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Vol.34，Issue 2
January，2009
第 34 卷第 2 期
2009 年 1 月
超滤法纯化大黄多糖的研究
孙 瑜，周永传*，陈德煦
（华东理工大学 中药现代化工程中心，上海 200237）
[摘要] 目的：通过微滤和超滤分离纯化大黄多糖。方法：采用微滤结合不同截留相对分子量的管式超滤膜串联工艺。
结果：实验确定的最佳工艺条件为：超滤时间控制在 80 min 左右，温度 35～40 ℃，操作压力 0.08～0.12 MPa，pH 6～8，
料液多糖浓度为原始提取液浓度的 0.5 倍，多糖回收率可达到 53.7％，浓度可提高到进料液的 2.73 倍。结论：该工艺简单可
行，可用于纯化大黄多糖。
[关键词] 超滤；大黄多糖；纯化
中药大黄是多靶点、多途径的传统消化道用
药，含有多种生物活性物质，其水溶性主成分大黄
多糖(RTP)是目前研究的热点。已经有从非正品波
叶大黄和掌叶大黄中提取大黄多糖的报道[1-2]。药理
研究表明，大黄多糖具有抗病毒，抗肿瘤，降血糖，
提高免疫力等作用。
近年来，关于大黄多糖提取纯化方法的研究已
有一些文献报道，主要是传统的水提醇沉法，由于
大黄多糖与色素结合紧密，并含有少量黏性物质，
故在提取分离过程中，色素和黏性物质与凝胶形成
难逆性结合，污染凝胶，使提取成本增加，不易产
业化。膜法作为一种新型的分离技术，不但具有能
耗 低、单级分离效果高、工艺简单，可在室温或低
温下操作，而且用于中药分离、纯化时所得制品收
率高、纯度好。为此，本实验采用微滤结合不同截
留相对分子量的管式超滤膜装置对大黄多糖进行
了分离纯化，对温度、压力、pH 和多糖浓度等影
响因素进行了深入细致研究，优化确定试验操作条
件，为大黄多糖在医药领域和保健品行业的工业化
开发提供理论依据和技术指导。
1 材料、装置与方法
1.1 材料
大黄购自甘肃。2 根国产管式超滤膜，膜材质
聚偏氟乙烯（PVDF），该膜内径 14 mm，管长 550
mm，有效面积 242 cm2，截留相对分子质量为 2×105

[收稿日期] 2008- 06-30
[通讯作者] ∗周永传，Tel：（021）64253329，E-mail：xdeng@ecust.
edu.cn
和 5×103；UV1900PC 紫外-可见分光光度计，上海
亚研电子科技有限公司；JA31002 型电子天平，上
海天平仪器厂；AL204 型分析天平，梅特勒-托利多
仪器（上海）有限公司；ZK-82B 型真空干燥箱，
启动双棱测试设备厂。
1.2 装置
微滤和超滤设备都是由华东理工大学药学院
中药现代化工程中心研制提供，实验流程见图 1。

1. 料液池；2. 泵；3. 超滤组件；4. 透过液池；5. 调压阀；
6. 压力表。
图 1 实验流程示意

1.3 分析方法
总糖测定：采用苯酚-硫酸法[3]，以葡萄糖为对
照品，得标准回归曲线为 Y=7.866X+0.002 8，R2＝
0.999 2。
还原糖测定：采用 3，5-二硝基水杨酸法（DNS
法）[4]，以葡萄糖为对照品，所得标准回归曲线为
Y=1.389 3X- 0.125 2，R2＝0.999 4。
多糖含量＝总糖含量–还原糖含量
1.4 工艺操作
大黄颗粒先用 95％乙醇回流提取 1 h，药渣挥
干乙醇，再用去离子水水煮浸提，将水提液通过微
滤预处理，其透过液进入截留相对分子质量为


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2×105 的超滤膜Ⅰ，超滤的透过液再进入截留相对
分子质量为 5×103 的超滤膜Ⅱ，最后得到超滤膜Ⅱ
的截留液，即为纯化的大黄多糖。
1.5 膜通量、多糖回收率和膜纯水透水恢复系数 r
的计算
膜通量 J＝V/(A·t)
式中 J 为膜通量，L/(m2·h)；V 为透过液体积，
L；A 为膜有效面积，m2；t 为操作时间，h。
多糖回收率＝截留液Ⅱ中多糖质量(g)/料液总多糖质量
(g)×100％
式中截留液Ⅱ是指超滤膜Ⅱ的截留液。
膜纯水透水恢复系数 r=J/J0×100%
式中：J 为清洗后膜的纯水通过通量，L/(m2·h)；
J0 为膜的初始纯水透过通量，L/(m2·h)。
2 结果与分析
2.1 超滤条件的确定
由于膜分离过程中不可避免地在膜表面形成
的浓差极化和凝胶层的影响[5]，膜通量下降，滤过
时间增长，甚至影响膜的结构和性能，因此必须确
定合适的操作条件，即要保证膜通量满足实际生产
需要，又不会引起膜的“坏死性”污染。实验主要
对滤过料液的超滤时间、温度、操作压力、pH 和
料液浓度等操作条件进行研究。
2.1.1 超滤时间对纯化效果的影响 在 0.10 MPa，
35 ℃，对 2.04 g·L-1（以大黄多糖浓度来计算，下同）
料液进行超滤，考察超滤时间对纯化效果的影响见
图 2。

图 2 超滤时间对纯化效果的影响

由图 2 可知，随着超滤时间的增加，最终得到
的多糖浓缩倍数逐渐增加，但到 80 min 以后，增加
趋于缓慢。由于浓差极化和膜污染问题的存在，使
得膜通量下降，致使浓度增加减缓。因此考虑到纯
化效果和膜的使用寿命，超滤时间不宜过长，控制
在 80 min 左右。
2.1.2 温度对超滤的影响 在 0.10 MPa 下，改变操
作温度对 2.06 g·L-1 料液进行超滤，运行稳定 20 min
后测定膜通量（下同），不同温度对膜通量的影响
见图 3。

图 3 温度对膜通量的影响

图 3 表明，随着温度的升高，膜通量增大，但
到了 35 ℃以后，膜通量的增加趋于稳定。温度决
定了料液的粘度。温度升高，料液黏度下降，扩散
系数和传质系数以及多糖的溶解度均增大，相应会
减弱膜表面的浓差极化，致使膜通量增大。但是，
当温度继续升高时，由于组成膜的聚合物分子链段
运动剧烈，膜内的通道变大，使单位时间单位体积
形成小孔的几率增加，从而影响膜的截留性能，造
成截留率有所下降[6]。
而且，料液温度升高，将增大膜的压密作用，
加速膜的水解速度，结果导致膜的结构的不可逆变
化，影响膜的使用寿命。因此，考虑到膜的性能、
料液稳定性以及操作方便，实验采用的温度范围为
35~40 ℃。
2.1.3 膜进出口压差对膜通量的影响 采用浓度
为 2.10 g·L-1的料液，在 35 ℃下，不同压差对膜通
量的影响结果见图 4。
结果表明，膜的初始通量随着压力增加而增
大。这是因为超滤过程是以压力为驱动力，其大小
直接影响膜通量[5]。在低压操作时，由于初始膜通
量小，透过通量小，被透过液带到膜表面的大分子
溶质较少，浓差极化较轻，凝胶所形成阻力较小因
此膜通量衰减较慢。而在高压下操作时，由于初始
膜通量较大，透过通量大，被透过液带到膜表面的
大分子溶质较多，聚集形成浓差极化层，浓差极化
现象严重，凝胶所形成的阻力也较大，膜污染严重，


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图 4 压力对膜通量的影响

因此膜通量衰减较快[7]。考虑到设备的生产能力和
膜的性能，确定操作压力范围为 0.08~0.12 MPa。
2.1.4 pH对膜通量的影响 在0.10 MPa和35 ℃条
件下，改变料液 pH 对质量浓度 2.08 g·L-1 料液进行
超滤，不同 pH 对膜通量的影响见图 5。

图 5 pH 对膜通量的影响

由图 5 可以看出，pH 4 时，膜通量出现了最低
值，随着 pH 远离该点，超滤膜通量逐渐增大。
分析认为，料液多糖溶液中含有一定量的游离
蛋白和结合糖蛋白，料液 pH 4，接近于其等电点（约
4.5 左右），此时，蛋白质的溶解度最低[8]，以流动
性能较差的悬浮状态为超滤膜所截留，并产生吸
附，从而加剧了浓差极化。因此超滤时应远离蛋白
质的等电点，考虑到超滤膜的适宜 pH 为 1~13，料
液 pH 应控制在 6~8。
2.1.5 料液浓度对膜通量的影响：本实验水提大
黄多糖提取液质量浓度约 4.11 g·L-1，在操作压力
0.10 MPa，料液 pH 6 和温度 35 ℃条件下，采用
原始提取液浓度的 0.25 倍、0.5 倍、1 倍和 1.5 倍
的料液进行超滤，膜通量和多糖回收率的变化见
图 6，7。
由图 6 可以看出，料液多糖浓度对膜通量的影
响较大，随着料液浓度的升高膜通量明显降低。这

图 6 料液多糖浓度对膜通量的影响


图 7 料液浓度对多糖回收率的影响

是因为随着料液浓度的升高，料液的粘度增大，溶
质间的作用力增加，在一定压力下，浓差极化加重，
凝胶层加厚，透过阻力增加，膜通量降低。由图 7
可以看出，多糖回收率在 0.5 倍的原始料液浓度处
有最大值，说明随着料液多糖浓度增加，浓差极化
现象严重，一部分原本能透过的多糖分子被截留，
致使透过截留相对分子量 2×105 超滤膜的多糖分子
减少，导致多糖回收率降低。从节约时间提高超滤
效率和延长膜的使用寿命考虑，选择进料浓度为原
始提取液浓度的 0.5 倍（约 2.06 g·L-1）进行超滤。
2.2 超滤纯化大黄多糖
在上面确定的最佳工艺条件下，对预处理后的
大黄水提液进行超滤，经过 2 次超滤，结果见表 1。
表 1 最佳工艺条件下超滤结果
料液多糖
/g·L-1
截留液Ⅱ多糖
/g·L-1
多糖回收率
/％
浓度提高
倍数
2.12 5.62 52.8 2.65
2.06 5.66 53.6 2.75
2.08 5.82 54.7 2.80

由表 1 可知，在最佳工艺条件下，多糖浓度平
均提高 2.73 倍，平均回收率为 53.7％。
2.3 膜清洗
可选择系统运行 2 h，对膜进行一次清洗，选
用 0.1％NaOH 溶液对已污染的膜清洗清洗，清洗时


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间为 1 h，碱广泛应用于生物和有机污染物的清洗，
其机理是对胶体物的分散和乳化。在清洗过程中，
将清洗液控制在 45 ℃，在这个温度下膜孔有所扩
大，使得清洗液能够容易地进入到膜孔中，溶解其
中的杂质，达到良好效果。碱洗完后，用 0.6％NaClO
溶液浸泡 6 h，纯水透水率恢复系数 r 达到 98％。
3 结论
研究表明，使用微滤预处理和超滤纯化大黄多
糖工艺简单可行。实验确定条件为：超滤时间控制
在 80 min 左右，温度 35~40 ℃，操作压力 0.08~0.12
MPa，pH 6~8，料液多糖浓度为原始提取液浓度的
0.5 倍。在上述最佳工艺条件下进行超滤，多糖浓
度平均提高 2.73 倍，平均回收率为 53.7％。
合适的膜清洗方法为系统运行 2 h 后，用 0.1％
NaOH 溶液清洗 1 h，0.6％NaClO 溶液浸泡 6 h，能
使纯水透水恢复系数 r 达到 98％。
[参考文献]
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[8] 古练权. 生物化学[M]. 北京: 高等教育出版社，2000：56.



Studies on application of ultra-filtration to purifying polysaccharides
from Rhubarb

SUN Yu，ZHOU Yongchuan*，CHEN Dexu
(Modern Engineering Center for Chinese Traditional Medicine，East China University of
Science and Technology，Shanghai 200237，China)

[Abstract] Objective：To purify Rhubarb polysaccharides via micro-filtration and ultra-filtration. Method：The technology
adopted micro-filtration and tubular membrane with different cut-off molecular weights. Result：Experiment results showed that the
optimum operating conditions were that the ultra-filtration time controlled around 80 min，the temperature was set the 35~40 ℃， the
operating pressure was 0.08~0.12 MPa，the pH was 6~8，and a sample that of polysaccharide was 0.5 times of original concentration.
The recovery ratio of the polysaccharides was 53.7%，the concentration could be condensed to 2.73 times compared with the sample
liquid. Conclusion：The technology was simple and feasible，it can be applied to purify Rhubarb polysaccharides.
[Key words] ultra-filtration； Rhubarb polysaccharides； purify
[责任编辑 鲍 雷]