小葉榕葉水提物超頻震動膜過濾工藝的研究

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【摘要】  目的 對超頻震動膜過濾和傳統(tǒng)水提醇沉工藝的分離、濃縮效果進(jìn)行考察和比較。方法 在小葉榕葉提取物的分離、純化過程中,以相對除雜質(zhì)率和總黃酮收率為指標(biāo),對截留孔徑為A、B、C、D的超頻震動膜進(jìn)行試驗(yàn)考察,并與醇沉工藝效果進(jìn)行比較。結(jié)果 截留孔徑為B的膜最適合小葉榕葉有效成分的分離,同時(shí)配合截留孔徑的脫水膜,可使分離、濃縮快捷而連續(xù)地進(jìn)行。結(jié)論 在小葉榕葉的生產(chǎn)工藝中,超頻震動膜過濾法可代替?zhèn)鹘y(tǒng)乙醇沉淀法及加熱濃縮方法。 
【關(guān)鍵詞】  超頻震動膜過濾;水提醇沉;小葉榕

  Abstract:Objective  To compare the effect of routine ethanol sedimentation and vibratory shear-enhanced membrane filtration processing on separating and concentrating aqueous extractives of Ficus microcarpa L.f.Method  Vibratory shear enhanced membrane filtration processing was used to separate and concentrate the active ingredients, total flavonoids from aqueous extractives of Ficus microcarpa L.f.. Membranes of four different pore sizes were equipped for the filtration system to investigate the filtration flux, stability, yield of active ingredients and foreign matter removal ability. Result  Membrane B showed the best performance in separating active ingredients of Ficus microcarpace from crude extracts, while membrane D could concentrate active ingredients in membrane concentration mode. Vibratory shear enhanced membrane filtration processing made separation and concentration consecutively done with remarkable superiority.Conclusion Vibratory shear enhanced membrane filtration is a good technology for replacing ethanol sedimentation and concentration in processing the extract of Ficus.microcarpa.
  Key words:vibratory shear enhanced membrane filtration; ethanol sedimentation; Ficus microcarpa L.f
  由于中藥成分復(fù)雜,提取分離時(shí)大多要去除鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、淀粉、樹脂等大分子雜質(zhì)。常用的提取工藝,如醇沉、蒸餾和萃取等,雜質(zhì)不易除盡,有效成分損失嚴(yán)重,造成藥品質(zhì)量不穩(wěn)定,同時(shí)還消耗大量有機(jī)溶劑,成本高且污染環(huán)境。近年來,膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)工藝中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,如中藥注射劑、中藥口服液、中藥浸膏的制備和中藥有效成分的提取等,都取得了良好的效果[1]。膜分離技術(shù)可以有效地去除雜質(zhì)、保留有效成分,且對環(huán)境無污染,其優(yōu)點(diǎn)十分明顯。但膜分離技術(shù)目前的應(yīng)用基本上還是靜態(tài)過濾方式,膜孔易堵塞,通量會很快減少,特別是有機(jī)膜,污染嚴(yán)重,不易清洗,膜使用壽命短,阻礙了膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用[2]。
      
  本研究在小葉榕葉水提液的分離、濃縮過程中直接應(yīng)用超頻震動膜過濾技術(shù),對超頻震動膜過濾中不同截留孔徑膜的分離、濃縮效果與醇沉法的效果進(jìn)行了考察和比較。從結(jié)果看,該技術(shù)具有分離濃縮連續(xù)進(jìn)行、工序少、周期短、效率高、成本低、能耗低、安全指數(shù)高、膜不易堵塞、膜的保存和再生工序簡單等特點(diǎn)。
    
  1材料與儀器
  1.1材料 
      
  小葉榕葉藥材和浸膏(均由廣州白云山制藥廠提供),蘆丁對照品(中國藥品生物制品檢定所,批號050923),其他試劑均為分析純。
  1.2儀器 
      
  截留相對分子量為 A、 B、 C、D的有機(jī)薄膜,孔徑A>B>C>D(D為脫水膜),超頻震動過濾設(shè)備(由廣州偉思過濾亞太技術(shù)有限公司提供),TU1810紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器公司)。
  2實(shí)驗(yàn)方法
  2.1過濾用樣品液的制備  
      
  取干燥小葉榕葉置提取罐中,加8倍量水,煮提3次,濾過,合并濾液,濃縮至浸膏(每1 g相當(dāng)于原藥材10 g)。稱取浸膏適量,加水溶解成相當(dāng)于含生藥量為0.1 g/mL的樣品液,備用。
  2.2含量測定用對照溶液的制備
      
  精密稱定干燥恒重后的蘆丁對照品9.3 mg,置25 mL量瓶中,加50%(體積分?jǐn)?shù))乙醇溶解,定容至刻度,得到372 μg/mL對照品貯備溶液,備用。
  2.3乙醇沉淀樣品液的制備
      
  取小葉榕葉浸膏3份,每份100 g,分別置1 000 mL容量瓶中,加熱水100 mL溶解,再加乙醇至含醇量約為70%(體積分?jǐn)?shù)),靜置過夜,過濾除去沉淀物,用少量70%(體積分?jǐn)?shù))乙醇淋洗沉淀,合并濾液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收乙醇,濃縮液移置10 L的容器中,加水定容至刻度(相當(dāng)于0.1 g/mL生藥材),備用。
  2.4超頻震動過濾實(shí)驗(yàn)
      
  取“2.1”項(xiàng)下樣品溶液,濾過(相當(dāng)于200目篩,濾除微粒),留樣500 mL作浸膏原液含量測定用,其余部分裝入儲液槽。調(diào)節(jié)溫度在(35±2)℃,在一定壓強(qiáng)和振幅下,使藥液在超頻震動膜過濾系統(tǒng)中過濾。完成后停機(jī),取樣,測定大分子物質(zhì)的截留率[3]。超頻震動膜過濾流程簡圖,見圖1。
  圖1超頻震動膜過濾流程簡圖 略
  3結(jié) 果
  3.1過濾通量的考察  
      
  啟動超頻震動膜過濾系統(tǒng)后,待機(jī)械穩(wěn)定約5~10 min,開始定時(shí)考察通量,每個(gè)孔徑的膜在同樣條件下連續(xù)考察3 d(不清洗),結(jié)果見圖2-5。
  圖2-圖5 略
  
  由圖可見,對于試驗(yàn)面積的單層膜,A型膜3 h后基本穩(wěn)定在70%,B型膜4 h后穩(wěn)定在65%,C型膜穩(wěn)定在50%左右。而對于脫水膜,前期的通量下降迅速,但隨脫水過程的延續(xù),下降趨勢逐步減緩,在45 min以后則穩(wěn)定在70%左右。實(shí)驗(yàn)說明震動膜過濾的通量在經(jīng)過一定時(shí)間的平衡后,可以達(dá)到穩(wěn)定的通量。
  3.2有效成分測定[4]
  3.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
      
  精密量取對照品貯備液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL分別置25  mL量瓶中,加50%(體積分?jǐn)?shù))乙醇至6 mL,加5%亞硝酸鈉1.0 mL,搖勻6 min,加10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硝酸鋁1.0 mL,搖勻6 min,加4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氫氧化鈉試液10.0 mL,加水至刻度,搖勻,在15 min后500 nm處測吸收度,以吸收度(A)為縱坐標(biāo),質(zhì)量濃度(ρ)為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸方程A=0.011 542ρ+0.005 271,r=0.999 8,表明蘆丁對照品在14.88~89.28 μg范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。

  3.2.2樣品的測定
      
  分別精確量取原液、各濾液、乙醇沉淀后樣液1.0 mL按“3.2.1”項(xiàng)下操作,每個(gè)樣品連續(xù)測定5次并記錄吸收值,求均值代入回歸方程計(jì)算總黃酮含量,見表1。
  表1UV測定結(jié)果(略)
  3.3重量法測定大分子物質(zhì)(雜質(zhì))去除情況的考察
      
  分別精密量取原液、各濾液、乙醇沉淀樣液10.0 mL于小燒杯中,水浴蒸干,然后置80 ℃烘箱中3 h,取出置干燥器中冷卻至室溫,稱重,重復(fù)干燥至恒重,將所得各濾液、乙醇沉淀樣液的重量與原液樣品重量相比,得到相對保留率,然后按公式“相對除雜率=(1-相對保留率樣品)×100%”計(jì)算,即為不同處理方法相對去除大分子雜質(zhì)的量(n=5),見表2。從表2結(jié)果可知,以原液去除大分子物質(zhì)為0計(jì),醇沉為19%,A膜48%,B膜58%,C膜68%,脫水膜97%。
  表2重量法測定結(jié)果(略)
  4討論
  4.1本研究旨在比較超頻震動膜濾法與傳統(tǒng)水提醇沉法對小葉榕葉提取物分離、濃縮效果,通過試驗(yàn)找到最佳超頻震動膜過濾條件,使得保留更多有效成分的同時(shí),去除大量的大分子雜質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中,A、B型截留孔徑的膜能達(dá)到有效地去除雜質(zhì)、保留小分子成分的目的,效果均優(yōu)于醇沉法,但綜合小葉榕葉提取物總黃酮成分的保留及除雜效果,B型截留孔徑的膜更優(yōu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)物料計(jì)算表明,本法可替代小葉榕葉生產(chǎn)工藝中的水提醇沉工藝及加熱濃縮過程,見表3。
  表3超頻震動膜濾法與醇沉法效果比較 略
  4.2在靜態(tài)膜分離過程中,常會出現(xiàn)膜堵塞和污染等問題,而超頻震動膜過濾技術(shù)由于高頻震動在膜表面產(chǎn)生的橫向剪切力使大分子物質(zhì)難以在膜表面積聚形成次生膜,藥液經(jīng)簡單預(yù)處理即可進(jìn)行有效的過濾,一般連續(xù)運(yùn)行1周清洗1次即可,而且膜的清洗簡單,膜壽命長[5-7]。靜態(tài)過濾中,有機(jī)膜的使用壽命約為10~30 d,其原因主要來自污染堵塞和反復(fù)清洗;而超頻震動膜過濾中,膜的壽命一般在1~2年。因而在中藥分離、濃縮方法中,該法可以替代有機(jī)膜的靜態(tài)過濾方式。
  4.3動態(tài)膜濾和靜態(tài)膜濾一樣,膜孔徑和極性決定了膜的分離效果。選擇最適孔徑的膜及膜過濾參數(shù)是關(guān)鍵,適宜截留孔徑的膜能有效地截留雜質(zhì)、保留所需分子量的物質(zhì)。但在實(shí)際中,膜孔徑的選擇并不完全取決于被分離物質(zhì)分子量的大小,常常還受分子帶電性、立體空間構(gòu)型、膜與大分子物質(zhì)的吸附作用、pH值、黏度、溫度等因素的影響[8-9]。這些影響因素將在以后的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步探討。
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