腎石通顆粒提取濃縮工藝和節能性研究

宋曉燕 羅愛勤 劉潔瑜 陳澤鋒 曾榮華 張聰琪

（廣州白云山漢方現代藥業有限公司，中藥提取分離過程現代化國家工程研究中心，廣東 廣州510240）

罐組式動態逆流提取工藝[1]是將2個以上的強制外循環式提取罐機組串聯，提取溶媒沿著罐組內各罐藥料的溶質濃度梯度逆向地由低向高順次輸送通過各罐，并在強制循環下與藥料保持一定提取時間并多次套用[2]。

本實驗應用動態逆流提取反滲透膜濃縮技術對腎石通顆粒的原藥材（腎石通顆粒由十味藥材組成，以下簡稱十味藥材）進行提取濃縮，研究操作壓力、料液濃度和料液溫度對濃縮效果的影響[3-4]，最終得出一種效果較好的提取濃縮工藝，并與傳統單罐提取蒸發濃縮作對比，比較相同濃縮倍數下的干膏收得率及丹酚酸B的含量。十味藥材水提液進入反滲透膜，溶劑水分子在壓力作用下滲出，達到濃縮的目的。該過程在常溫下即可進行，且不涉及相的變化，能夠較大程度地保持一些熱敏性物質如丹酚酸B的活性，提高濃縮效率的同時降低能耗。

1 材料與儀器

十味藥材（廣東廣弘藥材有限公司）；微機自動控制提取罐組（常州市德爾松制藥機械廠）；提取液貯罐（江蘇省宜興市制藥設備廠）；碟片式離心機（遼陽制藥機械股份有限公司）；SPPM-24S-12540型卷式納濾儀（廈門三達）；BW30-2540反滲透膜；WZII500雙效節能濃縮器（常熟市醫藥化工設備總廠）。

2 試驗方法

2.1 傳統單罐提取工藝[5]

取十味藥材25 kg，置提取罐中，加水煎煮2次，第 1次加水 12倍量，回流 2.5 h，第 2次加水8倍量，回流 1.5 h，合并 2次煎液，濾過，如法操作4次，合并上述濾液。取濾液，稀釋至濃度為10%，溫度控制在30℃，置安裝了反滲透膜的卷式納濾儀的原料罐中，設定操作壓力為1.5 MPa，使相對密度為1.03，測定干膏量和丹酚酸B的含量。

2.2 罐組式動態逆流提取工藝

2.2.1 罐組組成及工作原理[6]該提取裝置由A，B，C，D 4個動態循環提取單元組成，通過總管K連接。每單元由提取罐、儲液罐、循環泵、閥門和管道等組成。循環泵6的進口通過進液管道7與儲液罐3的底部連接，出口通過閥門4，5分別與提取罐2的下封頭和總管K連接，提取罐2的上封頭通過管道1與儲液罐3連接，儲液罐3通過閥門8與總管K連接，見圖1。

圖1 逆流提取裝置示意

提取時，啟動循環泵6，打開閥門4，溶劑自儲液罐3向提取罐2的下封頭流入，通過提取罐內的物料，從提取罐2的上封頭流出，經過管道1流回到儲液罐3等待泵出。提取罐2內的物料如此動態逆流提取，提取至規定時間后，關閉循環泵6，溶劑從下封頭、閥門 4、循環泵 6、進液管道 7自動流回儲液罐3，最后關閉閥門4。其他單元同時按上述工序進行，但各單元物料中的有效成分含量和溶劑中的有效成分含量不同，呈現出依次遞減（或遞增）的規律。

2.2.2 操作方法 取十味藥材4份，每份25 kg，分別投入為A，B，C，D 4個提取罐中。加12倍量水于儲液罐A，B，C，單元D的儲液罐為空。開啟熱蒸汽，將水加熱至沸后，A，B，C單元分別保溫回流提取 2.5，2，1.5 h，此時，A，B，C 中形成依次遞減的濃度梯度。將單元A的溶劑遷移至單元D（簡化為 A→D，下同），將單元 B與單元 C的溶劑互換（通過單元A來完成），在單元A中加入8倍量新鮮水，繼續回流提取1.5 h后，收集單元C和D的提取液；B→D，A→C，排掉單元A的藥渣，在單元B中加8倍量新鮮水，繼續回流提取1.5 h后，收集單元 D的提取液；B→C，C→D，排掉單元B的藥渣，在單元C中再加6倍量新鮮水，繼續回流提取1 h后，收集單元D的提取液；C→D，排掉單元C的藥渣，在單元D中再加6倍量新鮮水，繼續回流提取1 h后，收集單元D的提取液，排掉單元D的藥渣，合并上述提取液，濾過，同上濃縮至相對密度1.03，取樣測定干膏量和丹酚酸B的含量。

2.2.3 反滲透濃縮工藝正交設計 采用正交表L9（34）進行正交實驗設計，以丹酚酸 B轉移率為指標，考察十味藥材提取液的濃度（A）、溫度（B）、操作壓力（C）3因素對轉移率的影響，見表1。

表1 正交因素水平

按正交設計要求，把十味藥材提取液平均分成9份，以1號試驗為例，取1份提取液，料液濃度稀釋至5%，溫度控制為25℃，置原料罐中，設定操作壓力為0.1 MPa，使溶液相對密度為1.03，測定膜濃縮前后丹酚酸B的含量，計算轉移率（濃縮后含量/濃縮前含量×100%）。見表2。

表2 正交試驗方案及結果

對實驗條件因素進行方差分析表明，操作壓力對轉移率的影響達到顯著水平（P＜0.05），而其他因素未達顯著水平。因此，提高操作壓力，有利于丹酚酸B等有效成分的透過，但壓力繼續增高會導致膜的破壞，縮短其使用壽命。壓力越大，通量的衰減越大，當壓力逐漸增大，膜通量增加的同時通量衰減系數也在增加。壓差增大會加速物料在膜表面壓實，膜通量下降速度增加，濃差極化也越容易形成。本實驗的最佳反滲透濃縮條件為A2B2C2，即在提取液的濃度為10%，溫度為 30℃，操作壓力0.2 MPa下進行反滲透濃縮，所得干膏的丹酚酸B轉移率最高，見表3。

表3 方差分析

2.4 丹酚酸B含量測定[7-8]

色譜條件：美國Agilent 1100 Series高效液相色譜儀；依利特十八烷基鍵合硅膠柱（200 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫:30℃；以甲醇-乙腈-甲酸-水（30∶10∶1∶59）為流動相；流速 1.0 mL/min；檢測波長286 nm；理論板數按丹酚酸B峰計算應不低于2 000。對照品溶液的制備：取丹酚酸B對照品適量，精密稱定，加75%甲醇制成每1 mL含0.14 mg的溶液。供試品溶液的制備：取本品適量，加入75%甲醇稀釋至一定體積。測定法：分別精密吸取對照品溶液與供試品溶液各10 μL，注入液相色譜儀，測定，計算。

3 比較與結果

3.1 兩種提取工藝比較

用傳統單罐提取和罐組式動態逆流提取工藝，分別提取100 kg十味藥材，測量濾液總體積，并取樣測定干膏量和丹酚酸B的含量，根據計算結果顯示，罐組式動態逆流提取明顯高于單罐提取工藝，見表4。

表4 兩種工藝收得率比較

3.2 兩種工藝經濟指標比較

以每提取100 kg 十味藥材為計算單位，對兩種工藝比較，罐組式動態逆流提取工藝，將提取罐組中前一罐料的提取液作為后一罐料提取的母液，減少了加水量，相應減少了藥液量[9]，同時縮短了生產周期和降低了能源消耗。在整個罐組提取過程中，間歇式強制循環保持提取過程的動態，使有效成分提取較完全，干膏收得率也較高，見表5。

3.3 反滲透條件對轉移率的影響

正交試驗結果表明，在以反滲透膜濃縮前后，丹酚酸B的轉移率為指標考察的3個因素中，各因素影響大小順序為C＞A＞B。操作壓力對過膜結果影響最大，而提取液的濃度和溫度對過膜結果影響較小。

表5 兩種工藝經濟指標比較

3.4 反滲透膜濃縮的節能效果評價[4]

取十味藥材的提取液10 kg，按正交實驗的最佳實驗條件進行反滲透膜濃縮，計算濃縮至相對密度為1.03時所消耗的時間。將同等重量的提取液置單效濃縮器中，在80℃下真空蒸發濃縮，計算濃縮至相對密度為1.03時所消耗的時間。測定濃縮前后的固體含量和丹酚酸B的含量，見表6。

表6 反滲透膜濃縮與真空蒸發濃縮耗能與質量比較

上表顯示，反滲透膜濃縮比真空蒸發濃縮效率高，濃縮效果好，耗能低。對于10 kg十味藥材的提取液，反滲透膜濃縮所耗電能是真空蒸發濃縮的1/2，所耗時間是蒸發濃縮的70%，同時反滲透膜濃縮后丹酚酸B含量高，約為真空蒸發濃縮的1.5倍。

4 討論

腎石通顆粒的組成藥材含有根、全草、果實、種子等不同的藥用部位，其提取液含有淀粉、蛋白質等大分子膠體、懸浮的顆粒、表面活性劑的膠團、小分子有效成分等多種成分的復雜體系。在提取液反滲透膜濃縮過程中，發現膜堵塞導致通量迅速下降。如果預先用10 μm的濾袋對提取液進行初濾后，再進行膜濃縮，則能減少膜堵塞，膜通量下降平穩。因此，在中藥的反滲透濃縮應用中，有必要對料液進行預處理。

反滲透濃縮技術由于其濃縮效率高、節能、高效、無二次污染，在能源供應緊張、資源日益短缺、生態環境惡化的今天，顯得尤為重要。該技術選擇范圍廣，適用性強；富積產物或濾除雜質效率高；無需加熱濃縮，藥效成分不被破壞，值得大力推廣。

[1] 季艷艷，常新全，趙潤懷，等.罐組式動態逆流提取技術及其在中藥提取中的應用[J].中國現代中藥，2006，8（12）：27-30.

[2] 王坤.益母草罐組式動態逆流提取工藝研究[J].安徽中醫學院學報，2000，19（5）：46-47.

[3] 孔靜，游麗君，彭川叢，等.香菇多糖反滲透濃縮工藝的研究[J].現代食品科技，2011，27（7）：791-794.

[4] 葉勇，張永波.復方中藥膜分離工藝和節能性研究[J].時珍國醫國藥，2008，19（8）：4-5.

[5] 郭脈璽，李再新，潘明，等.罐組式動態逆流提取蛹蟲草多糖的工藝研究[J].時珍國醫國藥，2009，20（6）：1373-1374.

[6] 韓麗，謝秀瓊，楊明，等.丹參動態階段連續逆流提取工藝研究[J].中成藥，2009，31（5）：721-724.

[7] 李虹.腎石通顆粒質量標準的研究[J].中國藥品標準，2010，11（3）：176-179.

[8] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典（2010年版）一部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2010：70-71.

[9] 陳玉昆.中藥提取生產工藝學（上）[M].沈陽：沈陽出版社，1991：248.