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Migration study on ceramic membrane separation process of active ingredient population in compound Chinese materia medica

中药复方有效成分群在陶瓷膜分离过程中的迁移研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 9期 2016年 5月 ·1525·
中药复方有效成分群在陶瓷膜分离过程中的迁移研究
徐益清 1, 2,杨 辉 2,罗友华 2*,李汉明 1, 2,许光辉 2,黄亦琦 2
1. 福建中医药大学药学院,福建 福州 350122
2. 厦门市医药研究所 厦门市天然药物研究与开发重点实验室,福建 厦门 361008
摘 要:目的 以复方板蓝根利咽颗粒(板蓝根、玄参、桔梗、甘草等)水提液为研究对象,探讨中药复方有效成分群在不
同孔径陶瓷膜分离过程中的动态迁移规律,并比较其膜滤通量、固含物去除率。方法 分别以 200 nm和 50 nm孔径陶瓷膜
对复方板蓝根利咽颗粒水提液进行分离精制,连续多次取样,优化的 HPLC法为 Agilent Zorbox Eclipse XDB-C18色谱柱,乙
腈-0.05%磷酸水溶液梯度洗脱,检测波长采用切换波长,体积流量 1 mL/min,柱温 30 ℃,进样量 10 μL,同时测定复方中
腺苷、(R,S)-告依春、甘草苷、哈巴俄苷、桔梗皂苷 D和甘草酸铵 6种有效成分,考察其动态迁移率。结果 HPLC法可以
同时测定复方中 6种有效成分,对于复方板蓝根利咽颗粒水提液,在 200 nm陶瓷膜分离过程中,6种有效成分的动态迁移
率波动范围在 71%~104%,平均迁移率 85%,膜滤通量衰减较小,稳定通量在 426~340 L/(m2·h),固含物去除率 21.0%。
在 50 nm陶瓷膜中,6种有效成分的动态迁移率波动范围在 83%~107%,平均迁移率 83%,膜滤通量衰减较大,稳定通量
在 258~228 L/(m2·h),固含物去除率 23.9%。结论 初步探讨了中药复方有效成分群在 2种不同孔径陶瓷膜分离过程的动态
迁移情况,为现代陶瓷膜技术在中药精制中的推广应用奠定药效物质迁移理论基础。
关键词:陶瓷膜分离;复方板蓝根利咽颗粒;腺苷;(R,S)-告依春;甘草苷;哈巴俄苷;桔梗皂苷 D;甘草酸铵;迁移
中图分类号:R284.2 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2016)09 - 1525 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.09.013
Migration study on ceramic membrane separation process of active ingredient
population in compound Chinese materia medica
XU Yi-qing1, 2, YANG Hui2, LUO You-hua2, LI Han-ming1, 2, XU Guang-hui2, HUANG Yi-qi2
1. College of Pharmacy, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, China
2. Xiamen Key Laboratory of Natural Medicine Research and Development, Xiamen Medicine Institute, Xiamen 361008, China
Abstract: Objective Taking the water extraction of Compound Banlangen Liyan Granules (Isatidis Radix, Scrophulariae Radix,
Platycodi Radix, Glycyrrhizae Radix, etc.) as the research object to explore the dynamic migration regular of the active ingredient
population of compound Chinese materia medica in different apertures in ceramic membrane separation process and compare its
membrane filtration flux and solid inclusion removal rate. Methods The water extraction of Compound Banlangen Liyan Granules
was separated with 200 nm and 50 nm aperture of ceramic membrane, respectively. Continuously sampling for many times was done in
the ceramic membrane separation process. The optimized HPLC methods were as follows: chromatographic column was Agilent
Zorbox Eclipse XDB-C18, mobile phase was acetonitrile-0.05% phosphoric acid in gradient elution at flow rate of 1 mL/min, detection
wavelength was wavelength switching, injection volum was 10 μL, the column temperature was 30 ℃. The contents of six active
ingredients [adenosine, (R,S)-goitrin, liquiritin, harpagosid, platycodin D, and monoammonium glycyrrhizinate] were determined in
the compound at the same time, and the dynamic migration rates were investigated. Results The simultaneous determination of the
six active ingredient in the compound was done with HPLC method. For the water extraction in Compound Banlangen Liyan Granules,
in the 200 nm ceramic membrane separation process, the dynamic migration rates of the six active ingredients ranged between 71%—
104%, the average migration rate was 85%, the membrane filter flux attenuation was smaller, the stable flux was in 426—340

收稿日期:2015-12-18
基金项目:福建省医学创新课题资助(2012-CXB-40);厦门市科技局科技计划指导性项目(2011S0554)
作者简介:徐益清(1992—),女,福建莆田人,硕士研究生,主要从事中药制剂及质量控制研究。Tel: (0592)2050262 E-mail: 864784269@qq.com
*通信作者 罗友华(1971—),男,福建龙岩人,硕士研究生导师,主任药师,主要从事中药制剂及质量控制研究。
Tel: (0592)2050262 E-mail: youhualuo@163.com

中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 9期 2016年 5月 ·1526·
L/(m2·h), solid inclusion removal rate was 21.0%. But in 50 nm ceramic membrane, the dynamic migration rates of the six active
ingredients ranged between 83%—107%, the average migration rate was 83%, the membrane filter flux attenuation was larger, the
stable flux was in 258—228 L/(m2·h), and solid inclusion removal rate was 23.9%. Conclusion The experiment preliminarily
reflects the dynamic migration regular of the active ingredient population of compound Chinese materia medica in two different
aperture ceramic membrane separation process. It lays a migration theoretical foundation of effective materials for popularization and
application of modern ceramic membrane technology in Chinese materia medica refining.
Key words: ceramic membrane separation; Compound Banlangen Liyan Granules; adenosine; (R,S)-goitrin; liquiritin; harpagosid;
platycodin D; monoammonium glycyrrhizinate; migration

膜分离技术在中药分离中有着独特的优势,首
先它是以传统的水提液为原液,其次它根据有效成
分相对分子质量特征进行“集群筛选”[1-3],物理筛
分对原药液影响很小,能保持水提液的一般特性。
同时分离过程简便,适用于热敏性物质的分离,不
消耗有机溶剂,可以缩短生产周期,降低成本,分
离选择性高,满足中药现代化生产的要求[4-5]。在工
业化生产中,无机膜与有机膜相比,更显示了耐高
温、耐化学腐蚀、耐细菌和强度高等优点,从而使
它在许多方面有着潜在的应用优势[5-6]。
复方板蓝根利咽颗粒是由板蓝根、玄参、桔
梗、甘草等 6味中药经提取加工制成的复方制剂,
该制剂中以板蓝根清热解毒、凉血利咽为君药,玄
参清热凉血、滋阴降火、解毒散结和桔梗宣肺利
咽、祛痰排脓共为臣药,甘草清热解毒、祛痰止
咳为佐使药,具有清热解毒、祛痰利咽的功效,用
于咽喉肿痛、口咽干燥以及急、慢性咽喉炎和扁
桃体炎见以上证候者的治疗。该制剂已获福建省
医院制剂批准文号(闽药制字 Z20120001),临床
使用疗效显著[7-8]。
本实验采用 200 nm和 50 nm 2种孔径陶瓷膜
分别对复方板蓝根利咽颗粒水提液进行分离精制,
连续多次取样,以优化的 HPLC法[9]同时测定板蓝
根、玄参、桔梗、甘草中的腺苷、(R,S)-告依春、
哈巴俄苷、桔梗皂苷 D、甘草苷和甘草酸铵 6种有
效成分,与膜滤前原液比较,计算其动态迁移率,
并比较其膜滤通量、固含物去除率,以揭示中药复
方中有效成分群在不同孔径陶瓷膜分离过程中的
动态迁移规律。
1 仪器与材料
Agilent 1260高效液相色谱仪,包括低压梯度四
元泵,自动进样器,恒温箱,DAD 紫外检测器,
Chem station色谱工作站,美国 Agilent公司;XS205
电子分析天平,瑞士梅特勒-托利多公司,d=0.01
mg;陶瓷膜小试设备,江苏久吾高科技股份有限公
司,膜材质 A12O3,膜孔径 200、50 nm,膜面积 0.1
m2。乙腈(批号 13020466)、甲醇(批号 13080417),
色谱纯,Tedia 公司;磷酸(批号 201301042)、正
丁醇(批号 20140216),分析纯,西陇化工股份有
限公司;超纯水(自制)。
腺苷(批号 110879-200202,质量分数 100%)、
(R,S)-告依春(批号 111753-201103,质量分数
99.5%)、甘草苷(批号 111610-201005,质量分数
94.9%)、哈巴俄苷(批号 111730-201106,质量分
数 96.0%)、桔梗皂苷 D(批号 111851-201204,质
量分数 94.9%)、甘草酸铵(批号 110731-200614,
质量分数 100%)等对照品均购自中国食品药品检
定研究院。
药材均购自厦门鹭燕制药有限公司,经厦门市
医药研究所杨辉副主任药师鉴定,板蓝根为十字花
科植物菘蓝 Isatis indigotica Fort. 的干燥根、桔梗为
桔梗科植物桔梗 Platycodon grandiflorum (Jacq.) A.
DC. 的干燥根、玄参为玄参科植物玄参 Scrophularia
ningpoensis Hemsl. 的干燥根、甘草为豆科植物甘草
Glycyrrhiz uralensis Fisch. 的干燥根及根茎,均符合
《中国药典》2015年版正品要求。
2 方法与结果
2.1 复方板蓝根利咽颗粒水提液的制备
分别称取板蓝根 1 350 g、玄参 450 g、桔梗 450
g、甘草 180 g等,按优选的最优提取工艺[10],提取
3次,每次加 8倍量水微沸提取 1 h,采用 200目无
纺滤布滤过,合并滤液,称质量,得到约 62 kg的
原液,取样后,备用。
2.2 复方板蓝根利咽颗粒水提液的陶瓷膜分离
2.2.1 膜初始水通量的测定 将 200 nm 陶瓷膜装
入膜分离小试设备中,加入纯化水 10 L,接通电源,
调节阀门,使进口压力为 0.2 MPa,此时的膜通量
即为该孔径膜的初始水通量,同法测定 50 nm的陶
瓷膜初始水通量,结果见表 1,可见 200 nm膜初始
水通量比 50 nm膜大。

中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 9期 2016年 5月 ·1527·
表 1 不同孔径陶瓷膜的膜滤过程参数比较 (n = 5)
Table 1 Comparison on parameters of filtration process in
different aperture ceramic membrane (n = 5)
参数 单位
陶瓷膜孔径
200 nm 50 nm
药液量 L 30 30
药液质量浓度 g·mL−1 0.05 0.05
初始水通量 L·m−2·h−1 1 065 870
开始时药液通量 L·m−2·h−1 426 (40.0%) 258 (29.7%)
结束时药液通量 L·m−2·h−1 340 (31.9%) 228 (26.2%)
膜滤时间 min 51 93
顶洗时间 min 19 33
水洗后水通量 L·m−2·h−1 332 (31.1%) 200 (23.0%)
混合碱洗后水通量 L·m−2·h−1 630 (59.2%) 360 (41.4%)
浸泡后水通量 L·m−2·h−1 978 (91.8%) 786 (90.3%)
表中括号内的数据为不同阶段膜通量与初始水通量的百分比
Data in bracket in table is percentage of different stages of membrane
flux and initial water flux

2.2.2 复方板蓝根利咽颗粒水提液的陶瓷膜分离
测完初始水通量后,向装有 200 nm 陶瓷膜小试设
备储液桶内加入30 kg复方板蓝根利咽颗粒水提液,
直接膜滤,进口压力为 0.2 MPa[11],分别在 0、10、
20、30、40、50 min收集 1 000 mL的膜滤液样品,
密封备用,并记录药液膜通量,当膜滤液达 23 kg
时,立即向储液桶内加 7 kg纯化水进行顶洗,并从
加入纯化水开始,继续每 10 min(即膜滤 60、70 min
时)收集膜滤液样品,并记录药液膜通量。当总膜
滤液达到 30 kg(76 min)时结束膜滤,共得 8份膜
滤精制液样品。
同法制备 50 nm 孔径的膜滤液,因其药液通
量较小,故分别在 0、20、40、60、80、100、120
min取样,当膜滤液达 23 kg时,立即向储液桶内
加 7 kg纯化水进行顶洗,并从加入纯化水开始,
继续每 20 min收集膜滤液样品,并记录药液膜通
量。当总膜滤液达到 30 kg(128 min)时结束膜滤,
共得 7份膜滤精制液样品。2种孔径膜的通量变化
见表 1、2。
由表 1、2可知,对于复方板蓝根利咽颗粒水提
液体系,随着膜滤的进行,200 nm孔径的膜初始水
通量较大,达 1 065 L/(m2·h),分离过程中,通量衰
减较小,稳定通量在 426~340 L/(m2·h);而 50 nm
的膜初始通量较小,为 870 L/(m2·h),分离过程中,
通量衰减较大,稳定通量在 258~228 L/(m2·h)。
表 2 膜通量随时间的变化 (n = 5)
Table 2 Changes of membrane flux over time (n = 5)
t/min
膜通量/(L·m−2·h−1)
t/min
膜通量/(L·m−2·h−1)
200 nm 50 nm 200 nm 50 nm
0 1 065 870 70 340 228
2 426 258 76 340 —
10 366 240 80 — 228
20 364 240 90 — 228
30 378 240 100 — 228
40 372 252 110 — 228
50 378 252 120 — 228
60 360 252 128 — 228

200 nm膜结束时的药液通量也比 50 nm的大,分别
为 340、228 L/(m2·h),仅占初始水通量的 31.9%、
26.2%,说明 2 种膜均被污染,这可能与膜孔被水
提液体系中的大分子物质堵塞导致有效孔隙率下降
有关。
2.3 样品中腺苷、(R,S)-告依春、哈巴俄苷、桔梗
皂苷 D、甘草苷和甘草酸铵的 HPLC定量测定[9]
2.3.1 色谱条件 Agilent Zorbox Eclipse XDB-C18
色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相为乙腈-
0.05%磷酸水溶液,梯度洗脱:0~10 min,3%~10%
乙腈;10~14 min,10%~18%乙腈;14~22 min,
18%~24%乙腈;22~30 min,24%~27%乙腈;30~
34 min,27%~28%乙腈;34~35 min,28%~33%
乙腈;35~40 min,33%~50%乙腈;40~45 min,
50%~80%乙腈;45~47 min,80%~100%乙腈;
47~48 min,100%~3%乙腈;48~50 min,3%乙
腈;检测波长为 260 nm(0~10 min)、245 nm(10~
14 min)、278 nm(14~34.5 min)、210 nm(34.5~
35.5 min)、250 nm(35.5~50 min);体积流量 1
mL/min;柱温 30 ℃;进样量为 10 μL。
2.3.2 对照品溶液的配制 分别称取腺苷、(R,S)-告
依春、甘草苷、哈巴俄苷、桔梗皂苷D、甘草酸铵适
量,置于 10 mL量瓶中,加适量甲醇溶解后,用甲
醇定容,摇匀即得混合对照品溶液,4 ℃冷藏备用。
2.3.3 供试品溶液的制备 量取相当于临床 1日服
用剂量的复方板蓝根利咽颗粒水提液,浓缩成 110
mL,加入甲醇 110 mL,摇匀,离心 15 min(1 200
r/min),精密量取上清液 20 mL,置水浴上蒸干,
残渣加 20 mL水溶解,用水饱和正丁醇萃取 3次,
每次 20 mL,合并正丁醇液,将正丁醇液蒸干,残

中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 9期 2016年 5月 ·1528·
渣加适量甲醇溶解,迁移并定容至 5 mL量瓶中,
摇匀,0.45 μm滤膜滤过即得。
2.3.4 6 种有效成分迁移率的计算 按照公式计算
有效成分迁移率,结果见表 3~5。
有效成分迁移率=陶瓷膜滤液中成分量/原液中成分量
表 3结果可见,复方板蓝根利咽颗粒水提液在
200 nm陶瓷膜分离过程中,6种有效成分的迁移率
均有波动,波动范围在 71%~104%,平均迁移率
85%,在膜滤刚开始时和在 20 min时相对全过程较
低,平均为 82%和 87%,膜滤 30~50 min时较高,
达 98%。在约 60 min开始顶洗时,因加入 7 kg的
水,因此,60~70 min的迁移率均降低,平均为 70%
和 53%。
表 4数据可见,复方板蓝根利咽颗粒水提液在
50 nm 陶瓷膜分离过程中,6 种有效成分的迁移率
也均有波动,波动范围在 83%~107%,平均迁移率

表 3 6种有效成分在 200 nm陶瓷膜分离过程中的动态迁移率 (n = 5)
Table 3 Dynamic migration rates of six active ingredients in separation process of 200 nm ceramic membrane (n = 5)
有效成分
不同取样时间点的动态迁移率/%
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min 50 min 60 min(顶洗) 70 min(顶洗)
腺苷 92 104 85 105 102 94 61 44
(R,S)-告依春 85 100 96 99 102 104 73 55
甘草苷 83 97 91 99 98 85 59 52
哈巴俄苷 81 94 89 99 100 103 78 53
桔梗皂苷 D 78 93 84 96 96 97 72 56
甘草酸铵 71 80 76 82 90 103 75 56
平均值 82 94 87 97 98 98 70 53

表 4 6种有效成分在 50 nm陶瓷膜分离过程中的动态迁移率 (n = 5)
Table 4 Dynamic migration rates of six active ingredients in separation of 50 nm ceramic membrane (n = 5)
有效成分
不同取样时间点的动态迁移率/%
0 min 20 min 40 min 60 min 80 min 100 min(顶洗) 120 min(顶洗)
腺苷 93 92 97 97 89 47 53
(R,S)-告依春 95 95 100 103 96 65 57
甘草苷 86 85 89 91 87 52 48
哈巴俄苷 92 93 101 107 99 70 62
桔梗皂苷 D 90 87 93 97 93 64 59
甘草酸铵 85 83 91 96 92 67 61
平均值 90 89 95 98 93 61 57

表 5 6种有效成分在 2种孔径陶瓷膜分离过程中的平均动态迁移率比较 (n = 5)
Table 5 Comparison on dynamic migration rates of six active ingredients in separation of two kinds of ceramic membrane (n = 5)
有效成分
200 nm平均动态迁移率/% 50 nm平均动态迁移率/%
0~50 min膜滤 60~70 min顶洗 0~70 min全过程 0~80 min膜滤 100~120 min顶洗 0~120 min全过程
腺苷 97 53 86 93 50 81
(R,S)-告依春 98 64 89 98 61 87
甘草苷 92 55 83 88 50 77
哈巴俄苷 94 65 87 98 66 89
桔梗皂苷 D 91 64 84 92 61 83
甘草酸铵 84 66 79 89 64 82
平均值 93 61 85 93 59 83

中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 9期 2016年 5月 ·1529·
83%,因其膜滤通量较小,在膜滤刚开始时和在 20
min时相对全过程较低,平均为 90%和 89%,膜滤
40~80 min时较高,达 98%。在约 100 min开始顶
洗时,因加入 7 kg的水,因此,100~120 min的迁
移率降低,平均为 61%和 57%。
从表 5结果可见,复方板蓝根利咽颗粒水提液
中 6种成分在 200 nm陶瓷膜分离全过程中迁移率
从高到低的顺序为 (R,S)-告依春、哈巴俄苷、腺苷、
桔梗皂苷 D、甘草苷、甘草酸铵,而在 50 nm中的
顺序为哈巴俄苷、(R,S)-告依春、桔梗皂苷 D、甘草
酸铵、腺苷、甘草苷。6种有效成分在 200 nm陶瓷
膜分离全过程中的总体迁移率比 50 nm的略高,分
别为 85%和 83%。
2.4 固含物去除率测定
分别精密吸取复方板蓝根利咽颗粒水提液原
液、200 nm陶瓷膜分离液、50 nm陶瓷膜分离液等
样品液各 15 mL,置已干燥至恒定质量的蒸发皿中,
于 105 ℃烘箱中干燥 5 h,移置硅胶干燥器中,放
冷 30 min,迅速精密称定质量,得各样品液固含物
量,按如下公式计算固含物去除率。
固含物去除率=1-陶瓷膜微滤液干膏量/原液干膏量
200、50 nm孔径陶瓷膜的固含物去除率分别为
21.0%、23.9%,可见,200 nm孔径陶瓷膜微滤的固
含物去除率比 50 nm的略低。
3 讨论
复方板蓝根利咽颗粒由板蓝根、玄参、桔梗、
甘草等组成,现代研究表明,板蓝根主要含有生物
碱类、有机酸类、氨基酸类、核苷类等,其中腺苷
等核苷类和 (R,S)-告依春等生物碱类均是其抗病毒
的重要有效成分[12-14];玄参主要含环烯醚萜类、苯
丙素苷类,其中哈巴俄苷为玄参特征性有效成分,
具有抗炎等作用[15-17];桔梗主要有效成分为三萜皂
苷类,桔梗皂苷 D是其主要皂苷,具有祛痰作用[18];
甘草主要活性成分为甘草苷等甘草黄酮类和甘草酸
等甘草皂苷类,具有抗炎、抗病毒、祛痰等活性[19]。
这 6种有效成分与复方板蓝根利咽颗粒的功效主治
密切相关,故本实验探讨了这 6种有效成分在 2种
孔径陶瓷膜分离精制过程中的动态迁移率。
中药多成分、多功效的作用特点决定着单一成
分难以表达中药的质量,多成分同步质量控制模式
应运而生,并得到了迅速普及。本实验表明,复方
板蓝根利咽颗粒水提液用 200 nm和 50 nm孔径的
A12O3陶瓷膜均有较好的分离除杂效果,复方中的
6 种有效成分的全过程平均迁移率分别达 85%和
83%以上,膜滤结束时药液的平均膜通量分别为
340 和 228 L/(m2·h),总体上表明对于复方板蓝根
利咽颗粒水提液体系,陶瓷膜的孔径以 200 nm的
较好[11]。
本实验中,200、50 nm孔径陶瓷膜的固含物去
除率分别为 21.0%、23.9%。可能是因为复方板蓝根
利咽颗粒水提液中含有淀粉、果胶、蛋白质等大分
子杂质,导致本体系中 50 nm孔径对大分子的截留
更多,使 200 nm 孔径陶瓷膜分离的固含物去除率
比 50 nm的略低。
本实验初步反映了中药复方有效成分群在 2种
不同孔径陶瓷膜分离过程的动态迁移情况,掲示了
中药复方有效成分群的动态迁移特征,说明 200和
50 nm陶瓷膜技术可以较好保持中药复方药效物质
的整体与多元性(实验结果未出现某类成分较大损
失)。本研究也提示 200和 50 nm孔径范畴可避免
多种成分的竞争透过作用,为现代陶瓷膜技术在中
药精制中的推广应用奠定药效物质迁移理论基础。
参考文献
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