膜技術在中藥多糖分離純化中的研究進展Δ

文喜艷，邵　晶，王蘭霞，孫政華，郭　玫，2[.甘肅中醫藥大學藥學院，蘭州　730000；2.甘肅中醫藥大學/甘肅省高校中（藏）藥化學與質量研究省級重點實驗室，蘭州　730000；3.甘肅省食品藥品監督管理局，蘭州730000]

膜技術在中藥多糖分離純化中的研究進展Δ

文喜艷1＊，邵晶2#，王蘭霞1，3，孫政華1，郭玫1，2[1.甘肅中醫藥大學藥學院，蘭州730000；2.甘肅中醫藥大學/甘肅省高校中（藏）藥化學與質量研究省級重點實驗室，蘭州730000；3.甘肅省食品藥品監督管理局，蘭州730000]

目的：為膜技術在中藥多糖分離純化中的研究及應用提供參考。方法：以“Ginseng”“Polysaccharide”“微濾”“超濾”“納濾”“無機陶瓷膜”“磁性復合膜”等為

，組合查詢2005年1月－2015年11月在PubMed、白鏈云圖書館、中國知網、萬方、維普等數據庫中的相關文獻，對膜技術在中藥多糖分離純化中的研究文獻，分別從膜技術和膜材料兩方面進行綜述。結果：共查閱到相關文獻230余篇，其中有效文獻30篇。膜技術依據截留分子質量可分為微濾法、超濾法、納濾法等。微濾法可除去提取液中的大分子雜質；超濾法可減少無效多糖、蛋白質及其他雜質；納濾法可對低聚糖提取液進行脫水、除鹽、濃縮，得到富集的低聚糖。膜材料方面，無機陶瓷膜具有耐酸堿、耐生物降解等優點；聚砜-四氧化三鐵磁性復合膜可通過調節外加磁場對一系列不同多糖物質進行連續分離。結論：膜技術分離純化中藥多糖具有良好的應用前景，應根據不同中藥及其制劑的特性來建立對應的分離純化工藝。

超濾；微濾；納濾；多糖；無機陶瓷膜；磁性復合膜

多糖分布于高等植物、低等植物和微生物中，具有降血糖、抗腫瘤、抗病毒、抗疲勞等多種生物活性，如人參葉粗多糖[1]具有體外抗癌作用，核桃楸皮多糖[2]可用作天然的抗癌物質，枸杞多糖[3]具有降血糖作用，紅毛五加多糖[4]具有調節凋亡相關蛋白和細胞內凋亡信號通路以及誘導腫瘤細胞凋亡等抗癌作用。在多糖的純化方面，主要選用膜分離法、沉淀法、色譜法、結晶法等。其中，膜分離法可獲得高純度多糖，是現代科學研究的熱點。膜分離技術是以天然或人工合成的高分子薄膜為介質，以化學位差或外界能量為推動力對多組分或雙組分的溶質和溶劑進行分離、純化、分級和富集的方法[5]，也是一項集物質提純、分離、濃縮為一體的新技術。其優點為過程簡單、無相變、不損壞生物活性、常溫下可連續操作、節能、高效，廣泛應用于化工、食品、生物、制藥等領域[6]。雖然其優點較多，但在中藥多糖分離純化中的應用并未達到應有的效果，主要受到膜污染、膜選擇、濃度極化現象、膜對中藥復方成分有影響等因素的干擾[7]。筆者以“Ginseng”“Polysaccharide”“微濾”“超濾”“納濾”“無機陶瓷膜”“磁性復合膜”等為關鍵詞，組合查詢2005年1月－2015年11月在PubMed、白鏈云圖書館、中國知網、萬方、維普等數據庫中的相關文獻。結果，共查閱到相關文獻230余篇，其中有效文獻30篇。筆者以微濾法、超濾法、納濾法等膜技術，及以膜材料為無機陶瓷膜和聚砜-四氧化三鐵（PSF-Fe3O4）的磁性復合膜在中藥多糖分離純化中的研究與應用進行綜述，以期為膜技術在中藥多糖分離純化中的研究及應用提供參考。

1　不同膜技術在中藥多糖分離純化中的研究

膜技術依據截留分子質量可分為微濾法、超濾法、納濾法等。中藥多糖分離純化中，樣品的前處理（提取和純化條件）和膜技術的應用實例見表1。

表1　膜技術在中藥多糖分離純化中的應用

1.1微濾法

微濾膜是均勻的多孔薄膜，厚度為90～150 μm，操作壓為0.01～0.2 MPa，過濾粒徑為0.025～10 μm；過濾原理有3種：篩分、濾餅層過濾、深層過濾。在多糖純化的過程中，主要除去原糖液中的雜質和大分子物質，保護后續超濾、納濾的組件，提高分離效率[11]。常桂娟等[12]比較了高速離心法、酶解法、乙醇沉淀法、絮凝澄清法、微濾法、酶解-高速離心-微濾法、乙醇沉淀-高速離心-微濾法、絮凝澄清-高速離心-微濾法8種澄清方法對參精口服液中人參總多糖含量的影響，確定參精口服液的最佳澄清方法為絮凝澄清-高速離心-微濾法，得人參總多糖含量為97.47 mg/g。張艷等[13]探索了分離純化茶多糖的工藝，確定最佳微濾條件為：膜孔徑為0.05 μm、操作壓力為0.2 MPa、料液為1%；此工藝制得含量為50%的茶多糖。微濾法用于中藥提取液的精制和中藥口服液的澄清能有效除去雜質，保留有效成分，且保護后續超濾和納濾過程，提高分離效率。

1.2超濾法

超濾是一種新型的膜分離技術，具有選擇性高、設備簡單、耗能低等優點。其主要依據分子篩原理，根據膜的截留分子質量不同進行分離；膜孔徑為2～50 nm，屬于非對稱性多孔膜。當中藥提取液在一定壓力下流經膜表面時，膜表面的微孔結構對物質進行選擇性分離，分子體積較小的透過膜得到超濾液；而分子體積較大的物質則被截留得截留液，使原液中的大分子物質濃度逐漸升高進而得到濃縮液[14]。超濾技術應用于中藥注射劑中，能有效除去過敏性物質和大分子熱原物質，保留有效成分，進而提高臨床療效[15]。劉紅梅等[16]探索了超濾法分離純化灰樹花子實體多糖的工藝，確定優化的灰樹花多糖超濾工藝為：溫度35、pH 7、壓力0.12 MPa。張賽男[17]將金線蓮粗提原液先經100 ku的超濾膜分離后，再經10 ku的超濾膜分離純化，測定最終截留液中金線蓮多糖含量為9.45%。楊修仕等[18]研究了超濾法分離西洋參多糖的工藝，超濾條件為：壓力0.08 MPa、超濾膜（截留分子質量分別為100、30、10 ku）。結果西洋參粗多糖的得率為5.17%，有AGP1～AGP4等4個多糖組分，得率依次為46.61%、3.30%、12.11% 和37.98%。邵平等[19]采用工藝參數為室溫、料液體積流量100 ml/min、壓力小于0.21 MPa、時間60 min的超濾法對靈芝多糖酶解液多糖截留率進行研究，得多糖截留率為63.32%；而采用超濾與徑向流色譜耦合法，多糖截留率為89.52%，蛋白質脫除率達99.24%。此法與單一色譜法相比多糖的得率明顯提高。諸多實驗結果表明，采用超濾法能夠提高中藥多糖的得率，且能減少無效多糖、蛋白質及其他雜質，工藝簡單、處理量大、無污染，有較好的工業化應用前景。

1.3納濾法

納濾有良好的截留性能，對小分子有機物質有較高的截留性，對一、二價鹽離子有不同的選擇性。納濾膜是一種新型液體分離膜，孔徑平均為2 nm，具有濃縮目的產物的作用。納濾法具有可連續生產、過程無相變、高效節能、低污染等優點。韓永萍等[20]采用納濾法對低聚殼聚糖制備液進行純化，確定納濾最佳條件為：溫度35、操作壓力1.0 MPa，此工藝制得高活性低聚殼聚糖純度高達92%，且可脫出制備液中的一價鹽離子、單糖和大部分二糖。孫曙光等[21]探索了精濾后的金絲小棗清汁的納濾工藝，確定納濾工藝為：截留分子質量為1 000 Da納濾膜、進料流量為30～45 L/h、溫度為30～40、操作壓力為0.6～0.7 MPa。以截留液中的還原糖含量判斷納濾的程度，當截留液中還原糖含量為零時，納濾純化基本結束。研究表明，納濾法可除去制備液中的單糖、部分二糖及鹽離子，分離純化得到高純度的低聚糖。

1.4超濾法、微濾法、納濾法的聯用

微濾法可除去提取液中的大分子雜質；超濾法可降低無效多糖、蛋白質及其他雜質；納濾法對低聚糖提取液進行脫水、除鹽、濃縮，得到富集的低聚糖。三者聯用制備中藥多糖的工藝見圖1。

圖1　中藥多糖制備工藝

張曜武等[22]通過正交試驗確定紅松松塔制備工藝為：壓力0.1 MPa、料液濃度25 g/L、溫度40；此工藝制得多糖的含量為35.16%。董艷等[23]將地黃提取液先經截留分子質量為 150 000 Da的PSF超濾膜，其透過液再經截留分子質量為6 000 Da的PSF超濾膜，再經截留分子質量為200 Da的納濾膜；此工藝制得低聚糖的得率為46.63%，質量分數達到93.3%。

2　不同膜材料在中藥多糖分離純化中的研究

膜材料主要有纖維素酯類、含氟材料類、聚酰胺類、PSF類、聚烯烴類、無機材料類等。目前，以無機陶瓷膜和磁性復合膜為研究熱點。

2.1無機陶瓷膜

無機陶瓷膜主要用于除去細菌、微粒、大分子雜質（膠質、鞣質、蛋白質、多糖）等。無機陶瓷膜本身性質穩定，具有耐酸堿、耐高溫、耐生物降解、易清洗、機械強度大、壽命長等特點。張喜峰等[24]用正交設計研究了陶瓷膜分離純化沙棗多糖的工藝，工藝條件為：溫度30、壓力0.1 MPa、料液比1∶60；此工藝制得沙棗多糖回收率為98.6%。該研究也對清洗劑對膜通量恢復率的影響進行了考察，得最佳清洗試劑為0.5%硝酸，膜通量恢復率達92%。陳晨等[25]探索了無機陶瓷膜對杏鮑菇多糖的純化工藝，工藝條件為：溫度25、壓力0.02～0.08 MPa；制得杏鮑菇多糖含量為62%。田洪蕓等[26]研究了無機陶瓷超濾膜純化香菇多糖的工藝，工藝條件為：截留分子質量104u、壓力0.08 MPa、溫度50、料液比1∶3；此工藝制得香菇多糖的純度為89.7%，與有機超濾膜相比香菇多糖損失率大大降低。陶瓷膜是高性能膜材料的重要組成部分，屬于國家重點大力發展的戰略新興產業[27]，具有節約能耗、用時少、效率高、有效成分損失少、適用范圍廣、操作簡單等優點。

2.2PSF-Fe3O4磁性復合膜

王瑞君等[28]應用相轉化法，將納米級Fe3O4顆粒填充到PSF中制備出一種新的磁性PSF-Fe3O4復合膜。結果表明，在交替磁場作用下，普通PSF膜對抗磁性物質葡聚糖截留率基本無變化；而PSF-Fe3O4磁性膜截留率則降低。謝慧明等[29-30]研究了PSF-Fe3O4磁性復合超濾膜在麥冬多糖和當歸多糖分離純化中的應用，確定麥冬多糖的分離純化條件為：當截留分子質量為30 000 Da、磁度為0.1 T、壓力為0.4 MPa時，得截留液A和透過液B；當截留分子質量為10 000 Da、磁度為0.8 T、壓力為0.5 MPa時，將透過液B在25條件下超濾，得截留液C和透過液D。當歸多糖的分級分離條件為：在截留分子質量可調控范圍為31 000～73 000 Da的PSF磁性超濾膜、壓力為0.2 MPa、磁度為0～1.0T的條件下，通過改變磁場強度得樣品A、B、C；再用高效液相色譜法測定重均相對分子質量依次為86 371、19 989、62 461。樣品A中相對分子質量為70 000～100 000的當歸多糖占70%左右；樣品B中相對分子質量為10 000～30 000的當歸多糖占95%左右；樣品C中相對分子質量為50 000～70 000的當歸多糖占80%左右。采用磁性復合超濾膜，通過改變磁度和壓力，可按相對分子質量大小對中藥多糖提取液進行連續分離。因此，雖然磁性復合超濾膜研究與應用較少，但已引起廣大學者極大的關注。

3　結語

膜分離技術較傳統水提醇沉法分離時間短、效果好，不需使用有機溶劑，且膜清洗再生效果好，適用于具有生物活性的有效部位分離、純化和濃縮，且耗能少、費用低。微濾、超濾、納濾與色譜法、電滲析、活性炭等技術聯用可獲得目標多糖。膜材料種類較多，其中陶瓷膜較其他膜材料耐酸堿、耐生物降解；PSF-Fe3O4磁性復合膜屬于新型磁控約束膜，可通過調節外加磁場對一系列不同多糖物質進行連續分離，改善了一張濾膜只能有一個截留分子質量的狀況。膜技術在藥品、食品、環境等領域展現了廣闊的應用前景，為實現中藥及其制劑的工業化生產提供了一定的理論依據和研究指導。迄今為止，研究者在膜分離方法及膜材料的選擇、膜清洗及膜堵塞等問題的解決、分離純化工藝的優選等方面已取得諸多可喜的研究成果，但磁性復合膜在中藥多糖的分離純化中研究及應用尚處于起步階段。相信隨著研究的不斷深入，磁性復合膜在中藥學領域將進一步顯露其獨特的優勢并得到廣泛的應用。

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（編輯：余慶華）

R932

A

1001-0408（2016）28-4002-04

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.28.35

甘肅省教育廳科研項目（No.2013A-085）；甘肅省高等學校基本科研業務費項目（No.2013-1）；甘肅省高等中（藏）藥化學與質量研究省級重點實驗室開放基金項目（No.zzy-2014-04）

＊碩士研究生。研究方向：中藥有效成分與質量標準。E-mail：1239071829@qq.com

副教授。研究方向：中藥有效成分與質量標準。電話：0931-8765394。E-mail：cn221@163.com

（2015-12-08

2016-05-12）