全 文 ：书黄连解毒汤模拟体系的超滤膜过程研究
董洁，朱华旭，郭立玮
（南京中医药大学 药学院，江苏 南京 ２１００２９）
［摘要］ 目的：以黄连解毒汤模拟体系为研究对象，探讨中药水提液超滤过程污染机制，为中药膜分离技术应用系统的
优化设计奠定基础。方法：采用系统模拟的方法，以超滤膜过程中通量变化、膜污染度、成分截留率、小分子物质吸附速率和
吸附量等为指标，研究黄连解毒汤复方中小分子药效物质和共性高分子物质的超滤行为及相互影响。结果：黄连解毒汤模拟
体系中，小檗碱和栀子苷ＰＳ５Ｋ超滤膜透过率在９０％以上，淀粉、果胶、蛋白质３种高分子物质的截留率为１００％；但模拟溶液
中由于高分子物质的存在造成小檗碱和栀子苷的膜透过率大大降低，膜污染和膜通量衰减加剧；小檗碱和栀子苷的膜吸附行
为也因为高分物质的存在而发生了改变。结论：黄连解毒汤复方溶液中，高分子物质的存在是造成超滤膜污染和药效物质损
失的主要因素，其中主要污染物是淀粉和果胶。
［关键词］ 黄连解毒汤；模拟体系；超滤；药效物质；高分子物质
［收稿日期］ ２００９０５０６
［基金项目］ 国家自然科学基金项目（７３４５０）；江苏省教育厅自然
科学基金项目（０７ＫＪＢ３６００８７）；江苏省中医药局项目（Ｈ０５１６４）；南
京中医药大学基础研究项目（０８ＸＹＣ０５）
［通信作者］ 郭立玮，研究员，博士生导师。Ｔｅｌ：（０２５）８６７９８１８８，
Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｌｉｗｅｉ８１５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
［作者简介］ 董洁，博士，主要从事中药制备高新技术研究。Ｔｅｌ：
（０２５）８６７９８３９３，Ｅｍａｉｌ：Ｄｏｎｇｊｉｅ７９０２１２＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
中药水提液是中药制药工艺过程最基本的中间
产物，其化学成分非常复杂，通常含有几十甚至上百
种小分子化合物及生物大分子物质，其相对分子质
量从几十到几百万道尔顿。一般来讲，高相对分子
质量物质主要是非药用性成分或药用性较差的成
分，药物有效部位的相对分子质量一般较小，仅几百
到几千道尔顿［１］。因此，基于筛分机制的超滤技术
非常适合于中药有效部位和有效成分与非药用性成
分或药用性较差的成分的分离。
目前，因对中药水提液缺乏深入系统的研究，特
别是其中高分子物质的表现不明，高分子物质与低
分子药效物质间相互作用不明，至今难以对中药膜
分离技术应用系统进行优化设计，成为严重制约其
产业化进程的瓶颈。
本实验针对上述问题，以黄连解毒汤复方溶液
为研究对象，采用系统模拟的方法，根据复方中主要
药效物质及高分子物质的含量建立模拟体系，进行
定性定量观察分析，研究黄连解毒汤复方中高分子
物质对小分子药效物质膜过程的影响，探讨中药水
提液超滤过程中造成膜污染的物质基础，为中药膜
分离技术应用系统进行优化设计奠定基础。
１ 材料
超滤膜组件为中科院上海原子核研究所的
ＭＳＣ３００杯式超滤器，采用死端式操作模式，内设磁
力搅拌浆；外加压力通过氮气钢瓶内高纯氮气提供。
超滤膜为聚砜膜（ＰＳ），截留相对分子质量５０００，有
效膜面积为４５３４ｃｍ２，美国ｓｅｐｒｏ公司生产。
盐酸小檗碱对照品（中国药品生物制品检定所，
批号１１０７１３２００２０８）；栀子苷对照品（中国药品生物
制品检定所，批号１１０７４９２００５１２）；可溶性淀粉（Ｓｉｇ
ｍａ公司出品，进口分装）；果胶（Ｓｉｇｍａ公司出品，进
口分装）；牛血清蛋白（ＡＭＲＥＳＣＯ公司生产，进口分
装）；乙腈、甲醇均为色谱纯（江苏汉邦公司），水为去
离子２次重蒸馏水；其他试剂均为分析纯。
Ｗａｔｅｒｓ５１５双泵液相色谱仪（２４８７双波长紫外
检测器，ＷＤＬ９５色谱工作站）；Ｓｐｅｃｔｒｕｍ７５４型紫
外可见分光光度计（上海分析仪器厂）；ＳＨＺＢ水浴
恒温震荡器（上海跃进医疗器械厂）；ＳｈｉｍａｄｚｕＬｉ
ｂｒｏｒＡＥＬ４０ＳＭ电子天平（１／１０万）。
２ 方法
２．１ 模拟溶液的配制
前期研究表明，中药水提液中含有较多淀粉
（００１％ ～１５％）和一定量的果胶（０００１％ ～
０５％）与蛋白质（０００５％ ～０３８％），这 ３种高分
子物质均为构成膜污染的主要物质。因此，根据黄
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连解毒汤水提液中这３种高分子物质的含量和两种
主要药效物质的含量，配制模拟体系：０３％小檗碱
水溶液 （模拟溶液Ａ），０３％栀子苷水溶液（模拟溶
液Ｂ），０３％小檗碱 ＋０３％栀子苷水溶液（模拟溶
液Ｃ），０３％小檗碱 ＋０３％栀子苷 ＋０５％淀粉水
溶液（模拟溶液Ｄ），０３％小檗碱 ＋０３％栀子苷 ＋
０１％果胶水溶液（模拟溶液 Ｅ），０３％小檗碱 ＋
０３％栀子苷＋００２％蛋白水溶液（模拟溶液Ｆ）。
２．２ 超滤试验
试验温度２５℃，操作压力０１５ＭＰａ，磁力搅拌
器转速３００ｒ·ｍｉｎ－１。使用１张新膜前，用去离子
水浸泡２ｈ；将处理过的膜片固定在超滤杯中，加入
去离子水，在０１５ＭＰａ下预压０５ｈ，使新膜性能稳
定；补充超滤杯中的去离子水，调节压力测定膜的纯
水通量。加入一定体积的模拟溶液滤过，收集滤过
液测定含量，计算膜污染度。每次实验均用新膜，以
减少膜污染对实验的影响。
化合物透过率由下式计算：
透过率＝（Ｃ１×Ｖ１）／（Ｃ０×Ｖ０）×１００％
Ｃ１：透过液中化合物浓度，Ｃ０：原液中化合物浓
度。Ｖ１：透过液体积，Ｖ０原液体积。膜污染度采用
膜通量下降率Ｊｄ来表示计算公式如下：
Ｊｄ＝［１－Ｊｐ／Ｊｗ］×１００％
Ｊｗ为膜污染前纯水通量（Ｌ·ｍ
－２·ｈ－１），Ｊｐ为
膜污染后纯水通量（Ｌ·ｍ－２·ｈ－１）。
２．３ 静态吸附试验
取面积为１２５６ｃｍ２的膜（１／４片片状膜），膜面
朝下置于装有２５ｍＬ一定浓度模拟溶液的磨口锥形
瓶中，盖好塞子，在恒温震荡仪上以１２０次／ｍｉｎ的
频率震荡进行静态吸附试验，试验温度 ２５℃。以
２０ｍｉｎ为一时间间隔取样６次共计１２０ｍｉｎ，测定每
次取样中药效物质成分的含量，由质量平衡原理计
算吸附量。
２．４ 模拟溶液中药效物质含量测定
２．４．１ 盐酸小檗碱的含量测定［２］ ＨＰＬＣ分析条
件 以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；流动相
００３３ｍｏｌ·Ｌ－１磷酸二氢钾乙腈（６０∶４０）；检测波
长２６５ｎｍ；柱温３０℃；流速１０ｍＬ·ｍｉｎ－１。
对照品溶液的制备 取干燥后盐酸小檗碱对照
品适量，精密称定，加甲醇制成每１ｍＬ含３０μｇ的
溶液，即得。
２．４．２ 栀子苷的含量测定 ＨＰＬＣ分析条件 以十
八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；流动相甲醇水（３０∶
７０）；柱温３０℃；检测波长２４０ｎｍ；柱温３０℃；流速
１０ｍＬ·ｍｉｎ－１。
对照品溶液的制备 取干燥后栀子苷对照品适
量，精密称定，加甲醇制成每１ｍＬ含３７５μｇ的溶
液，即得。
２．５ 模拟溶液中高分子物质含量测定
２．５．１ 淀粉定量方法［３］ 精密称定干燥至恒重的
可溶性淀粉０１ｇ加５０ｍＬ水于２５０ｍＬ烧杯中煮
沸５ｍｉｎ，冷却转移至１００ｍＬ量瓶中用蒸馏水定容
至刻度，分别精密移取该液０，１，２，３，４，５，６，７，８ｍＬ
至１００ｍＬ量瓶中，加入１５ｍＬ碘试液后用蒸馏水
定容至刻度，混匀后于５７０ｎｍ处测吸光度。以吸收
度（Ａ）为纵坐标，可溶性淀粉浓度 Ｃ（ｇ·Ｌ－１）为横
坐标，绘制标准曲线。得回归方程为 Ｙ＝１２９３８Ｘ
＋００１１２，ｒ＝０９９９８。表明可溶性淀粉在０１～
０８ｍｇ·Ｌ－１吸光度呈良好的线性关系。
样品测定方法：取样品溶液用蒸馏水稀释至一
定浓度范围内，取１ｍＬ至１００ｍＬ量瓶中，加入１５
ｍＬ碘试液后用蒸馏水定容至刻度，混匀后于 ５７０
ｎｍ处测吸光度，代入标准曲线计算。
２．５．２ 果胶定量方法［４］ 精密称定干燥至恒重的
果胶粉０２ｇ，用蒸馏水定容至１００ｍＬ量瓶中，混匀
后分别精密移取该液０，２，４，６，８，１０ｍＬ至１００ｍＬ
量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，得标准稀释液，分别
移取１０ｍＬ至具塞试管中加５ｍＬ硫酸，混匀后于
７５℃保温１５ｍｉｎ，取出迅速用冰水冷却至室温，加
入０１５％咔唑无水乙醇溶液０２ｍＬ摇匀，室温下
避光放置２ｈ后，于５３０ｎｍ处在０５ｈ内测其吸光
度。以吸收度（Ａ）为纵坐标，果胶浓度 Ｃ（ｇ·Ｌ－１）
为横坐标，绘制标准曲线。得回归方程为 Ｙ＝５１６３
６Ｘ，ｒ＝０９９９６。表明果胶在００４～０２ｇ·Ｌ－１吸
光度呈良好的线性关系。
样品测定方法：取样品溶液用蒸馏水稀释至标
线浓度范围内，显色方法同上于 ５７０ｎｍ处测吸光
度，代入标准曲线计算。
２．５．３ 蛋白质定量方法［４］ 精密称取１０ｍｇ牛血
清白蛋白溶于１０ｍＬ蒸馏水中，既为１ｇ·Ｌ－１的蛋
白溶液。分别精密移取 ０，０１，０２，０４，０６，０８，
１０ｍＬ该液至试管中，加蒸馏水稀释至１ｍＬ后摇
匀。从各试管中分别吸取溶液０１ｍＬ，加入５ｍＬ
考马斯亮蓝Ｇ２５０，混匀，放置２ｍｉｎ后于５９５ｎｍ下
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测定吸光度（Ａ），以吸收度（Ａ）为纵坐标，蛋白质浓
度Ｃ（ｇ·Ｌ－１）为横坐标，绘制标准曲线。得回归方
程为Ｙ＝０７３５７Ｘ－００００４，ｒ＝０９９９７。表明牛血
清白蛋白蛋白在０２～１０ｇ·Ｌ－１吸光度呈良好的
线性关系。
样品的测定：吸取待测样品０１ｍＬ，加入５ｍＬ
考马斯亮蓝Ｇ２５０蛋白试剂５ｍＬ，充分混合，放置２
ｍｉｎ后测其吸光度，代入标准曲线计算蛋白质浓度。
３ 结果
３．１ 不同模拟体系对超滤膜通量的影响
黄连解毒汤模拟溶液和复方溶液的通量随时间
变化曲线见图１。由图可见，模拟体系 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ的
初始通量较大，为９５Ｌ·ｍ－２·ｈ－１，稳定通量均在
６０Ｌ·ｍ－２·ｈ－１以上，其中模拟体系 Ｂ的稳定通量
最大，其次是模拟体系 Ａ，Ｃ，模拟体系 Ｆ最低。模
拟体系Ｄ，Ｅ和复方溶液的初始通量和稳定通量都
明显低于前述４种模拟体系，初始通量在６０～６５Ｌ
·ｍ－２·ｈ－１，在超滤的最初几分钟，通量急剧下降，
稳定通量在１０Ｌ·ｍ－２·ｈ－１，３种体系通量随时间
变化曲线基本一致。
综上，各模拟溶液在超滤过程中均存在通量衰
减。含有淀粉、果胶这２种高分子物质的模拟体系，
通量衰减最严重，稳定通量很低，与黄连解毒汤复方
溶液趋势吻合。不含高分子物质的３种模拟体系和
含有蛋白质的模拟体系通量下降较慢，稳定通量较
高。这说明，在黄连解毒汤复方溶液中，造成膜污染
和通量衰减的主要是淀粉和果胶这２种高分子物质。
图１ 不同模拟溶液ＰＳ５Ｋ膜超滤时间通量曲线
３．２ 不同模拟溶液对超滤膜污染度的影响
比较了黄连解毒汤模拟溶液和复方溶液 ＰＳ５Ｋ
超滤膜的污染度见图２。模拟溶液 Ａ，Ｂ，Ｃ对膜的
污染度最小，在１５％左右。模拟溶液Ｆ的污染度比
Ａ，Ｂ，Ｃ３种体系稍大，为２５％。模拟体系Ｄ，Ｅ和黄
连解毒汤复方溶液的膜污染度远远大于其他４种体
系，均在９０％左右。
图２ 不同模拟溶液的膜污染度
３．３ 模拟溶液中药效物质的的透过率和高分子物
质的截留率
表１列出了ＰＳ５Ｋ超滤膜对黄连解毒汤模拟溶
液和复方溶液中药效物质小檗碱和栀子苷的透过
率。可以看出模拟溶液 Ａ，Ｂ，Ｃ中２种物质的透过
率最高，均在９０％以上。模拟溶液 Ｅ和复方溶液中
小檗碱和栀子苷的透过率最低，只有５０％ ～６０％。
模拟溶液Ｄ和Ｆ中小檗碱和栀子苷的透过率居中。
从表１数据可以看出：ＰＳ５Ｋ超滤膜对小檗碱、
栀子苷这２种药效物质纯溶液及两者混合溶液均有
较高的透过率，膜过程损失小。但是，这２种药效物
质中分别加入淀粉、果胶、蛋白质这３种高分子物质
后，小檗碱和栀子苷的膜透过率均出现不同程度的
下降，其中含有淀粉的模拟溶液透过率降到只有
５０％～６０％，与黄连解毒汤复方溶液中二者的透过
率一致。这说明，黄连解毒汤中代表性药效物质小
檗碱和栀子苷这２种小分子物质单一溶液的膜透过
率是较理想的，可以满足中药提纯、精制的要求。但
是由于复方溶液中高分子物质的存在，与小分子药
效物质间产生相互作用，或由于高分子物质膜过程
浓差极化层和凝胶层的形成，阻碍了小分子物质的
透过等因素造成了小分子药效物质的大量损失。
表１ 模拟溶液中药效物质透过率 ％
样品 小檗碱透过率 栀子苷透过率
模拟溶液Ａ ９３６ －
模拟溶液Ｂ － ９３１
模拟溶液Ｃ ９２２ ９４２
模拟溶液Ｄ ７９０ ７８７
模拟溶液Ｅ ４９１ ５６７
模拟溶液Ｆ ８４７ ９１１
黄连解毒汤复方 ４９０ ６０８
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表２列出了ＰＳ５Ｋ超滤膜对黄连解毒汤模拟溶
液和复方溶液中３种高分子物质的截留率。可以看
出，ＰＳ５Ｋ超滤膜对模拟溶液和复方溶液中淀粉、果
胶、蛋白质都有很好的截留率，能完全去除。提示超
滤膜技术很适合于含大量淀粉、果胶、蛋白质等高分
子物质的中药水提液体系的精制和富集。
表２ 模拟溶液中高分子物质截留率 ％
样品 淀粉截留率 果胶截留率 蛋白质截留率
模拟溶液Ａ － － －
模拟溶液Ｂ － － －
模拟溶液Ｃ － － －
模拟溶液Ｄ １００ － －
模拟溶液Ｅ － １００ －
模拟溶液Ｆ － － １００
黄连解毒汤复方 １００ １００ １００
３．４ 模拟溶液中高分子物质对药效物质膜吸附行
为的影响
模拟溶液中小檗碱的膜吸附量与时间关系曲线
见图３。由图３可见：①小檗碱在ＰＳ５Ｋ膜上的吸附
主要发生在与膜接触后前２０ｍｉｎ，之后很快达到吸
附平衡；②小檗碱在ＰＳ５Ｋ膜上存在吸附现象，这是
造成其膜污染和膜透过损失的原因之一；③小檗碱
和栀子苷混合溶液二元体系中，栀子苷的存在对小
檗碱的膜吸附没有影响；④模拟体系 Ｄ，Ｅ，Ｆ中，由
于高分子物质的存在，小檗碱的吸附量与纯溶液相
比发生了变化。其中模拟体系 Ｄ，Ｆ中，小檗碱的平
衡吸附量比模拟体系Ａ低，提示模拟溶液中淀粉和
蛋白质减小了小檗碱的膜吸附量，其吸附平衡量降
低的原因可能是淀粉和蛋白质与膜吸附占据了部分
吸附点。模拟体系Ｅ中，小檗碱的平衡吸附量比模
拟体系Ａ高，提示果胶增加了小檗碱的膜吸附量，
推测可能是因为果胶和小檗碱之间的相互作用造成
了小檗碱的膜吸附量增大。
图 １３３模拟溶液中小檗碱的膜吸附量与时间关系
栀子苷在模拟溶液中的吸附量与时间关系曲线
见图４。由图４可见，栀子苷在ＰＳ５Ｋ膜上的吸附情
况及模拟体系中高分子物质对栀子苷吸附的影响与
小檗碱相似。栀子苷的平衡吸附量略小于小檗碱，
这与小檗碱溶液的膜污染度大于栀子苷溶液吻合。
图４ 栀子苷在模拟溶液中的吸附量与时间关系
４ 结论
黄连解毒汤中代表性药效物质小檗碱和栀子苷
ＰＳ５Ｋ超滤膜透过率在９０％以上，可以满足中药提
纯、精制的要求。但是由于复方溶液中高分子物质
的存在，造成了这２种小分子药效物质的大量损失。
ＰＳ５Ｋ超滤膜对复方溶液中淀粉、果胶、蛋白质都有
很好的截留率，基本上能完全去除。提示超滤膜技
术很适合于含大量淀粉、果胶、蛋白质等高分子物质
的中药水提液体系的精制和富集。
小檗碱和栀子苷在ＰＳ５Ｋ超滤膜上均存在吸附
现象，吸附速率较快，吸附主要发生在与膜接触后前
２０ｍｉｎ。由于高分子物质的存在改变了小檗碱和栀
子苷的吸附行为。淀粉和蛋白质的存在减小了二者
的吸附平衡量，而果胶则增加了二者的吸附平衡量，
其机理有待进一步研究。
黄连解毒汤复方溶液中，高分子物质的存在是
造成超滤膜污染和膜通量衰减的主要因素，其中主
要污染物是淀粉和果胶。这一研究结果提示：在中
药水提液超滤操作中，可以通过对待分离物料的特
性的了解，有针对性的采用先进的预处理技术及其
优化组合，清除或减少膜过程的对抗因素或物质，不
仅可以保证后续膜系统的长期稳定运行、降低其运
行成本，而且可以拓展膜分离技术应用领域。
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ＵＦｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｏｄｅｌｓｙｓｔｅｍｏｆＨｕａｎｇｌｉａｎｊｉｅｄｕｄｅｃｏｃｔｉｏｎ
ＤＯＮＧＪｉｅ，ＺＨＵＨｕａｘｕ，ＧＵＯＬｉｗｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈａｒｍａｃｙ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２９，Ｃｈｉｎａ）
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ｍｅａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｂｕｔｆｏｒｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ，ｔｈｅｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｍａｌｍｏｌｅｃｕｌｅｓｒｅｄｕｃｅｓｇｒｅａｔｌｙ，ｍｅｍｂｒａｎｅ
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［责任编辑 周驰］
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