無(wú)機(jī)膜由于具有很多優(yōu)點(diǎn)，如耐腐蝕性、耐高溫、耐生物降解性、易清洗、壽命長(zhǎng)等，正日益受到廣泛關(guān)注.20世紀(jì)80年代初日本漢方制劑專利中已采用微濾澄清水煎液再超濾除雜的工藝.目前國(guó)內(nèi)在中藥制劑方面也有研究和應(yīng)用.我們采用南京化工大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所研制的陶瓷微濾膜，研究澄清中藥黃芩提取液的陶瓷膜過(guò)濾技術(shù)，取得了良好的效果.實(shí)踐證明，無(wú)機(jī)膜微濾技術(shù)是一種現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)，為中成藥工業(yè)的技術(shù)革新提供了一條全新的、切實(shí)可行的途徑.
1實(shí)驗(yàn)
1.1儀器與試藥
1.1.1儀器
IM-1-1型無(wú)機(jī)陶瓷膜微濾機(jī)(濾膜為19通道內(nèi)管式陶瓷微濾膜，主要成分為氧化鋯、氧化鋁，內(nèi)徑8mm，外徑12mm，管長(zhǎng)1000mm，膜平均孔徑0.2m，南京化工大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所研制)；Agilent1100高效液相色譜儀，HP1100四元泵，HP1100紫外二極管矩陣檢測(cè)器，HP1100自動(dòng)進(jìn)樣器，ChemStation色譜工作站(美國(guó)Agilent公司).
1.1.2試劑甲醇(色譜純)；乙腈(色譜純)；磷酸(A.R.)；水為自制高純水.
1.1.3藥材及對(duì)照品黃芩購(gòu)自昆明市藥材公司，經(jīng)鑒定為中國(guó)藥典2000版一部正品；黃芩苷購(gòu)自中國(guó)藥品生物制品研究所.
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1藥材提取方法以市售黃芩5kg為原料，水煎2次，次加水10倍量，第2次加水8倍量，每次沸騰1.5h后用4層紗布趁熱過(guò)濾，濾液合并后作為微濾原料.濾液外觀呈黑綠色，懸浮物多，渾濁不透明.
1.2.2微濾方法實(shí)驗(yàn)時(shí)采用單根膜管，微濾機(jī)采用錯(cuò)流過(guò)濾方式，流程見(jiàn)圖1.把料液加入儲(chǔ)槽，經(jīng)離心泵循環(huán)打入膜組件進(jìn)行過(guò)濾，滲透液由膜組件側(cè)面出口流出，截留液流回儲(chǔ)槽，流速及過(guò)濾壓差由閥門(mén)調(diào)節(jié)控制，流速由流量計(jì)讀數(shù)換算得到，過(guò)濾壓差由進(jìn)口壓力p1和出口壓力p2相減得到.實(shí)驗(yàn)首先測(cè)定了2種不同膜材料下藥液微濾時(shí)間對(duì)膜通量的影響(以便找出合適的膜材料)；之后選擇合適的膜材料測(cè)定不同流速、不同過(guò)濾壓差對(duì)料液膜通量的影響(以便確定出合適的操作條件)；在合適的條件下將藥液進(jìn)行循環(huán)微濾，待藥液微濾至原液的80%時(shí)，加入適量的蒸餾水繼續(xù)微濾，直到微濾液收集到原液質(zhì)量的95%時(shí)，停止微濾.截留液稱質(zhì)量或量取體積，取樣后棄去；微濾液稱重或量取體積，取樣后濃縮備用.最后進(jìn)行膜污染的清洗實(shí)驗(yàn).
1.2.3定量分析方法
黃芩苷采用高效液相色譜法測(cè)定，條件如下：色譜條件：參照中國(guó)藥典2000年版一部黃芩項(xiàng)下HPLC含量測(cè)定方法，安捷侖EclipseXDB-C18柱(直徑為5m，4.6mm150mm)，流動(dòng)相為V(甲醇)V(水)V(磷酸)=47530.2)，檢測(cè)波長(zhǎng)為280nm，流速為1.0mL/min.對(duì)照品溶液的制備：精密稱取黃芩苷對(duì)照品適量，加甲醇制成1mg/mL的溶液，即得.標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：A=32365.56-1997.75，r=0.9999(n=5)，其中為黃芩苷質(zhì)量濃度，單位g/mL；A為積分面積.供試品溶液的制備：精密量取黃芩提取原液、經(jīng)過(guò)陶瓷膜處理的過(guò)膜液各0.5mL，加甲醇1.0mL搖勻，離心，取上清液即得.測(cè)定法：分別精密吸取對(duì)照品溶液與供試品溶液各5L，注入液相色譜儀，測(cè)定，即得.固形物含量依藥典法(2000年)進(jìn)行測(cè)定.
2結(jié)果與分析
2.1采用不同的膜材料考察微濾時(shí)間對(duì)膜通量的影響
圖2為22、過(guò)濾壓差0.10MPa、流速5m/s條件下，采用不同膜材料Al2O3，ZrO2，考察膜通量隨時(shí)間的變化關(guān)系，結(jié)果如圖2所示.從圖中我們可以看到，ZrO2的性能優(yōu)于Al2O3.膜的材料性質(zhì)包括膜的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、表面性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度等，它對(duì)膜的分離性能影響很大.就ZrO2膜來(lái)說(shuō)，0~10min，通量下降較快；10~60min，通量維持在160L/(hm2)以上；1h以后通量平穩(wěn)下降.造成通量下降的主要原因是料液與膜之間相互作用產(chǎn)生吸附，改變了膜的特性，形成膜孔道的堵塞，同時(shí)料液中難溶性的固形物會(huì)在膜表面或膜孔中沉積，加重了膜的污染；隨著過(guò)濾的進(jìn)行，膜面錯(cuò)流的剪切作用使膜面濾餅層達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，過(guò)濾阻力趨于穩(wěn)定，這樣膜通量就會(huì)平穩(wěn)、緩慢地下降。
2.2膜面流速對(duì)膜通量的影響膜面流速是影響
膜通量的主要因素之一.圖3為ZrO2膜、22、過(guò)濾壓差0.08MPa的條件下不同流速對(duì)膜通量的影響.從圖3可見(jiàn)，當(dāng)流速小于4m/s時(shí)，增大膜面流速可以有效地增大膜通量；當(dāng)流速大于4m/s時(shí)，增大膜面流速反而會(huì)使膜通量減小.這是由于較高的剪切速度有利于帶走沉積于膜表面的顆粒、溶質(zhì)等，減輕膜污染，減輕濃差極化的影響，因而可以有效地提高膜通量[5].但過(guò)高的膜面流速會(huì)使單位時(shí)間循環(huán)量增大而膜通量減小.本體系最適宜的流速為4m/s.
2.3操作壓差對(duì)膜通量的影響操作壓差也是影響
膜通量的最主要的因素之一.圖4為ZrO2膜、22、膜面流速為4m/s條件下測(cè)得的不同操作壓差下的膜通量值.圖中表明，當(dāng)壓差在0.10MPa以下時(shí)，操作壓差與膜通量呈正比關(guān)系，膜通量隨壓差的增大而增大；當(dāng)壓差超過(guò)0.10MPa時(shí)，膜通量隨壓差的增大反而減小.這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)膜過(guò)濾過(guò)程中存在著一個(gè)臨界壓力，在臨界壓力之下，膜通量與操作壓差呈正比關(guān)系；而在臨界壓力之上，由于濃差極化等因素的影響，過(guò)濾壓差與膜通量不再存在正比關(guān)系[5].所以，通過(guò)增大壓力來(lái)增加膜通量要受到一定的限制，同時(shí)在高壓下，泵的能量消耗較高.所以在本體系中，適合的操作壓差為0.06~0.10MPa.
2.4膜的清洗及再生
實(shí)際操作過(guò)程中，膜通量會(huì)不斷下降，這就需要適時(shí)地對(duì)膜進(jìn)行清洗，以延長(zhǎng)膜的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的收率.無(wú)機(jī)膜的價(jià)格相對(duì)較高，因此確定有效且穩(wěn)定的清洗方法就顯得特別重要.實(shí)驗(yàn)中采用了強(qiáng)堿、強(qiáng)酸交替清洗的方法，并測(cè)定了膜通量的恢復(fù)率.膜通量的恢復(fù)率可由下式得到
2.5黃芩苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果
用高效液相分別測(cè)定了微濾前后黃芩提取液中有效成分黃芩苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見(jiàn)表2.
3結(jié)論
本文提出的用陶瓷膜對(duì)黃芩提取液進(jìn)行澄清過(guò)濾在工藝上是可行的，其優(yōu)點(diǎn)在于：抗污染能力強(qiáng)；對(duì)料液的前處理要求不高；膜可以反復(fù)再生；雜質(zhì)去除徹底，透過(guò)液澄清透明，產(chǎn)品質(zhì)量能得到充分保證等.具體情況見(jiàn)表1.
對(duì)于本體系來(lái)說(shuō)，適宜的操作條件為：ZrO2膜、常溫、膜面流速4m/s、過(guò)濾壓差0.06~0.10MPa；膜的清洗和再生方便，用多種清洗劑清洗后，膜通量恢復(fù)率可達(dá)96%以上.
無(wú)機(jī)陶瓷膜澄清中藥提取液的研究尚有許多不足之處，如膜通量存在衰減問(wèn)題、膜的污染速度較快、對(duì)某些成分有吸附作用等，這些都還在探討、研究中.但是，該技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是不可忽視的，其應(yīng)用前景也是十分廣闊的.