全 文 ：·|490· 中草焉ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第10期2008年10月
生物学通报．2004．31(6)。42—47．
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无机陶瓷微滤膜纯化虫草粗多糖的研究
韩永萍h2
(1．北京联合大学生物化学工程学院．北京
，林强2
100023l．中国矿业大学，北京100083)
摘要：目的研究无机陶瓷微滤膜纯化虫草粗多糖溶液，确定操作工艺条件和有效清洗方法。方法主要考察膜
通量和膜通量恢复率。结果在60℃，pH7～8、0．3～O．4MPa压差操作条件下微滤虫草粗多糖溶液，多糖收率
较传统醇提工艺高出30％，同时可除去大部分不溶固体物和蛋白质胶体等大分子有机物杂质。采用80℃热水与
1％NaOH溶液交替清洗并伴有间歇、短时反冲洗，可使膜的清水通量恢复率达到90％以上。结论元机陶瓷微滤
膜纯化虫草粗多糖溶液工艺简单、可行。
关键词：冬虫夏草；多糖，无机陶瓷微滤膜；膜通量
中圈分类号tR286．1 文献标识码：A 文章编号：0253—2670(2008)10—1490—04
Purificationofroughcordycepspolysaccharidessolutionbyi organicceramic
micro—filtrationmembrane
HANYong—pin91”．LINQian92
(1．Bio-chemicalEngineeringCollegeofB ijingUnionU iversity，Beijing100023，ChinaI 2．ChinaUniversity
ofMiningandTechnology，Beijing100083，China)
Abstract：ObjectiveToapplythemembranetechnologyforpurifyingroughcordycepspolysaccha—
ridessolution，theop imaloperationconditionandeffectivecleaningmethodwereresearched．Methods
Tomainlyanalyzethfluxofmembraneanditsrecovery．ResultsTheop imalexperimentoperationcon—
ditionobtainedis60℃，pHvalue7—8，andpressure0．3—0．4MPa，bywhichthepolysaccharidesrecov．
erywasabout30％，morethanbytraditionaleth nolextraction，andthemostimpuritiesas nfusibility
substancedproteincolloidetc．weretakenout．Moreover，thefluxofmembranerecoverycanbeabove
90％after80oCwaterand1％NaOHsolutionwasalternatelyus dtowasht efoulingmembraneund rin—
termittentlittleback—pulsing．ConclusionTheprocessofmembranetechnologypurifyingroughcordy—
cepspolysaccharidesissimplandfeasible．
Keywords：CordycepsI polysaccharidesI inorganicceramicro—filtrationmembrane；membraneflux
冬虫夏草作为我国传统名贵的珍稀药用植物，
是中医药三大补药之一。虫草多糖可活化巨噬细胞，
刺激抗体产生，具有增强人体免疫力、抗肿瘤及延缓
衰老等功效[1]。采用传统水煮醇沉工艺提取冬虫夏
草菌丝体中粗多糖的效率较低，其中固形物的量接
近70％，使用前还需要经过脱蛋白和乙醇分级沉淀
等工艺进一步纯化[2]。由于该过程中多糖的回收率
直接受乙醇体积分数的影响，在工艺设计中不仅需
要对提取液进行浓缩，还要考虑乙醇的回收，因此整
体工艺比较复杂，操作困难，多糖收率低且生产成本
高，生产环境较恶劣。微滤一超滤或纳滤组成的膜集
成系统具有能耗低、单级分离效率高、工艺简单、可
在室温或低温下操作，产品收率和质量分数均高于
传统的提取工艺，在中药澄清、发酵液纯化等生物产
品提取方面有着十分广阔的应用前景。然而，将该系
统用于虫草粗多糖纯化的关键问题在于有效解决膜
的污染和堵塞，尤其是系统前端微滤膜的污染和清
洗L3“]。为此，本实验考察了无机陶瓷微滤膜纯化虫
草粗多糖的过程，优化运行工艺参数，确定清洗方
案，预期为该工艺的工业化应用提供参考，同时也为
收稿日期：2007—12-04
基盒项目：北京市教委项目(KM200511417005)
作者简介：韩永萍(1971一)．女，山东人．讲师．中国矿业大学在读博士．研究方向为天然产物提取马分离．
Tel：(010)67377485E—mail：hypyyt@163．corn

万方数据
中革菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第lo期2008年lo月·1491·
各种菌丝体胞内外多糖的纯化和提取提供新思路。
1材料
虫草菌丝体粗多糖由浙江庆源真菌多糖制品有
限责任公司提供，质量分数为30％。
无机陶瓷微滤实验用装置，膜组件为9通道、
0．2弘m孔径的a—Al：O。陶瓷膜，由上海亚东核级树
脂有限公司提供；日本岛津TU一1901紫外可见分
光光度计fLock—Stong离心机(北京路科顺科技有
限公司)。
2方法与结果
2．1指标的测定
2．1．1蛋白的测定：采用考马斯亮蓝法[5]。以牛血清
蛋白作标准曲线，得回归方程Y=一0．00376X一
0．02364，r一一0．9992。
2．1．2还原糖的测定[6]：采用3，5一二硝基水杨酸
法。用葡萄糖作标准曲线，得回归方程为Y=
7．0263X+0．0088，R2=0．9991。
2．1．3总糖的测定[6]：采用硫酸一苯酚法。用葡萄糖
作标准曲线，得回归方程为Y=0．03939X一
0．01722，R2=0．9997。
2．1．4膜通量恢复率(玑)的计算：玑=(J。／J。)×
100％，式中玑为膜通量恢复率，J。为污染前清水
膜通量，，。为污染清洗后清水膜通量。
2．1．5体积浓缩因子(尺)的计算：R=料液的初始
体积／最终截留液的体积。
2．2虫草粗多糖溶液的组成分析：采用以上方法测
定粗多糖溶液中含多糖8．20g／L，蛋白质6．32
g／L，不溶固体物5．46g／L。
2．3操作条件的确定C7]：微滤膜通量(，)与操作条
件符合J=￡3△P／[Kf。距S(1一￡)]，式中，为通量；
￡为膜表面的孔隙率，与膜本身结构及膜孔堵塞情
况有关；S为单位膜体积所具有的内表面积；△P为
膜两侧的压差，是过程动力；K为常数；t。为膜界面
层厚度，与膜表面浓差极化程度有关；盯为料液的黏
度，与温度和浓度有关。可见，运行过程中操作压差、
温度和料液的pH值等运行参数对微滤的运行稳定
性影响较大。
2．3．1操作压差对膜通量的影响：在室温、pH值
为中性的条件下分别对去离子水和经过板框压滤预
处理后的20g／L虫草粗多糖溶液进行微滤，运行稳
定15min后测定膜通量。膜通量随运行压差的变化
见图1。可以看出，纯水通量随着操作压力增加而增
大，而料液的通量在压差达到0．3MPa后趋于恒
定。这是因为纯水操作不存在浓差极化和膜吸附，膜
产
上
■
目
●
已
一
昭
鳖
压差，MPa
圈1 运行压差对膜通量的影响
Fig．1Effectofpressureonm mbraneflux
通量只与压力有关。而对于虫草粗多糖溶液在较低
压差下操作时，微滤过程属于压力控制，通量基本上
与操作压力呈正比；随着操作压差的增大，膜表面极
化层逐渐形成，增大的传质动力很快被加剧的浓差
极化作用所抵消，微滤过程也转变为传质控制。继续
增大压差不仅不能获得较高的膜通量，还可能导致
一些与膜孔径尺寸相近的微粒卡在膜内引起堵塞。
因此，从减少动耗和兼顾设备生产能力的角度考虑，
操作压力采用0．3～o．4MPa。
2．3．2温度对膜通量的影响：在0．3MPa、pH值
为中性的条件下分别对去离子水和预处理后的虫草
粗多糖溶液进行微滤，运行稳定15min后测定膜通
量。膜通量随温度的变化见图2。结果表明随着温度
升高，去离子水的膜通量明显增大；而虫草粗多糖溶
液在低温操作时温度对膜通量的影响很小，当温度
超过50℃后随着温度升高膜通量明显增大。认为去
离子水的黏度随温度升高而减小，而虫草粗多糖溶
液的黏度主要取决于蛋白质等有机物的存在状态。
尽管随温度升高溶液总体黏度下降，但只有当温度
升到使蛋白质发生变性时溶液的流动性才会发生根
本性改变。此时溶质扩散系数增大，膜表面浓差极化
减弱。因此，应利用无机陶瓷膜耐高温的特性尽量在
高温条件下操作。考虑到运行成本、操作方便以及温
度过高对蛋白质等大分子有机物截留不利，初步确
年、
{
叮
日
●
已
■
圈
餐
‘圈2量度对膜通■的影响
Fig．2Effectof emperatureonmembraneflax

万方数据
·1492· 中草番 Chin嚣eTnditionalandHerbalD川弘第39卷第10期2008年10月
定操作温度为60℃。
2．3．3pH值对膜通量的影响：在60℃、0．3MPa
条件下对预处理后的虫草粗多糖溶液进行微滤，运
行稳定15rain后测定膜通量。膜通量随pH值的变
化见图3。可以看出，pH为5时，膜通量出现了最低
值；随着pH值远离该点，通量开始增大。虫草粗多
糖溶液中存在蛋白质类有机物，而蛋白质是由一系
列氨基酸通过肽键结合而成的高分子聚合物，存在
等电点。在等电点处，蛋白质的溶解度最低。多糖溶
液在pH值为5时已经接近于等电点，此时蛋白质
以流动性能较差的胶体状态为微滤膜所截留，阻碍
了微粒或多糖由膜表面向主体溶液的反向扩散，使
膜边界层厚度增大。随着pH值远离等电点，蛋白质
溶解度开始增高，同时因带电荷而产生静电斥力，不
易凝聚。尽管陶瓷膜对碱度的耐受性较强，但为了防
止多糖失活，料液pH值控制在7---8。
o
上
二
昌
●
已
●
赠
鳘
圈3 pH值对咦通■的影响
ng．3Eff∞tofpHv¨uesonmembraneflux
2．4微滤操作方式的研究：为了减缓膜的污染程
度、延长操作周期，试验中每运行10min通过管路
阀门改变连接，利用透过液进行反向冲洗2rain。膜
通量随时间的变化与无反冲洗的常规操作对比见图
4。可以看出，在微滤运行过程中，随着膜污染的逐步
加剧，膜通量呈现缓慢下降趋势。但在相同条件下带
有间歇、短时反冲洗操作的膜通量却比较稳定。这是
因为错流操作虽然可以对膜面保持高速冲刷，减缓
了凝胶层的形成，但并不能消除颗粒在膜表面和孔
内的沉积。反冲洗的加入不但扰乱液体的流动状态、
及时将沉积的颗粒带离膜孔和表面，而且能破坏膜
表面的吸附层，有效地缓解膜通量的下降。就运行效
率而言，尽管反冲洗使有效滤过时间变短、并且存在
反向透过液的消耗，但是反冲洗带来的膜通量增益
却远远超过所造成的损失。因此，在运行过程中推荐
采用带有间歇、短时反冲洗式的操作方式。
2．5虫草粗多糖溶液的无机陶瓷微滤膜纯化：按以
上确定的操作条件和方式对预处理后20g／L虫草
粗多糖溶液进行微滤，透过液单独收集。在运行过程
}30
：25
120
旱15
謇10
鳘
田4方式对腰通■的影响
Fig．4Eff∞tofmod翻Onmembraneflux
中每隔20rain向料液中补充200mL去离子水，直
到体积浓缩因子(尺)达到5时停止运行。虫草粗多
糖溶液微滤后透过液明显澄清，对原料液和最终透
过液多糖、蛋白质和不溶固形物分析，3次试验结果
表明，多糖平均收率为75．2％，蛋白质平均脱出率
为66．4％，而不溶固形物平均去除率高达87．6％，
RSD分别为3．15％、4．42％、5．97％。
为了与传统的水煮醇提工艺相比较，试验对虫
草粗多糖溶液进行板框压滤、Sevage法脱蛋白后进
行乙醇沉淀提取多糖。乙醇用量为粗多糖溶液体积
的3．5倍、沉淀时间为6h、pH值为6．5[2】。3次试验
的多糖平均收率为45．31％，RSD为1．61％。
可见，无机陶瓷微滤膜纯化虫草粗多糖溶液不
但运行稳定，可同时除去大部分不溶固体物和蛋白
质胶体等大分子有机物杂质，为膜集成系统后续的
超滤或纳滤处理奠定了基础。与传统提取工艺相比，
不仅操作简单，多糖回收率也提高了约30％。
2．6无机陶瓷微滤膜的清洗研究：虫草粗多糖溶液
中含的较多且可能对微滤膜构成严重污染的成分大
致分成3类：蛋白质类有机物、多糖和以菌丝体为主
的不溶固体物。试验采用80℃热水、1％NaClO溶
液、1％NaOH溶液、热水+NaClO溶液(先用热水
清洗15rain，再用l％NaCIO溶液清洗15rain交
替进行)、热水+NaOH溶液(先用热水清洗15
rain，再用1％NaOH溶液清洗15min交替进行)分
别进行清洗。考虑到料液中大分子物质和不溶固体
物较多，在微滤过程中不可避免地会发生膜孔道内
吸附或深层堵塞等不可逆污染。为此，在清洗试验操
作中每运行10min通过管路阀门改变连接进行反
向清洗2min。清洗效果见表1。可见热水和清洗剂
的交替清洗效果优于单一药剂清洗，其中热水+
NaOH溶液的清洗效果最好，膜纯水通量恢复率达
到了92％。为了更好的分析，对膜表面的污染层结
构做如下假设：膜表面污染层由内向外依次分为以
静电力与膜表面相互作用的吸附层、密实的中间层
及外侧较松散的黏附层。黏附层可由机械水力冲刷
有效地去除，而中间层和吸附层则需要清洗剂在适
趁∞惜埔M￡!m

万方数据
中草焉ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第10期2008年10月·1493·
裹l 无机■瓷徽滤虞的清洗效果
Table1 Cleaningeffectsofinorganicceramic
micro—filtrationmembrane
当的条件下渗入容胀并破坏静电作用和化学键，再
通过水流冲刷去除。热水与清洗剂的交替清洗较好
地破坏了中间层和吸附层的结构，使清水通量在很
大程度上得以恢复。此外，在高温下NaCIO的氧化
性可能受到了某些限制，致使其清洗效果较热水+
NaOH低。因此，确定微滤膜的清洗方法为热水与
1％NaOH溶液交替清洗并伴有间歇、短时反向清洗。
3讨论
采用无机陶瓷微滤膜纯化虫草粗多糖溶液，工
艺可行、操作稳定。由试验确定微滤的操作条件为：
料液的pH值在7～8、温度为60℃，操作压差为
0．3～o．4MPa。在该条件下微滤处理虫草粗多糖溶
液，多糖收率较传统的醇提工艺高约30％，同时可
除去大部分不溶固体物和蛋白质胶体等大分子有机
物杂质。清洗结果表明，在伴有间歇、短时反冲洗的
操作方式下，采用80℃热水与1％NaoH溶液交替
对污染后的微滤膜进行清洗，可使膜的清水通量恢
复率达到90％以上。另外，微滤清洗和运行过程中
均建议采用带间歇、短时反冲洗式的操作方式。
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HPLC法测定小鼠血浆中杠柳毒苷的血药浓度
阙红玉，谢跃生，王跃飞，戚爱棣’，潘桂湘，刘 虹
(天津中医药大学中医药研究院教育部省部共建方剂学重点实验室，天津300193)
摘要：目的建立小鼠血浆中杠柳毒苷的HPLC测定方法．对其药动学进行研究。方法血浆样品中加人内标地
高辛．用甲醇沉淀蛋白一C。。固相萃取处理，氮气吹干后流动相复溶进样。色谱条件：色谱柱为AgilentZorbasS&C·8
柱(150mill×4．6mm，5pm)和保护柱AgilentZorbaxC18柱(12．5mm×4．6mm，5pm)；流动相：乙腈一水(25l
75)l体积流量：1．0mL／minl柱温：25℃l检测波长：220nlnI进样量：20pL。结果此法空白血浆中无内源性物质
干扰样品测定，血药浓度线性范围为0．02-2．0mg／L(r=0．9998)，最低定量限为0．02mg／L，平均提取回收率大
于81．8％，批内、批间精密度RSD均小于4．64％，准确度试验的结果在101．3％～111．7％。结论本方法简便，准
确．灵敏度高．并用于小鼠尾静脉注射杠柳毒苷的药时曲线研究。
关键词：杠柳毒苷}血药浓度l药动学；HPLC
中圈分类号：R286．1 文献标识码：A 文章编号：0253—2670(2008)10—1493—04
DeterminationofperiplocinconcentrationinmouseplasmabyHPLC
KANHung—yu，XIEYue—sheng，WANGYue—fei，Q1Ai—di，PANGui—xiang，LIUHung
(KeyLaboratoryofPharmacologyofTraditionalChineseMedicalFormulae，MinistryofEducationResearchCenter
ofTraditionalChineseMedicine，TianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine．Tianjin300193，China)
收稿日期：2007—12-10
基金项目：天津市科技发展计划项目(05YFZJC01102)l天津市高等学校科技发展基金资助项目(20050310)I天津市卫生局中医、中西医
结合科研基金资助项目(2005072)I天津市科委应用基础研究计划项目(07JCYBJC01800)
作者简介：阚红玉(1982一)，女．河北人．天津中医药大学2006级硕士研究生，研究方向为药物分析．E—mail。khy820527@sina．corn
-通讯作者戚爱棘Tel：13803009082E-maillqiaidi@tjutcm．edu．cn

万方数据
无机陶瓷微滤膜纯化虫草粗多糖的研究
作者： 韩永萍， 林强， HAN Yong-ping， LIN Qiang
作者单位： 韩永萍,HAN Yong-ping(北京联合大学生物化学工程学院,北京,100023;中国矿业大学,北京
,100083)， 林强,LIN Qiang(中国矿业大学,北京,100083)
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2008,39(10)
被引用次数： 4次

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