1引言
膜分離技術具有節能、高效、無相變化、耗能低、操作方便、無二次污染等等特點,是對傳統分離方法的一次革命,被國際上公認為本世紀有發展前途的一項重大高新技術,也被認為是我國中藥制藥工業中急需推廣的高新技術之一。其中,無機陶瓷膜因其具有耐高溫、機械強度高、化學穩定性好、使用壽命長等優點,尤其適合于中藥水提液的精制,因而在我國中藥行業具有普遍的適用性。
然而,膜污染始終是制約膜分離技術實際應用的主要因素之一。膜污染主要與兩個方面有關,一方面同膜材質、孔徑、膜過程的操作壓力有關;另一方面同待分離實驗體系中大分子溶質的濃度、性質、溶液的pH、離子強度、電荷組成等因素有關。一般認為,pH及離子強度的變化會改變體系性質如膠體顆粒的電荷,特別在等電點附近,使膠體顆粒趨向于沉淀和不穩定。另外pH等的變化會改變膜的電性質,會使流體通過膜孔時產生的點黏滯效應變化而影響膜通量。在中藥領域,pH對膜過濾的影響研究只有對有機膜超濾有少量研究,pH對無機膜微濾中藥水提液的研究還未見報道。
本文以甘草水提液為實驗體系,從膜穩定通量及有效成分轉移率等角度考查不同pH條件對0.2μmAl203陶瓷膜微濾過程的影響,從而找出pH對膜過程影響的規律,為無機陶瓷膜應用于中藥水提液精制時膜污染預防的基礎研究提供全新依據。
在本實驗中選用的甘草為豆科植物甘草、脹果甘草或光果甘草的干燥根及根莖。甘草始載于《神農本草經》,甘草的地下部分具有清熱解毒、止渴祛痰、補脾和胃、調和諸藥等功效,被中醫界奉為“藥中之王”,中醫處方離不開甘草,俗稱“十方九草”,是中醫處方和中成藥用的最多、耗量的品種。根呈圓柱形,長25~100cm,外皮松緊不一。表面紅棕色或灰棕色,具顯著的縱皺紋、溝紋、皮孔及稀疏的細根痕。質堅實,斷面略顯纖維性,黃白色,粉性,形成層環明顯,射線放射狀。根莖呈圓柱形,表面有芽痕,斷面中部有髓。氣微,味甜而特殊。經鑒定符合中國藥典2005年版一部的規定。
2儀器與試藥
微型無機陶瓷膜裝置(南京工業大學膜科學與技術研究所研制,膜材質:Al2O3,膜孔徑:0.2μm,膜外形尺寸為外徑12mm,內徑8mm,長22mm,過濾面積0.05m2);AS20500A型超聲裝置;waters515/2487高效液相色譜儀;低
溫恒溫槽THD0515W,寧波天恒儀器廠;SnimAHzHulibr0rAEl40Sm電子天平(十萬分之一);pHSJ-4A實驗室pH計。
甘草酸銨對照品購于中國藥品生物制品檢定所(批號:110731200513);色譜純甲醇,水為高純水,其它試劑均為分析純。
甘草藥材為飲片(產地:內蒙古,生產批號:060509):購自安徽省毫州市藥材總公司醫藥公司,經鑒定符合《中國藥典》2005年版(1部)的規定。
3方法與結果
3.1水提液制備
取412.76克藥材,加10倍量水浸泡30min后煎煮,微沸1.5H后過200目篩網;藥渣中加入7倍量二次蒸餾水,微沸1H后過200目篩網得二煎濾液,合并濾液加蒸餾水調至7升即得甘草水提液。
3.2pH調節
分別采用鹽酸和nA0H將甘草水提液的pH調節為2、3、4、5、6、7、8,然后進行錯流微濾。
3.3微濾
在平均操作壓力為0.15mpA,膜表面流速為3.2m/S,溫度為50℃的條件下,將料液加入儲槽中,經無機陶瓷膜組件中錯流過濾,測膜穩定通量。結果如圖1所示。
隨著pH的增加,膜的穩定通量有逐漸增大的趨勢,pH=7時通量,pH=8時膜穩定通量又略有降低。
3.4甘草酸的含量測定
色譜條件:流動相:甲醇-0.2醋酸銨溶液-冰醋酸(67∶33∶1);檢測波長:250nm;對照品溶液的制備:稱取甘草酸銨對照品10.02mg置50ml容量瓶中,加流動相溶解并定容至刻度,搖勻,即得。經過處理得C標=0.1963mg/ml。供試品溶液的制備:稱取樣品溶液20ml,水浴蒸干,后用流動相溶解,超聲15min,完全溶解后定容至50ml,取樣離心即得。
測得膜前后甘草有效成分即甘草酸的含量見表1。
調節甘草水提液為不同的pH值時,甘草水提液中指標性成分甘草酸的含量差別很大,pH=2、3時甘草水提液中甘草酸的含量非常低,pH>=4后,含量顯著增加,隨pH增加甘草水提液中甘草酸的含量也有逐漸增加的趨勢,pH=7時其含量。調節為不同pH值的甘草水提液,,同時經0.2μmAl203陶瓷膜微濾后,pH值越大,其指標性成分轉移率也越高,pH=8的甘草水提液指標性成分的轉移率。
4結論
不同pH條件下的甘草水提液的指標性成分甘草酸的含量、經0.2μmAl203陶瓷膜微濾時其膜穩定通量及甘草酸的轉移率不同,甘草水提液的pH對膜穩定通量及甘草酸的含量轉移率有很大的影響,其中pH=7的甘草水提液在微濾時膜穩定通量,同時甘草水提液指標性成分甘草酸的含量也,pH=8的甘草水提液指標性成分的保留率,可以看出無機陶瓷膜對中藥甘草水提液在較高pH值時有較好的精制效果。
在pH值調低后,甘草水提液中指標性成分甘草酸的含量降低,尤其在pH=2、3時,甘草酸的含量顯著減低,只有pH=4的甘草水提液中甘草酸的含量1/3左右,分析這是由于甘草酸在酸性環境下沉淀導致,隨著pH值增大,甘草水提
液中甘草酸的含量增加,分析原因是甘草酸在堿性環境中溶解。
在pH值降低時,甘草水提液在微濾時其膜穩定通量也降低,污染度增大,同時其指標性成分的轉移率也降低,分析原因是膜材質在不同pH條件下可對某些成分產生不同吸附作用,在強酸性環境下0.2μmAl203陶瓷膜對甘草酸及溶液中的高分子物質的吸附作用加強導致膜污染度大,甘草酸也更多得被截留導致其轉移率降低。
pH值調節對無機陶瓷膜微濾中藥水提液膜過程有重要的影響,在實際生產中可根據中藥水提液的性質來調節合適的pH,降低膜污染,提高膜過程的穩定通量和有效成分的轉移率。