ZrO2陶瓷膜精制增液復方水提液的膜過程研究

黃敏燕，潘林梅，郭立瑋

(南京中醫藥大學中醫藥研究院，江蘇南京 210029)

ZrO2陶瓷膜精制增液復方水提液的膜過程研究

黃敏燕，潘林梅，郭立瑋*

(南京中醫藥大學中醫藥研究院，江蘇南京 210029)

陶瓷膜;增液湯復方水提液;微濾通量;指標性成分;固含物

目的:研究ZrO2陶瓷膜澄清增液湯復方水提液的膜過程，進一步優化膜工藝參數。方法:從微濾通量、指標性成分透過率、固含物去除率等角度考察不同孔徑的ZrO2膜對微濾過程的影響，同時為了能精確觀察指標性成分透過率的動態變化，將實驗設為分多次取樣。結果:對于增液湯復方水提液，0.2 μm ZrO2微濾膜較為適用。其滲透通量衰減較平緩，最終的穩定通量達到172.8 L/(m2·h);指標性成分透過率在微濾中期略有波動，但其平均透過率達96.5%;固含物去除率為20%左右。結論:充分掌握中藥水提液復雜微濾過程的動態變化規律對提高通量、成分透過率等具有重要意義。

膜分離技術在中藥分離中有著獨特的優勢，首先它是以傳統的水煎液為原料液;其次它根據有效成分分子量特征進行“集群篩選”［1］;同時分離條件容易把握，操作簡便，物理篩分對原藥液影響很小，能保持水煎液的一般特性。尤其在工業化生產中，無機膜與有機膜相比，更顯示了耐高溫、耐化學腐蝕、耐細菌和強度高等優點，從而使它在許多方面有著潛在的應用優勢。

增液湯系經典名方，來自清·吳鞠通之《溫病條辨》，由玄參、麥冬、生地3味中藥組成。本實驗以增液湯復方水提液為研究體系，應用膜分離技術，從微濾前后指標性成分含量、固含物變化等角度，考察了0.2 μm ZrO2、50 nm ZrO2兩種不同孔徑的無機陶瓷膜對增液湯的微濾過程。

1 實驗材料

藥材:玄參、麥冬、生地黃，均購自安徽省亳州市中藥飲片廠，經鑒定均符合中國藥典2005版(一部)有關項下的規定。

儀器:膜及膜組件:內壓管式陶瓷微濾膜(南京工業大學膜科學技術研究所)，膜孔徑0.2 μm，50 nm膜材質ZrO2。膜組件為不銹鋼材質。HPLC:Waters515雙泵、2497雙波長紫外檢測器，WDL-95色譜工作站(大連化學物理研究所生產)。ShimahzhulibrorAEL-40SM電子天平(十萬分之一)。

2 實驗方法

2.1 增液湯的制備藥材按處方配比各稱取一定量，加10倍水煎煮，沸騰2 h后過濾得一煎濾液;藥渣中加入8倍量水，沸騰1.5 h后過濾得二煎濾液，合并濾液。

2.2 微濾過程取上述濾液置于無機陶瓷膜微濾機以錯流方式進行循環微濾，并在微濾開始、微濾液體積為原液總體積的1/9、2/9、3/9(微濾中期)、4/9、5/9及6/9(微濾結束)時取滲透液留樣。實驗操作條件如下:平均操作壓力為0.15 MPa，膜表面速度為3 m/s，溫度為(50±2)℃。

2.3 定量分析方法

2.3.1 哈巴俄苷含量的HPLC法測定［2］在增液湯方中玄參為君藥，同時根據文獻［2］的報道，故將玄參中的哈巴俄苷作為增液湯的含量測定指標。

色譜條件與系統適用性試驗用十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑;甲醇-1%冰醋酸(60∶40)為流動相;檢測波長為278 nm。理論板數按哈巴俄苷峰計算應不低于6 000，兩個相鄰色譜峰的分離度應大于1.5。

對照品溶液的制備精密稱取哈巴俄苷對照品適量，加30%甲醇制成每毫升含10 μg的哈巴俄苷溶液，即得。

供試品溶液的制備精密量取裝量差異檢查項下的本品10 mL，置25 mL量瓶中，用30%甲醇稀釋至刻度;搖勻，即得。

2.3.2 固含物的測定精取各樣品溶液25 mL，按2005版《中華人民共和國藥典》附錄XA規定的浸出物測定方法進行測定，稱重并計算。

3 實驗結果與討論

3.1 微濾通量的測定結果不同孔徑的ZrO2膜對增液湯復方水提液滲透通量測定結果見圖1。

從圖1可以看出，對于本體系，0.2 μm孔徑的膜初始通量較大，將近220 L/(m2·h)，且其滲透通量的衰減較平緩;但孔徑為50 nm的ZrO2陶瓷膜滲透通量衰減極快，污染較嚴重，圖1顯示50 nm膜管在10 min內通量下降到160 L/ (m2·h)，并仍有下降的趨勢，這可能與膜孔被堵塞導致有效孔隙率下降有關。同時最終的穩定通量也是0.2 μm膜大于50 nm ZrO2膜。

圖1 膜通量隨時間的變化

3.2 指標性成分的測定結果以往在無機陶瓷膜微濾實驗中，只注重微濾結束后的滲透液與未經微濾的原液之間的變化。本實驗為了能更精確的反映微濾過程的動態變化，故將實驗設計成分別在微濾開始、微濾液體積為原液總體積的1/9、2/9、3/9(微濾中期)、4/9、5/9及6/9(微濾結束)時取滲透液留樣。下面兩幅圖的7個取樣點依次表現出了這些動態變化規律(即取樣點1代表了微濾開始時的指標性成分的透過率)。

透過率=(滲透液成分含量/原液成分含量)×100%

理論上講本實驗所檢測的指標性成分都應透過微濾膜，但實驗結果顯示兩種不同孔徑的膜管都有不同程度的損失。微濾一開始時由于微濾裝置管路的殘留水首先透過膜流出，因此此時測得的指標性成分較少，但隨著料液連續不斷的透過微濾膜，指標性成分也隨之大量被滲透。

圖2、圖3從各個取樣點的透過率角度考察了有效成分的整體透過膜情況。從圖中可以發現，0.2 μm ZrO2膜管對指標性成分的透過率略高于50 nm ZrO2膜;從點的變化趨勢來看，微濾剛開始時50 nm孔徑膜明顯低于0.2 μm孔徑膜，隨著微濾的進行兩者的透過率差異逐漸縮小，但同時也發現0.2 μm ZrO2膜的哈巴俄苷透過率除微濾初始點外在微濾中期附近有最低點，而50 nm ZrO2膜的變化較平緩。為了弄清微濾中期是否產生某種微觀變化，故又在該點處取截留液觀察，結果發現0.2 μm ZrO2膜在微濾中期截留液中哈巴俄苷的濃度顯著高于滲透液，甚至與原液中濃度相近(C原液=9.728 μg/mL、C滲透液=9.236 μg/mL、C截留液=9.637 μg/mL)，而50 nm孔徑膜未發現此現象(C原液=9.768 μg/ mL、C滲透液=9.670 μg/mL、C截留液=9.510 μg/mL)。其原因可能是膜表面局部溶質濃度增加引起的邊界層流體阻力的增加，從而有部分指標性成分被膜表面的沉積物截留，導致此時截留液中有效成分濃度增大。這種變化趨勢還有待進一步探討研究。

圖20.2 μm ZrO2微濾后哈巴俄苷的透過率(n=3)

圖350 nm ZrO2微濾后哈巴俄苷的透過率(n=3)

3.3 固含物的測定結果增液湯復方經0.2 μm和50 nm的ZrO2陶瓷膜微濾后，固含物的去除率依次約為20%、12%左右，結果見表1。

固含物去除率=(滲透液固含量/原液固含量)×100%

增液湯復方水提液經0.2 μm、50 nm ZrO2膜微濾后都有較好的去除固含物的作用，表明無機陶瓷膜對本中藥體系有不錯的精制效果。但兩者的固含物去除率以0.2 μm ZrO2膜高于50 nm ZrO2膜，且兩者的變化趨勢與指標性成分的透過率相似。由此表明膜過程存在著較復雜的現象，不同孔徑、不同材質的微濾膜都有可能影響微濾效果，如膜表面的吸附作用，膜面污染層的截留作用等。

表1 不同孔徑的ZrO2微濾后固含物去除率測定結果

4 結論

0.2μm孔徑的ZrO2陶瓷膜對增液湯復方水提液具有較好的分離效果:有效成分的平均轉移率高達96.5%，最終穩定滲透通量達172.8 L/(m2·h)，膜清洗較簡便，而50 nm ZrO2膜孔徑易堵塞，一般的物理清洗很難恢復，必須借助化學清洗如清洗劑。

采用分若干個實驗點觀察不同孔徑的ZrO2膜對指標性成分透過率、固含物去除率等的變化趨勢，更全面的掌握復雜的微濾過程，為提高滲透液中有效成分提供依據。如對于本實驗體系可在0.2 μm ZrO2膜微濾中期適當增大流速或在工廠生產中將此點設為加料液點，從而能減少懸浮物的沉積、減輕滲透阻力、有利于有效成分的透過。

［1］郭立瑋.中藥膜分離領域的科學與技術問題［J］.膜科學與技術，2003，23(4):209-213.

［2］鄧作敏，陳登豐，林毅宏.增液口服液的含量測定與臨床研究［J］.中成藥，2003，25(7):604.

R284.1

B

1001-1528(2010)03-0495-03

2009-02-15

國家科技部“十一五”支撐項目(2006BAI06A04-04)

黃敏燕(1985－)，女，碩士研究生，研究方向:藥物新劑型與新技術。Tel:13770965594 E-mail:huangminyan616@163.com

*通訊作者:郭立瑋，E-mail:guoliwei815@yahoo.com.cn