陶瓷膜應(yīng)用發(fā)展到今天，呈現(xiàn)出新的需求特點(diǎn):在中藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)始獲得規(guī)模化應(yīng)用；而在生物制藥行業(yè)，從有機(jī)酸、氨基酸到抗生素，陶瓷膜系統(tǒng)普遍得到應(yīng)用，成套裝置的規(guī)模一般在500m2以上；在提高產(chǎn)品收率和質(zhì)量、降低能耗和工業(yè)廢水量等方面，取得了極好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本文從陶瓷膜與其他精制技術(shù)的比較、陶瓷膜過(guò)程及其機(jī)制、膜污染與防治等方面對(duì)近年來(lái)陶瓷膜精制中藥技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)。
1 中藥陶瓷膜精制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
目前，用于精制中藥水提液的方法主要有醇沉法、絮凝澄清法及大孔樹(shù)脂吸附法等，其目的都是除去非藥效高分子物質(zhì)。上述方法或可達(dá)到不同程度的精制效果，但都無(wú)一例外的存在著有效成分的損失、精制程度不高等共性問(wèn)題，且還存在著各自的缺陷。如醇沉法時(shí)間長(zhǎng)、成本高、產(chǎn)物在下步成型困難；絮凝法、大孔樹(shù)脂法因采用了化學(xué)分離介質(zhì)，存在著絮凝劑或樹(shù)脂殘留的問(wèn)題。現(xiàn)代膜分離技術(shù)因其高效、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)正日益在中藥制劑中得到應(yīng)用。特別是陶瓷膜技術(shù)因具有上述提及的特點(diǎn)，尤其適合于中藥水提液的精制，在我國(guó)中藥行業(yè)具有普遍的適用性。
1.1 陶瓷膜技術(shù)與其他技術(shù)比較研究
郭立瑋等以復(fù)方山茱萸制劑抗厥注射液和單味山茱萸煎劑為例，比較研究不同濃度水醇法與不同孔徑膜分離澄清中藥制劑對(duì)其所含成分的影響。結(jié)果表明，用無(wú)機(jī)陶瓷微濾膜處理藥液，其澄清效果相當(dāng)于40%乙醇濃度處理，與50%~70%乙醇濃度處理效果相當(dāng)?shù)某瑸V膜截留分子在1 103~1 104。首次提出了以膜技術(shù)部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)醇沉工藝的可能性與有效性。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了膜分離工藝對(duì)糖渴清總固體量及降血糖作用的影響研究，將陶瓷膜技術(shù)用于中藥新藥糖渴清的開(kāi)發(fā)，該品種已獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局的臨床研究批件，成為我國(guó)陶瓷膜法新工藝的首例中藥新藥。徐南平院士認(rèn)為該技術(shù)將對(duì)我國(guó)中成藥加工工藝的變革產(chǎn)生重要影響。
劉陶世等采用陶瓷膜微濾、超濾、醇沉、離心、絮凝、大孔樹(shù)脂吸附6種技術(shù)精制清絡(luò)通痹復(fù)方水提液。以性狀、青藤堿損失率和雜質(zhì)除去率為指標(biāo)，對(duì)各技術(shù)精制效果進(jìn)行對(duì)比研究。發(fā)現(xiàn)6種技術(shù)均能使藥液澄明度顯著提高；除雜率以樹(shù)脂法，達(dá)80%以上，陶瓷膜微濾除雜率為21.7%，小于醇沉和超濾，但高于絮凝澄清和高速離心；青藤堿損失率以AB 8樹(shù)脂法(6.39%)，而85%乙醇沉淀法(58.44%)，陶瓷膜微濾法損失率為15.31%，小于超濾、醇沉、高速離心和絮凝；樹(shù)脂吸附液的色譜圖與煎煮液色譜圖差別較大，但陶瓷膜微濾等其他5種精制液的色譜圖與煎煮液色譜圖差別較小。因此，認(rèn)為陶瓷膜微濾具有除雜率適中，有效成分損失少，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是清絡(luò)通痹復(fù)方水提液的精制技術(shù)。
韓燕全等采用苯酚 硫酸顯色法測(cè)定六味地黃口服液中多糖的量。比較微濾、超濾和醇沉法對(duì)六味地黃口服液中多糖量的影響。3種工藝六味地黃口服液多糖的量以葡萄糖計(jì)分別為8.22、7.04、7.24mg/mL。可見(jiàn)，經(jīng)孔徑為0.18 m微濾膜處理后的六味地黃口服液中多糖的量。徐南平等將陶瓷膜技術(shù)引入中藥口服液的生產(chǎn)，并將新工藝與原工藝進(jìn)行比較。結(jié)果采用陶瓷膜直接處理中藥水提液，有效地除去了藥液中的大分子、鞣質(zhì)及其他非藥用物質(zhì)，提高了藥液有效成分的量，使得產(chǎn)品的收率和品質(zhì)得到了顯著的提高，生產(chǎn)周期由原來(lái)的15d縮至9d。
1.2 陶瓷膜技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用研究:高紅寧等]采用陶瓷微濾膜和大孔吸附樹(shù)脂聯(lián)用精制苦參水提液中總黃酮，并與醇沉和大孔吸附樹(shù)脂聯(lián)用進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)微濾 大孔吸附樹(shù)脂法處理的苦參水提液中總黃酮的吸附率及除雜效果優(yōu)于醇沉 大孔吸附樹(shù)脂法，而且操作簡(jiǎn)單、周期短，可以有效地除去雜質(zhì)，選擇性地保留有效成分，是中藥精制的新方法。在此基礎(chǔ)上，高紅寧等又考察了陶瓷膜微濾大孔樹(shù)脂法精制苦參中氧化苦參堿、苦參總黃酮的效果。結(jié)果表明苦參提取液經(jīng)微濾 大孔樹(shù)脂法處理后，氧化苦參堿、苦參總黃酮的保留率分別為78.88%和73.4%，固形物去除率為38.95%。說(shuō)明微濾 大孔樹(shù)脂法較醇沉法可更有效地保留有效成分、去除雜質(zhì)。郭立瑋比較了陶瓷膜微濾、高速離心和醇沉3種預(yù)處理方法對(duì)AB 8樹(shù)脂吸附苦參水提液中總黃酮量及精制效果的影響。發(fā)現(xiàn)陶瓷膜微濾法提高AB 8樹(shù)脂吸附苦參總黃酮能力強(qiáng)于高速離心法，其精制總黃酮效果優(yōu)于醇沉法。陶瓷膜微濾可有效減輕中藥水提液對(duì)樹(shù)脂的毒化作用，提高中藥精制效果。
金萬(wàn)勤等考察了Al2O3陶瓷微濾膜微濾技術(shù)對(duì)枳實(shí)水提液和苦參水提液的澄清效果，并與傳統(tǒng)的醇沉法進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Al2O3陶瓷微濾膜處理的兩種水提液的除雜率及有效成分得率與醇沉法接近，并且該微濾膜經(jīng)過(guò)一定處理可以再生。提示Al2O3陶瓷微濾膜微濾技術(shù)有望成為澄清中藥水提液的一種新技術(shù)。
2 中藥陶瓷膜精制技術(shù)的膜過(guò)程及其機(jī)制
2.1 膜過(guò)程與中藥水提液溶液環(huán)境的相關(guān)性:膜科學(xué)技術(shù)原理指出，膜過(guò)程與應(yīng)用系統(tǒng)溶液環(huán)境有密切關(guān)系。從物理化學(xué)角度出發(fā)，中藥水提液可被視為一種十分復(fù)雜的混合分散體系。按線度大小，該分散體系可由分子分散系統(tǒng)(粒子的線度<1nm)、膠體分散系統(tǒng)(粒子的線度為1~100nm)以及粗分散系統(tǒng)(粒子線度>100nm)組成。其中膠體分散系統(tǒng)又由親水膠體和疏水膠體組成。膠體分散系統(tǒng)具有高度的分散性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性，但中藥水提液中某些高分子成分(如蛋白質(zhì)、淀粉等)又可形成均相穩(wěn)定系統(tǒng)的真溶液而成為熱力學(xué)穩(wěn)定體系。如此復(fù)雜的體系其光學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)等將對(duì)膜過(guò)程產(chǎn)生何種影響，膜過(guò)程又對(duì)此復(fù)雜體系的組成及相關(guān)性質(zhì)產(chǎn)生何種改變，這是研究膜精制中藥的膜過(guò)程及其機(jī)制必須解決的首要問(wèn)題。通過(guò)考察無(wú)機(jī)陶瓷膜微濾對(duì)中藥水提液物理化學(xué)性質(zhì)的影響，探索中藥水提液復(fù)雜體系在無(wú)機(jī)陶瓷膜分離過(guò)程中的微觀表現(xiàn)。陳丹丹等用0.2 mZrO2陶瓷膜微濾，測(cè)定了膜分離前后生地黃、黃芪水提液的pH值、濁度、固含物、電導(dǎo)率、 電位等指標(biāo)。結(jié)果表明，生地黃水提液pH值在4.55~4.69；濁度由膜前的140NTU降至膜后的0.165NTU，而截留液的濁度上升至586NTU；固含物由52.8g/L變?yōu)闈B透液的46.0g/L和截留液的54.5g/L，電導(dǎo)由1300 s/cm下降至1200 s/cm。黃芪水提液的pH值在5.58~5.98；濁度由膜前的376NTU降至膜后的1.2NTU，而截留液的濁度上升至877NTU；固含物由28.6g/L變?yōu)闈B透液的23.5g/L和截留液的28.9g/L；電導(dǎo)由1430 s/cm下降至1270 s/cm。通過(guò)測(cè)定枳實(shí)、陳皮水提液經(jīng)過(guò)0.2 m陶瓷微濾膜前后的pH、濁度、電導(dǎo)率、粒徑分布等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)枳實(shí)、陳皮水提液的理化性質(zhì)與其通量衰減變化在一定程度上表現(xiàn)出相關(guān)性。
樊文玲等研究生地黃等7種藥材和清絡(luò)通痹復(fù)方中藥水提液中可溶性有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量分布的特點(diǎn)，以及與0.2 m孔徑陶瓷膜穩(wěn)定通量的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除半夏和生地外，水提液中相對(duì)分子質(zhì)量小于4000的溶解性有機(jī)物所占比例均超過(guò)30%，金銀花和清絡(luò)通痹復(fù)方達(dá)到50%左右；膜穩(wěn)定通量近似的體系，則其相對(duì)分子質(zhì)量分布變化規(guī)律基本一致。因此得出了膜穩(wěn)定通量與中藥水提液中可溶性有機(jī)物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量分布情況存在一定的相關(guān)性的結(jié)論。
2.2 膜過(guò)程優(yōu)化研究:郭立瑋等用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究常見(jiàn)的7種中藥水提液體系中淀粉、果膠等高分子物質(zhì)組成、物理化學(xué)性質(zhì)與Al2O3陶瓷膜膜通量之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)體系:(1)中藥水提液的黏度、粒徑分布(D50)分別與有關(guān)變量呈近線性關(guān)系，且果膠量對(duì)黏度、D50的影響較大；(2)中藥水提液的pH值與固含物、果膠量等沒(méi)有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，但采用模式識(shí)別方法，可以找到pH值的定性規(guī)律；(3)初步認(rèn)識(shí)到中藥水提液這一復(fù)雜體系影響Al2O3陶瓷微濾膜膜通量的主要因素，即水提液中的蛋白質(zhì)量、原液pH值和粒徑分布(D90)；(4)利用自行開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)挖掘軟件處理有關(guān)數(shù)據(jù)，得到膜通量下降速率與原液中粒徑分布參數(shù)、pH值之間的定量關(guān)系， 留一法交叉驗(yàn)證 表明該定量關(guān)系的預(yù)報(bào)結(jié)果正確，基本鎖定了造成該體系通量衰減的主要因素，使得中藥水提液膜過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)取得突破性進(jìn)展。樊文玲等[18]以糖渴清復(fù)方水提液為實(shí)驗(yàn)體系，從膜過(guò)濾阻力角度考查不同預(yù)處理方法(調(diào)節(jié)pH值、絮凝、離心和粗濾等)對(duì)0.2 mAl2O3陶瓷膜微濾過(guò)程的影響。發(fā)現(xiàn)采用不同的方法預(yù)處理后，膜通量隨著時(shí)間延長(zhǎng)仍有一定程度下降，且基本均在15min后膜通量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；預(yù)處理后，膜濾過(guò)總阻力均大幅度減小，孔內(nèi)阻力比例增大，膜表面吸附阻力比例變小；水提液經(jīng)離心后，膜濾過(guò)總阻力最小，膜通量，為方法。
3 中藥陶瓷膜精制技術(shù)的膜污染與清洗研究
膜污染是指由于被過(guò)濾料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)分子與膜存在物理化學(xué)作用而引起的各種粒子在膜表面或膜孔內(nèi)吸附或沉積，造成膜孔堵塞或變小并使膜的透過(guò)流量與分離特性產(chǎn)生不可逆變化的現(xiàn)象。一方面膜