1、超滤膜在中药多糖分离纯化中的应用摘要：本文通过回顾超滤膜在几种中药多糖的分离纯化应用，总结了超滤膜在中药多糖分离纯化应用中的重要影响因素,并对超滤膜对我国医药产业跨越式的发展给以了展望。关键词：超滤膜，中药多糖，分离纯化近年来人们对植物多糖的生物活性有了新的认识，植物多糖具有许多生物活性功能,例如调节免疫、抗肿瘤、抗辐射、抗病毒、保护肝脏等,且毒副作用小 1。因此,对多糖的研究开发成为医药行业的热门领域。但是由于植物多糖的分离纯化方法尚未形成一种高效模式,因此运用各种分离纯化方法对植物多糖的纯化分析,仍是研究工作的重心。超滤膜是一项新兴的高效分离技术,是是以压力为驱动力，利用机械筛分的原理选择
2、性地从溶液中分离出大粒子溶质的分离过程。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，最适于处理溶液中溶质的分离和增浓。多糖在水提液中可以溶解，用截留分子量适宜的超滤膜能很容易地实现植物多糖与水溶性小分子的分离，能够保证最大程度的发挥药效 2。笔者就目前超滤膜在多糖分离纯化方面的应用进行了回顾，概述了该技术的应用现状。1.超滤膜在多糖中的应用实例1.1超滤膜浓缩薏苡多糖 311.1超滤膜对薏苡仁多糖提取液浓缩和除小分子杂质的过程该文献在同样的料液、温度和操作压力下，考察了四种不同截留分子量的陶瓷超滤膜，发现截留分子量为150kDa的超滤膜最适合于薏苡仁多糖提取液的浓缩；同理，经过试验得出
3、，当压力在0.13-0.21MPa，温度在20-60度时，压力和温度的提高均有利于超滤膜通量的增大。1.1.2膜工艺过程的浓差极化及膜污染分析在超滤过程中，膜污染阻力随着时间的延长而不断增大，而浓差极化效应则不断减小。其中浓差极化主要因为膜的选择透过性使被截留溶质在膜表面处累积，这种浓度的累积会导致溶质想原料主体的反向扩散，但经过一定的时间会达到定态。浓差极化和膜污染是无法消除的，但可以通过改变料液情况和操作条件改善和减少，并通过适合的膜清洗工艺使膜通量得到恢复。1.1.3探索适合的膜清洗工艺在实验的基础上对膜清洗进行了尝试，找到了合适的膜清洗工艺：采用热水，碱洗和次氯酸钠清洗后，膜水通量能够
4、恢复到实验前的水平。1.2超滤膜富集六味地黄多糖41.2.1超滤膜孔径大小的选择针对膜工艺的性质, 首先进行预试验, 采用能切割分子量为15、10、8、6、5、1、0.5、0.3、0.1万Da的膜进行梯度分离, 以总收率、总糖含量等为指标进行分析, 并对提取物进行药效学比较。最终选择10万分子量管式膜作为膜分离介质。1.2.2膜分离实验根据影响膜分离的一般因素,采用正交试验法，以总糖含量为评价指标，以温度、压力、药液浓度为考察因素优选最佳富集制备工艺，发现最佳工艺为压力05 MPa、温度45，膜分离技术富集后，六味地黄提取物收率由20%降低至16%左右，总糖含量由40%提高到60%以上，能有效
5、富集多糖等活性成分。药液浓度的影响微小，可比较药液加热浓缩与直接进行膜分离的生产成本, 综合考虑各种因素, 选定其中一种浓度即可。该工艺操作方便、实用可行, 对高富集总糖等活性成分非常有效。1.3超滤法分离丹皮多糖51.3.1提取液的预处理分别采用离心(4 000 r/min)10 min和0.45m微滤膜两种方法对丹皮多糖的提取液进行预处理,除去不溶性杂质,减轻膜污染的发生。提取液在540 nm处测吸光度值,发现经预处理后,提取液的多糖浓度无明显变化,而吸光度值下降明显。说明微滤操作总糖损失更少、杂质去除更彻底,故选用微滤操作作为预处理方法。1.3.2膜分离工艺优化确定了合适的操作条件:操作
6、温度35,操作压力0.21MPa,丹皮多糖的截留率为92.91%,多糖纯度达到84.2%。此外，超滤膜还应用在当归多糖 6、马尾藻多糖 7、灵芝多糖 8、芦荟多糖 9的分离纯化,都找到了该种植物多糖的优化工艺，充分显示了超滤膜在多糖分离纯化应用的实用性和普遍性。2.超滤膜分离纯化多糖的影响因素在总结前人的经验的基础上，为广泛应用该技术，笔者总结了如下几个方面。2.1超滤膜的预处理为降低膜污染，浸提液在进行超滤前必进行预处理除去杂质。预处理的方法很多，可以用微滤法 5、醇沉的方法 7、离心法来保证溶液的澄清，保证超滤的顺利进行。但是微滤预处理时，多糖被微滤膜截留，可能导致多糖；而高速离心对不溶性
7、固形物有较高的去除率，多糖损失较少 9。2.2超滤膜的膜孔径选择膜的选择包括截留分子量和膜材质的选择两方面，一般情况下通常选用膜的截留分子质量稍大的膜，而优良的膜材料和膜面改良仍需研究开发 10。膜通量越大,超滤用时越短,能耗越低。将多糖提取液依次通过截留分子量为1万Da 、 3万Da、5万Da和6万Da的超滤膜,然后测定每段的灵芝多糖的含量, 以了解植物多糖的分子量分布，在此基础上最合适的膜孔径。2.3超滤膜应用与多糖的工艺优化影响超滤的因素主要与多糖提取液在膜表面的压力、温度、多糖浓度有关。因此，工艺优化多考虑这三个方面。2.3.1温度对超滤膜分离纯化的影响一般温度升高,物料的黏度下降,溶
8、质在溶剂中的扩散系数增大,从而有利于减轻浓差极化的影响,使超滤膜通量增大。但有机膜耐受温度有一定限制, 一般不能高于50度,因此操作温度控制在45-50度之间比较合适 8。2.3.2压力对超滤膜分离纯化的影响压力是超滤进行的动力,一般压力越大,膜通量越大。但随着超滤的进行,膜表面多糖浓度不断增大,由此引起的浓差极化和膜污染加剧,膜表面的凝胶层逐渐形成并不断增厚,膜通量减慢,而且使小于膜截留分子量的小分子物质也可能被截留。因此膜表面尚未形成浓差极化层时,通量与压力成正比；压力继续增大, 膜被压密, 浓差极化严重, 使有效的传质推动力下降, 导致膜通量增长变缓。2.3.3糖浓度对超滤膜分离纯化的影
9、响不同多糖浓度提取液进行膜分离后的损失多糖率不同，随着提取液浓度越小，膜分离后的多糖损失越少。理论上在分离前应将待处理的溶液尽量稀释，但考虑到膜分离后还要将各部分溶液浓缩冻干，如果溶液体积过大，不仅消耗能量而且浪费时间。所以综合考虑，在膜分离前将待处理的溶液适度稀释。3.该技术的拟解决问题：3.1研究药液适宜的预处理方法。随着大孔吸附树脂技术的广泛，我们可以利用其来进行中药提取液的预处理，除去了大部分引起膜污染成分。然后再用超滤膜进行分离纯化，两者结合能得到常规法难以制备的高浓度有效成分的富集物，从而会更好地推广超滤膜的应用。3.2超滤膜操作工艺参数的优化选择。为了具有统计学意义，现多采用正交
10、试验设计对压力、温度、多糖浓度三个因素来进行选择，可以针对不同的植物多糖得出最佳设计组合方案。3.3超滤膜的清洗恢复建立中药复杂体系的膜污染机理研究，对膜污染防治技术进行指导。例如在利用膜技术分离麦冬多糖时发生了膜污染现象 11。因此在膜纯化过程结束后立即开始清洗，可以用水、微碱性溶液等选择合适的洗液，找到合适的清洗工艺。经过适当的清洗才能恢复膜通量，为超滤膜更好的应用做基础。4.超滤膜对多糖应用的展望超滤技术以其高效、节能和绿色等特点,具有分离过程物质不发生相变、分离系数大、可常温操作、节能、高效等特点，且处理多糖具有收率高、不易破坏多糖的生物活性等特点，无二次污染，非常适于工业化生产。在中
11、药制剂的富集、浓缩和纯化的应用越来越多。此外超滤膜可减少工序、缩短周期、节省原料、降低成本及提高生产安全性，为分离纯化多糖有效部位提供了新模式和途径。虽然目前对采用膜分离技术纯化多糖尚有争议,例如方积年等 14认为在实际操作中,由于大多数超滤膜能吸附多糖,使其收率大大降低。超滤膜随着技术的进步，其分离纯化功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。参考文献1 徐晓飞,蒋丽,唐健等.植物多糖的保健功能及开发前景J.中国食物与营养, 2007(1): 48-502 匡海学.中药化学专论M.第 1 版.北京：人民卫生出版社，2010:16-183杜邵龙，周泰山，霍细良.超滤膜法浓缩薏苡仁多
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