除率较高，药液的浊度下降，药物成分损失少，且避免了膜通量的快速下降。

4 讨论与小结

4.1 实验结果表明，陶瓷膜的平均膜通量大大高于振动膜。这是因为振动膜采用的是终端操作，截留的微粒在膜表面上形成滤饼而使微滤阻力增加，导致膜通量快速下降;陶瓷膜采用的是错流操作，滤液沿着膜表面的切线方向流动，料液切线流动产生的剪切力将沉积在膜表面的部分微粒冲走，使膜面上积累的滤饼层厚度相对较薄，能有效的控制浓差极化和滤饼形成，在较长周期内能保持相对较高的通量。文献［9］亦有报道，通过管路阀门改变连接，利用透过液进行反向冲洗能破坏膜表面的吸附层，有效地缓解膜通量的下降。因此，采用陶瓷膜滤过技术用于小儿清热利肺口服液的生产是可行的。

4.2 A药液为药材的水提液，其体积大、药液密度小。表4、表6的实验数据显示，陶瓷膜滤过对水提液中鞣质、总固形物的除去率很低，主要原因是陶瓷膜对水溶性大分子基本无截留作用，除去的主要是固体悬浮微粒及胶体粒子［10］。经膜滤后的水提液放置后发现短时间内出现了较多絮状物，可见，微滤对改善水提液的澄清度效果并不满意。

B药液、C药液使用陶瓷膜滤过后盐酸麻黄碱和绿原酸的保留率、固形物去除率、鞣质去除率均较高，膜分离后药液浊度显著降低，而且由于其经过浓缩，体积缩小，相对于大体积的A药液，膜滤过的可操作性更强。

鉴于以上实验结果，考虑到滤过的效果与生产的可行性，确定微滤操作的切入点在加糖浆的总混合药。

4.3 膜通量与时间关系图均显示膜通量从快速下降过度到拟稳态的过程。造成通量下降的主要原因是料液的溶质与膜之间相互作用产生吸附，表面形成大分子或者凝胶层，改变了膜的通透性，堵塞膜孔，同时料液中难溶性的同形物会在膜表面或膜孔中沉积，加重了膜污染;随着过滤的进行膜面错流的剪切作用使膜面滤饼层达到动态平衡，过滤阻力趋于稳定，膜通量就平稳、缓慢的下降。实验表明，药液温度与膜滤过程中压力差均随时间延长而增加。

图1显示0.5 μm孔径陶瓷膜通量比0.1 μm孔径陶瓷膜衰减较快。这是由于膜通量大，透过液带到膜表面的大分子溶质较多，聚集形成浓差极化层，浓差极化现象严重，凝胶所形成的阻力也较大，导致膜较快污染。

4.4 图1显示出不同孔径的陶瓷膜膜通量变化为叠加曲线图，与文献［11］报道的相同孔径陶瓷膜的两条平衡曲线图有所差异，这里提示着滤液对孔径筛选的必要性。

4.5 图2显示，在料液中加入蒸馏水继续进行透析膜通量有所上升，加入透析水使料液的浓度降低，可见，膜通量与液料浓度是反向相关。膜通量随透析次数的增多，其增加的幅度增大，因此，膜通量与料液的浓度有很大的关系。

4.6 鞣质为本品澄清度稳定性主要影响因素。本试验选择陶瓷膜滤过对加糖浆的总混合药液进行微滤，能除去大部分鞣质，显著提高了产品的澄清度及其稳定性。但膜分离使得盐酸麻黄碱和绿原酸含量有所降低，同时发现微滤并不能完全去除矿物类药物引起的白色无机盐沉淀。

由于条件所限，试验中并未对最佳膜面流速、操作、膜孔径、操作温度及压差进行筛选，虽最佳操作压差、膜面流速、操作温度和膜孔径可有效地提高膜通量，但在放大试验中发现，膜污染始终是制约膜分离应用的主要因素，药液性质如黏度、所含物质的理化性质是造成膜污染的直接原因。一般而言，药液黏度低，膜滤过效率高;但黏度小并不一定膜通量高，药液所含物质直接影响到与之接触的膜的表面性质，造成膜污染，降低膜的分离性能。处方与提取工艺不同，各中药溶液系统中的共性高分子物质比例不一，因次，应根据过滤药液系统的性质选择合适材料的膜，控制膜污染，提高膜滤效益。

本研究对膜分离技术应用于复方中药提取液的大生产提供了参考价值，将微滤膜应用于中药大生产具有潜在意义。

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