中药水提液中的主要杂质及去除方法

冯 颖，苏辰长，王新文



中药水提液中的主要杂质及去除方法

冯 颖，苏辰长，王新文

（沈阳化工大学 能源与动力工程学院， 辽宁 沈阳 110142）

中药水提液成分复杂，含有多种无效成分和杂质，为了减少中药制剂的体积，提高有效成分的含量，需要对水提液中的杂质进行去除。本文介绍了中药中所含杂质的种类及其危害，对目前常用的净化除杂方法进行了综述。不溶性杂质的去除方法主要有水提醇沉法、膜超滤法和絮凝法，其中絮凝法的除杂效果好、成本低；水提液中溶解性重金属离子的去除方法有吸附色谱分离法和超临界CO2配合萃取法等。提出了利用螯合-絮凝-沉降复合工艺进行中药水提液净化除杂的新的研究方法。

中药水提液；鞣质；重金属离子

中药是中华民族的传统瑰宝，有着几千年的历史，是我国各族人民在长期的生产生活实践和与疾病斗争过程中累积的宝贵财富。作为纯天然药物，中药具有毒副作用小、疗效好，使用安全等特点，使其越来越受到人们的青睐，越来越被国际社会所接受[1]。在我国进入WTO组织后，中药开始走向世界，在世界药品市场上，中草药和中草药制品的需求日益增大，国外对中医药的认同度越来越高。

1 中药中的杂质及危害

通过水提法制取的中药液中成分非常复杂，药液中含有的有效成分主要包括黄酮类（二氢黄酮、黄酮醇等）、皂甙类（三萜皂甙、甾体皂甙）、生物碱、甘草酸、多糖、氨基酸等有效成分，同时也含有鞣质、蛋白质、淀粉、油脂、树脂和泥沙等无效成分或杂质[2]。这些无效成分和杂质的分子量很大，在水中多以胶体的形式存在，使得中药提取液澄清状况差，而且除极少数外，一般无药理性[3]。这些无效成分及杂质不仅会造成中药“黑、粗、大”，还会增大药液的服用量，影响药效的发挥。相比于这些，中药液中的重金属离子对人体的副作用和危害更大。人体内重金属含量增加会对人体器官正常的生理功能有明显的影响，因此，人体内的重金属含量过高是导致各种疾病的发生原因之一，如：铅离子积累过多时，可出现功能障碍性麻痹和脑病，直接损伤人的甲状腺功能，对儿童造成智力低下，对中年人造成记忆力减退，对老年人造成痴呆；汞是毒性最强的重金属之一，当体内汞离子的含量达到200 μg/L时，中枢神经系统会受到影响，对大脑精神视力听力破坏都极大；锡元素是人体必需的元素之一,但其有机化合物的毒性很高,当浓度超过250 mg/kg时可能引起中毒反应，严重时会脑水肿。镉元素含量超标导致人体的免疫系统遭受抑制,从而患肿瘤等疾病,还会造成四肢麻木还会造成四肢麻木，精神异常[4]。因此，中药中的无效成分、杂质以及重金属离子的去除对各种中药制剂都是非常必要的。

2 中药中杂质的去除方法

2.1 不溶性杂质的去除方法

目前针对中药中鞣质等以胶体形式存在的无效成分的去除方法较多。传统除杂方法是水提醇沉法，该方法是20世纪50年代发展起来的一种纯化工艺，是指在中药水提液中加乙醇到适当的浓度后，使难溶于乙醇的杂质沉淀析出，然后采用固液分离的方法达到精制目的。乙醇沉淀时，乙醇浓度在50%~60%之间时，通过降低水溶液的介电常数可使多糖、淀粉沉淀析出，当乙醇浓度达到60%时，溶液中无机盐会沉淀析出，当乙醇含量在75%~80%之间时，淀粉、多糖、蛋白质可以被除去。水提液中鞣质、水溶性色素、果胶等杂质很难去除，通常采用反复醇沉法或者调节pH值醇沉等方法除去。水提醇沉法事目前提纯方法中研究比较多方法，相对于其他提纯方法纯化工艺的提纯方法比较成熟，有效成分损失严重、工艺复杂、乙醇消耗量大、成本高、生产周期长以及成品稳定性差等是水提醇沉法的弊端[5]，因此研究出其他更高效、更合理的纯化方法已成为现代医药工作者的一项重大任务。

中药中水提液中膜超滤法得到了广泛的应用，通常利用超滤膜去除水提液中的细菌、微粒、大分子等杂质。这种方法的优点是保留了大部分有效成分，操作方法简便，相比其他分离方法能耗较低，分离效果更好等。中药注射液精滤主要用膜超滤法，特点是具有有效成分损失少，除杂效果好，工艺流程短，澄明度好，能除菌等优点[6]。但是膜分离技术的缺点就在于膜本身在压力下不可避免的会被栓塞和污染，必须定期舒塞，清洁，检查，后期运营成本很高，且容易二次污染。

目前受广泛关注的是絮凝净化除杂法，它是一种简单有效的固-液两相体系分离方法，把絮凝剂加入到中药提取液中，原理是通过高分子的电中和、压缩双电层作用使体系中的胶体颗粒及大分子物质发生脱稳，随后在分子发生接触碰撞，产生吸附架桥和卷扫网捕等作用，慢慢聚集大的颗粒体，然后发生聚沉现象，该过程颗粒的沉降速度加快，提高了分离效率[7]。与传统的药液提纯技术相比，絮凝技术具有药液成品稳定性好的特点，例如在澄清健脑液比较效果时，采用醇沉法所得成品一个月后即出现沉淀，而用絮凝法处理后的成品在第3个月后才出现沉淀，并且沉淀物要明显少于前者[8]。在药液的有效成分的保留率上，絮凝技术也要高于其他传统的纯化技术。周昕等对抗感颗粒剂的絮凝澄清工艺和水提醇沉工艺进行了比较，分析了两种方法对复方中药中绿原酸含量的影响，采用絮凝澄清水提工艺时，有效成分保留率是74.52%，在使用醇沉工艺时，有效成分保留率是52.95%，即絮凝澄清工艺要比醇沉工艺更能有效的保留复方中有效成分绿原酸[9]；张文清以壳聚糖为絮凝剂，对丹参口服液进行了絮凝除杂研究，并与醇沉法进行了比较，结果表明，絮凝法有效的保留了指标成分以及多糖类有效成分，将絮凝法用于仙茸壮阳精、银杏制剂等提取工艺中，并且取得良好的效果[10]；张彤等将壳聚糖用于80多味中药单方提取液的澄清效果进行了研究和探索，结果表明壳聚糖絮凝大多数单味中药提取液均起到一定的澄清效果，并且能够很好的保留其中的有效成分[11]。另外絮凝技术还具有杂质去除率高，生产周期短，生产成本低等特点。因此絮凝法对中药中一些无效成分的净化去除是可行的，并拥有广阔的应用前景。

2.2 溶解性重金属离子的去除方法

目前国内外去除中药水提液中重金属离子的方法有很多种。吸附色谱分离法是常用的方法之一，所使用的大孔吸附树脂是一种聚合物吸附剂具有大孔结构但没有离子交换基团。由于其良好的网状结构和较高的比表面积,从水溶液物理吸附方法可以有选择地吸附有机物质,从而达到分离纯化的目的。大孔吸附树脂吸附主要是由表面吸附或形成氢键等来实现的。王先良[12]发现, D401大孔苯乙烯系螯合型离子交换树脂能与重金属离子强力螯合,而且螯合物不易解离, 主要是在比较宽的pH范围内可以同时与多种重金属离子螯合,有效的去除重金属的同时,保留了有效成分，因此, 可用大孔吸附树脂法去除中药中的重金属。魏继新[13]等分析了2种螯合树脂对板蓝根提取液中重金属离子的去除率,发现螯合重金属后，有效成分损失率低于7%，而且板蓝根提取液中重金属离子含量在国家标准之内。但是大孔吸附树脂法受到很多因素限制，比如说费用较高,而且吸附效果易受流速和液质浓度的影响；另外，大孔吸附树脂种类、规格繁多，优选对工艺要求非常高，操作有一定的困难。

超临界CO2配合萃取技术作为一种新型的萃取技术，主要原理是将超临界CO2流体萃取技术结合到金属配合反应上从而形成的一种去除重金属离子的新技术。它使用化合物与带电离子配位键螯合成容易溶于超临界流体的复合物, 这种复合物经过传质进入超临界流体相从而达到与原基质分开的目的。超临界流体萃取技术是一种扩散系数高、低粘度和较低的表面张力,可变溶解能力的新的分离技术,已被广泛研究和工业应用。由于大多数超临界流体是非极性液体,主要是带正电荷重金属离子,具有很强的极性,使重金属离子和超临界CO2流体之间的范德华力很弱,很难直接用萃取的方法分离。近年来,新的SCCE技术的发展不仅使提取的重金属离子等材料成为可能,同时保留了超临界CO2流体萃取效率高,高速、高扩散系数、表面张力低、选择性好、无二次污染等优点,打开了一个去除中草药中重金属的新思路[14]。SCCE技术有很多优势,但主要问题存在于寻找合适的化合物作为配合剂。所以要挑选出在超临界CO2流体中溶解度大，又具有较强的配合能力和高度的选择性的溶剂，特别是对化合物在超临界CO2流体和相应的金属配合物的溶解性也较大,这些研究都具有一定的困难。

3 展望

科技发展日新月异，中医中药凭着自己防病治病、康复保健等方面的优势一直受到人们的广泛关注和重视，因此研制安全、稳定、高效的中药是实现中药现代化的前提。中药制剂的生产关键在于中药提纯过程，利用絮凝技术用于中药水提液中悬浮物、胶体等杂质的净化已经取得了很好的效果。此外，已有研究表明，壳聚糖等天然高分子絮凝剂分子链上的活性基团对重金属离子有较强的螯合作用，使其形成更易从液相中分离的金属螯合物。因此，利用螯合-絮凝-沉降复合工艺对中药水提液中的不溶性杂质和可溶性金属离子进行去除是一个新的研究方向，可以从机理、工艺条件等方面进行深入探讨，不断完善，以达到更好的净化除杂效果，推动我国中药现代化产业的发展。

［1］陈涛. 中药中重金属的研究进展[J]. 江苏中草药，2008, 40（5）：89.

［2］张建伟，王中原，范红伟. 中药水提液的絮凝和选择性絮凝[J].中草药，2006, 37（8）：1271

［3］董洁，郭立玮. 中药水提液中鞣质含量测定方法研究[J]. 江苏中草药，2008, 40（11）：89

［4］王冬，关宏峰，郑晓秋. 中药中重金属和残留农药去除方法研究进展[J]. 沈阳药科大学学报，2009, 26（2）：152.

［5］瞿莲， 宋凯凯. 中药水提液纯化研究进展[J]. 齐鲁药事, 2011, 30（5）：296.

［6］赵春杰，张晖芬. 黄芪中重金属超临界CO2净化技术研究[J]. 沈阳药科大学学报，2004, 21（5）：381-384.

［7］张忠国，康勇. 絮凝技术在中药提纯中的应用[J]. 化学工业与工程，2003, 20（6）：377-378.

［8］王荭晖. 101澄清剂及助剂对健脑液澄清工艺的比较试验[J]. 中国现代应用药学，2009, 13（1）：32-33.

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［11］张彤，徐连英，等. 壳聚糖用于部分单味中药浸提液澄清效果的研究[J]. 中草药，1999, 30（10）：744-747.

［12］王先良，王小利，徐顺清. 大孔螯合树脂用于可处理中药重金属污染[J]. 中草药，2005, 27(12): 1376-1379.

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［14］徐莲英，陶建生.中药制剂发展的回顾[J]. 中草药，2006, 22（1）：6-21.

Main Impurities in the Water Extract of Traditional Chinese Medicines and Removal Methods

（School of Energy and Power Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning Shenyang 110142, China）

Traditional Chinese medicine (TCM) water extraction liquid is complicated, contains a variety of inactive ingredients and impurities. In order to reduce the volume of Chinese medicine preparations, increase the content of active ingredients, the impurities in the water extraction liquid need be removed .In this paper, types and harm of impurities in traditional Chinese medicines were introduced, the current commonly used purification methods for removing impurity were summarized. The methods of removing insoluble impurities include aqueous alcohol sinking method,membrane ultrafiltration method and the method of flocculation, the effect of flocculation method is good, and its cost is low; the methods of removing hydrosoluble heavy metal ions in water extraction liquid include adsorption chromatography, supercritical CO2chelating extraction method,etc. New research method on removal of impurity of water extraction liquid by chelating-flocculation and settlement was put forward.

traditional Chinese medicine (TCM) water extraction liquid; tannin; heavy metal ion

2016-11-20

冯颖（1975-)，女，辽宁沈阳人，副教授，博士，研究方向：非均相分离。

苏辰长（1990-），男，辽宁营口人，硕士，研究方向：非均相分离。

TQ 028

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1004-0935（2017）01-0091-03