膜分離技術應用于小兒清熱利肺口服液的可行性評價

馮敬文， 王四元， 龍曉英， 沈雪梅*

(1.廣東藥學院中藥學院，廣東廣州 510006;2.廣州潘高壽藥業股份有限公司，廣東廣州 511400)

小兒清熱利肺口服液為廣州潘高壽藥業股份有限公司的名牌產品。澄清度是口服液的重要質控指標，因此，提高口服液的澄清度及其穩定性是該產品需要進一步研究的重要課題。使用絮凝劑、澄清劑或沉淀劑雖對產品的澄清有所改善，但外源物的加入對產品有一定的影響。膜分離技術具有節能高效、無相變化、無二次污染等特點，是我國中藥制藥工業中急需推廣的高新技術之一［1］。

目前，國內膜分離技術的應用主要局限于小體積單味藥材或較為簡單的復方水提液的試驗［2～4］，在中藥口服液大生產上的實際應用較少。本實驗研究的口服液不僅處方含藥味多，且劑量大、藥液密度大。本實驗對不同工藝階段制得的藥液進行放大試驗，旨在探索膜分離技術在處理復雜體系中藥提取液的效果以及在大生產中應用的可行性。

1 儀器、試劑與試藥

1.1 儀器

陶瓷膜過濾設備(合肥世杰膜工程有限責任公司陶瓷膜 SJM-FHM，膜孔徑 0.1 μm、0.5 μm，膜面積 0.5 m2);超頻振動過濾設備(香港偉思過濾技術公司，纖維聚砜膜，膜孔徑0.1 μm，膜面積 1.54 m2，合肥世杰);紫外分光光度儀(UV-2450日本島津);高效液相色譜儀(LC–20A日本島津)。

1.2 試劑與試藥

乙腈 (色譜純，迪馬公司)，磷酸 (AR)，甲醇 (AR)，三乙銨 (AR)。

綠原酸對照品(中國藥品生物制品檢定所，批號110753-200413)，鹽酸麻黃堿對照品(中國藥品生物制品檢定所，批號171241-200404)，水質濁度標準物質(中國計量科學研究院);

A藥液(藥材水提液)、B藥液(未加糖漿的總混藥液)、C藥液(加糖漿的總混藥液)，均由潘高壽藥業股份有限公司提供，其中B和C藥液的制備經過了水提液濃縮、醇沉、收酒濃縮等工藝配制而成的高濃縮藥液。

2 試驗方法

2.1 成分測定

采用高效液相色譜法測定濾液中綠原酸、鹽酸麻黃堿的量。測定條件如下:

2.1.1 色譜條件［5-6］采用 DiamonsiL TM C18柱(5 μm，250 mm×4.6 mm);體積流量1 mL/min。① 檢測綠原酸的流動相乙腈－0.4%磷酸水溶液(10∶90);檢測波長327 nm;柱溫30℃。②檢測鹽酸麻黃堿的流動相乙腈－0.1%磷酸(含0.1%三乙胺)=5∶95;檢測波長207 nm;柱溫25℃。

2.1.2 對照品溶液的制備和線性關系考察 ① 精密稱取綠原酸對照品(于室溫用五氧化二磷干燥24 h)8.14 mg，置20 mL棕色量瓶中，加50%甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，即得對照品貯備溶液。②精密稱取鹽酸麻黃堿對照品(于室溫用五氧化二磷干燥24 h)7.99 mg置50 mL棕色量瓶中，加0.01 moL/L鹽酸溶液溶解并稀釋至刻度，搖勻，得對照品貯備溶液。標準曲線回歸方程分別為:綠原酸Y=62 465X－36 896，r=0.999 6;鹽酸麻黃堿Y=46 164X+8 403.6，r=0.999 5。綠原酸在 16.28 ～81.4 μg、鹽酸麻黃堿在 1.598 ～19.176 μg范圍內呈現良好的線性關系。

2.1.3 供試品溶液的制備 ①供綠原酸檢測:精密吸取樣液1 mL至分液漏斗中，用水飽和正丁醇萃取4次，每次10 mL，合并正丁醇層于70℃水浴蒸干，殘渣用50%甲醇溶解，定容至50 mL量瓶中，搖勻，用0.45 μm微孔薄膜過濾，即得。②供鹽酸麻黃堿檢測:精密吸取樣液1 mL至500 mL圓底燒瓶中，加入150 mL 10%NaOH溶液加熱蒸餾，餾液導入裝有5 mL 0.5 moL/L HCl溶液的100 mL棕色量瓶中，收集至刻度線，搖勻，用0.45 μm濾頭過濾，即得。

2.1.4 測定法 分別精密吸取對照品溶液與供試品溶液各20 μL，注入液相色譜儀，測定，即得。

2.2 固體物測定

精密吸取藥液10mL，按《中國藥典 》2005版附錄XA規定的浸出物測定方法進行測定。

2.3 鞣質測定［7］

精密吸取樣品5 mL，用蒸餾水稀釋至125 mL作為供試溶液。分別測定供試溶液中的總水溶性部分、不與皮粉結合的水溶性部分和皮粉的水溶性部分，求得鞣質。

2.4 濁度測定［8］

采用紫外分光光度法。以濁度標準物質作標準曲線，得回歸方程Y=520.87X－25.85，r2=0.996 7。

2.5 微濾操作

在室溫條件下，將料液加入儲槽中，經離心泵循環打入膜組件中進行過濾，流速恒定，滲透液由組件側面出口流出，截留液流回儲槽。由閥門調節流速與過濾壓，測定膜微濾的動態變化情況。

3 實驗結果與分析

3.1 兩種膜濾過的技術參數

A藥液、B藥液和C藥液及膜濾設備參數見表1、表2。在膜通量顯著降低時通過對貯料罐加入純化水繼續濾過，直到濾液體積收集到原液體積時停止濾過，最后進行膜清洗。

3.2 膜通量的跟蹤測定

3.2.1 A藥液濾過時間與膜通量之間的關系

分別采用振動膜(孔徑 0.1 μm)與陶瓷膜(孔徑 0.1 μm、0.5 μm)濾過設備對A藥液進行濾過，濾過時間與膜通量之間的關系見圖1。

圖1顯示，A藥液采用振動膜濾過的初始膜通量為45 L/(m2·h)，明顯低于陶瓷膜。0.5 μm孔徑陶瓷膜的初始膜通量明顯高于0.1 μm的陶瓷膜，但20 min后兩者基本相同;兩種孔徑的陶瓷膜在40 min前膜通量下降較快，40 min后膜通量下降趨于平穩;陶瓷膜濾過A藥液不僅膜通量高，且膜通量穩定性好，在200 min時仍高于50 L/(m2·h)。注:濾過完成時間:振動膜150 min;陶瓷膜45 min。

表1 A藥液膜濾過技術參數

表2 B藥液、C藥液膜濾過技術參數

圖1 振動膜和不同孔徑陶瓷膜濾過A藥液的膜通量與時間關系

3.2.2 B藥液、C藥液濾過時間與膜通量之間的關系

采用孔徑0.1 μm的振動膜濾過B、C兩種藥液，其膜通量與濾過時間的關系如圖2所示。

圖2 0.1μm孔徑振動膜濾過B藥液、C藥液的膜通量與時間關系

實驗表明，采用孔徑0.1 μm的振動膜濾過B、C兩種藥液，其膜通量均顯著低于A藥液的膜通量。在實驗中向盛有B藥液裝貯料罐中加入一定量的純水后，膜通量有所提高，但隨后又迅速下降。

采用 0.5 μm 、0.1 μm 孔徑陶瓷膜，分別對 B、C 藥液進行分級濾過，膜通量與濾過時間之間的關系見圖3、圖4。

圖3 0.5 μm孔徑陶瓷膜濾過B、C藥液的膜通量與時間關系

圖4 0.1μm孔徑陶瓷膜濾過B、C藥液的膜通量的變化

結果顯示，經0.5 μm孔徑膜預濾，攔截了造成膜污染的物質，使得0.1 μm孔徑膜通量高于0.5 μm孔徑的膜通量。

3.3 濾膜的清洗

實際操作中膜通量會不斷下降，因此，要適時地對膜進行清洗，以延長膜的使用壽命，提高膜濾效率。振動膜的清洗采用95%乙醇與純水交替清洗的方法;陶瓷膜采用2%NaOCl與2%NaOH的混合溶液清洗。清洗效果以膜通量恢復率為100%計算。結果表明，使用振動膜濾過需要清洗次數較多，清洗時間較長，操作煩瑣;振動膜濾過需清洗的次數少，清洗時間短，操作方便。

3.4 濾過前后藥液的質量變化

3.4.1 不同膜濾過A藥液濾過前后分析

分別采用振動膜與陶瓷膜濾過A藥液，濾過前后藥液變化情況見表3和表4。

表3 A藥液振動膜濾過前后藥液的變化

表4 A藥液0.1μm孔徑陶瓷膜濾過前后藥液的變化

結果表明，A藥液經過兩種膜濾過后濁度顯著下降;振動膜濾過后藥液中固形物和鞣質去除率較陶瓷膜高，但同時也除去了較多的藥物成分，導致鹽酸麻黃堿和綠原酸的保留率較低;陶瓷膜濾過固形物去除率低，但藥物成分保留率高。

3.4.2 不同膜濾過B、C藥液濾過前后成分分析 分別采用振動膜與陶瓷膜濾過B、C藥液，濾過前后藥液的變化情況見表5、表6。

表5 C藥液振動膜濾過前后的變化

表6 B、C藥液陶瓷膜濾過前后的變化

結果顯示，使用振動膜濾過C藥液，藥液濁度大幅度降低，固形物和鞣質去除率也較高，但是鹽酸麻黃堿和綠原酸損失較大，且膜通量小，濾過效率低。

對 B、C 兩種藥液采用 0.5 μm、0.1 μm 陶瓷膜進行分級濾過，結果表明，鞣質去除率較高，藥液的濁度下降，藥物成分損失少，且避免了膜通量的快速下降。

4 討論與小結

4.1 實驗結果表明，陶瓷膜的平均膜通量大大高于振動膜。這是因為振動膜采用的是終端操作，截留的微粒在膜表面上形成濾餅而使微濾阻力增加，導致膜通量快速下降;陶瓷膜采用的是錯流操作，濾液沿著膜表面的切線方向流動，料液切線流動產生的剪切力將沉積在膜表面的部分微粒沖走，使膜面上積累的濾餅層厚度相對較薄，能有效的控制濃差極化和濾餅形成，在較長周期內能保持相對較高的通量。文獻［9］亦有報道，通過管路閥門改變連接，利用透過液進行反向沖洗能破壞膜表面的吸附層，有效地緩解膜通量的下降。因此，采用陶瓷膜濾過技術用于小兒清熱利肺口服液的生產是可行的。

4.2 A藥液為藥材的水提液，其體積大、藥液密度小。表4、表6的實驗數據顯示，陶瓷膜濾過對水提液中鞣質、總固形物的除去率很低，主要原因是陶瓷膜對水溶性大分子基本無截留作用，除去的主要是固體懸浮微粒及膠體粒子［10］。經膜濾后的水提液放置后發現短時間內出現了較多絮狀物，可見，微濾對改善水提液的澄清度效果并不滿意。

B藥液、C藥液使用陶瓷膜濾過后鹽酸麻黃堿和綠原酸的保留率、固形物去除率、鞣質去除率均較高，膜分離后藥液濁度顯著降低，而且由于其經過濃縮，體積縮小，相對于大體積的A藥液，膜濾過的可操作性更強。

鑒于以上實驗結果，考慮到濾過的效果與生產的可行性，確定微濾操作的切入點在加糖漿的總混合藥。

4.3 膜通量與時間關系圖均顯示膜通量從快速下降過度到擬穩態的過程。造成通量下降的主要原因是料液的溶質與膜之間相互作用產生吸附，表面形成大分子或者凝膠層，改變了膜的通透性，堵塞膜孔，同時料液中難溶性的同形物會在膜表面或膜孔中沉積，加重了膜污染;隨著過濾的進行膜面錯流的剪切作用使膜面濾餅層達到動態平衡，過濾阻力趨于穩定，膜通量就平穩、緩慢的下降。實驗表明，藥液溫度與膜濾過程中壓力差均隨時間延長而增加。

圖1顯示0.5 μm孔徑陶瓷膜通量比0.1 μm孔徑陶瓷膜衰減較快。這是由于膜通量大，透過液帶到膜表面的大分子溶質較多，聚集形成濃差極化層，濃差極化現象嚴重，凝膠所形成的阻力也較大，導致膜較快污染。

4.4 圖1顯示出不同孔徑的陶瓷膜膜通量變化為疊加曲線圖，與文獻［11］報道的相同孔徑陶瓷膜的兩條平衡曲線圖有所差異，這里提示著濾液對孔徑篩選的必要性。

4.5 圖2顯示，在料液中加入蒸餾水繼續進行透析膜通量有所上升，加入透析水使料液的濃度降低，可見，膜通量與液料濃度是反向相關。膜通量隨透析次數的增多，其增加的幅度增大，因此，膜通量與料液的濃度有很大的關系。

4.6 鞣質為本品澄清度穩定性主要影響因素。本試驗選擇陶瓷膜濾過對加糖漿的總混合藥液進行微濾，能除去大部分鞣質，顯著提高了產品的澄清度及其穩定性。但膜分離使得鹽酸麻黃堿和綠原酸含量有所降低，同時發現微濾并不能完全去除礦物類藥物引起的白色無機鹽沉淀。

由于條件所限，試驗中并未對最佳膜面流速、操作、膜孔徑、操作溫度及壓差進行篩選，雖最佳操作壓差、膜面流速、操作溫度和膜孔徑可有效地提高膜通量，但在放大試驗中發現，膜污染始終是制約膜分離應用的主要因素，藥液性質如黏度、所含物質的理化性質是造成膜污染的直接原因。一般而言，藥液黏度低，膜濾過效率高;但黏度小并不一定膜通量高，藥液所含物質直接影響到與之接觸的膜的表面性質，造成膜污染，降低膜的分離性能。處方與提取工藝不同，各中藥溶液系統中的共性高分子物質比例不一，因次，應根據過濾藥液系統的性質選擇合適材料的膜，控制膜污染，提高膜濾效益。

本研究對膜分離技術應用于復方中藥提取液的大生產提供了參考價值，將微濾膜應用于中藥大生產具有潛在意義。

［1］王北嬰，王躍生，王煥魁.我國中藥制藥工業中亟需推廣的高新技術［J］.世界科學技術，2001，2(2):18-24.

［2］姜 淑，馬銀海，古 昆.陶瓷膜微濾法澄清小兒健脾平肝水提液的研究［J］.中成藥，2006，28(6):796-798.

［3］王 敏，呂鳳霞，陸兆新，等.銀杏葉多糖提取及超濾工藝的研究［J］.中國中藥雜志，2007，32(15):1589-1591.

［4］韓永萍，林 強.無機陶瓷微濾膜純化蟲草粗多糖的研究［J］.中草藥，2008，39(20):1490-1493.

［5］魏大華，馮敬文，王四元，等.小兒清熱利肺口服液中總綠原酸的含量測定方法研究［J］.廣東藥學院學報，2010，26(4):373-376.

［6］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:2010年版一部［S］.北京:中國醫藥科技出版社，2010:496.

［7］時 鈞，袁 權，高從增.膜技術手冊［M］.北京:化學工業出版社，2001:137-17.

［8］貢 獻.濁度單位和濁度測量方法［J］.分析儀器，1998，(2):60-64.

［9］韓永萍，林 強.無機陶瓷微濾膜純化蟲草粗多糖的研究［J］.中草藥，2008，39(20):1490-1493.

［10］陳丹丹，郭立瑋，劉愛國.0.2μm無機陶瓷膜微濾對生地黃、黃芪水提液物理、化學參數影響的初步研究［J］.南京中醫藥大學學報，2002，18(3):153.

［11］薛紹玲，凌 敏，李利明.陶瓷膜微濾技術在梔子浸提工藝中的應用［J］.化工時刊，2007，21(1):25-27.