在分离葛根素中利用陶瓷膜替代醇沉的工艺方法

摘要

在分离葛根素中利用陶瓷膜替代醇沉的工艺方法，先将葛根提取液进行固液分离，再将分离液以板框过滤，得滤液，将所述滤液以0.05um的陶瓷膜管组进行微滤，过滤温度40－45℃，跨膜压力0.10Mpa，得透过液；本发明可实现低能耗、周期短、连续化操作，在保证分离效果的基础上大大提高了整个工艺的效率，为提高产品质量，降低生产成本提供有利支撑；本发明收率高，操作简单，能耗低，无溶剂损耗，除沉效果好，分离液稳定，有利于产业化生产及推广，将其应用在中药保健酒、中药制剂的生产中是完全可行的。

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及中药材有效成份的制备方法，具 体是在分离葛根素中利用陶瓷膜替代醇沉的工艺方法。

(二)现有技术：

热回流提取是中药材提取的最主要的方法。 然而在热回流提取完后的提取液中存在大量鞣质、蛋白质、粘液质、 多糖、果胶等大分子物质及许多微粒、亚微粒和絮状物等，它们大 部分不但没有药理作用，而且影响产品的质量，是造成中药“粗、大、 黑”的主要原因。醇沉法是目前应用最为广泛的一种精制方法，其 原理是中药有效成分既溶于水又溶于醇，而提取液中常含有粘液 质、糊化淀粉、果胶、树胶、蛋白质等，用适当浓度的乙醇可以有 效地将这些杂质除去。如药液中含醇量达60％可除去淀粉，含醇量 达75％时，除鞣质、水溶性色素等少数无效成分外，大部分杂质均可 沉淀除去。由于这种方法操作简单，技术与设备要求不高，故自七十 年代初一直沿用至今，成为目前“法定”的精制方法。

但是，醇沉法是否保留了有效成分，除去的都是无效成分，越来 越多的报道对此持怀疑态度，认为该法有许多不合理性。传统的醇 沉法醇沉工艺较复杂，经过的步骤较多，醇沉周期也较长，工艺不 稳定不好控制，且每一步过程损耗都比较大。

(三)发明目的：本发明的目的就是提供一种在分离葛根素中 利用陶瓷膜替代醇沉的工艺方法；该工艺方法步骤少，周期短，工 艺稳定，有效成分损耗小。

本发明的操作步骤是：先将葛根提取液进行固液分离，再将分 离液以板框过滤，得滤液，将所述滤液以0.05um的陶瓷膜管组进行 微滤，过滤温度40-45℃，跨膜压力0.10Mpa，得透过液；透过液 里葛根素的总量与提取液里葛根素总量之比大于或等于99.94％，透 过液的浊度小于或等于3.30NTU。

要求葛根中药材饮片为1cm×1cm；

所述的葛根提取液以碟式离心机进行固液分离；

所述陶瓷膜管组采用四根管并联为一组，两组串在一起，每 管装17根0.05um的膜芯，共计136根。

用传统的醇沉法可以将葛根提取液中提取出来的大量鞣质、 蛋白质、粘液质、多糖、果胶等大分子物质析出得以与有效的中药 活性成分分离。我们通过陶瓷膜过滤葛根提取液，利用陶瓷膜管的 微滤特性及截留分子量的原理将葛根提取液中中药活性成分(葛根 素)随着透过液一起透过，而提取液中大量的鞣质、蛋白、果胶等 大分子的中药非活性成分被膜管截留，通过对提取液进陶瓷膜后透 过液与截留液的分离从而达到中药活性成分与大分子杂质非活性 成分的分离。

本工艺与传统的醇沉工艺有着本质的区别，醇沉工艺利用中药 活性成分与大分子杂质的在不同醇浓度下的溶解能力的不同来进 行分离；陶瓷膜分离工艺利用膜孔径大小及截留分子量的原理对大 分子物质截留，小分子活性成分透过来分离，其分离过程是一种纯 物理变化过程。

本技术由于采用陶瓷膜微滤分离技术，对葛根提取液中活性成 分的分离的整个过程是纯物理变化过程，大大提高了分离的稳定 性；且采用陶瓷膜微滤工艺实现低能耗、周期短、连续化操作等。 在保证分离效果的基础上大大提高了整个工艺的效率。为提高产品 质量，降低生产成本提供有利支撑。

为保证本发明能达到预期效果，我们进行了如下几个方面的 实验研究，一是利用正交试验考察不同温度、跨膜压力、膜芯型号 分别对膜通量、葛根素透过率、透过液浊度的影响，找出最佳工艺 参数；二是分别比较传统醇沉工艺所制得的醇沉上清液的还原液和 本发明工艺的陶瓷膜透过液中葛根素的含量和浊度。其具体实验步 骤和结果如下：

1.材料与仪器

材料：葛根提取液，95％乙醇

仪器及设备：膜芯-1(孔径为0.05um)、膜芯-2(孔径为 0.08um)、膜芯-3(孔径为0.1um)、液相色谱仪；紫外分光光度仪； 电子天平、浊度测试仪。

2.实验方法

第一步根据正交实验研究陶瓷膜分离葛根素最佳工艺参数， 第二步实施传统醇沉工艺，得出葛根素的转移率及上清液还原体积 后的浊度；进行两种工艺比较分析；

2.1葛根提取液陶瓷膜分离工艺：

将葛根提取液的1/2经过碟式离心机固液分离处理后再以板 框过滤机过滤，滤液加入陶瓷膜设备投料罐中，检查各阀门、开关 是否处于正常状态；启动设备，在实验过程中定时记录实验起止时 间、跨膜压力、料液温度等相关数据，并定时测定超滤速度(计算 膜通量)，通过测定截留液和透过液中目标成分的含量及转化率及 浊度；考察膜对料液的膜通量、洗滤溶剂及量、收率等影响，选择 膜芯型号。

2.2葛根提取液醇沉工艺

将葛根提取液的另外1/2部分经按传统工艺经过过滤后进入 单效浓缩设备60℃以下减压浓缩至生药浓度为1g/ml的溶液；冷 却至常温后醇沉，边搅拌边缓慢加入95％的乙醇，使溶液的酒精 浓度达到70％，沉淀用70％酒精洗涤，合并滤液。低温静置24小 时，过滤至透明，加水稀释还原至初始体积。测定滤液还原液的浊 度。

3.结果与讨论(表4、表5中葛根素含量是根据中国药典2005 版一部“葛根素”项下所记载的检测方法检测)

3.1陶瓷膜分离膜的选择(正交设计)

表1正交试验考察因素

表2陶瓷膜分离葛根平均膜通量直观分析表

  所在列   1   2   4   因素   温度   (℃)   跨膜压力   (Mpa)   膜芯型号   平均滤速l/m²h   实验1   1   1   1   2.59   实验2   1   2   2   2.27   实验3   1   3   3   1.52   实验4   2   1   3   3.23   实验5   2   2   1   2.74   实验6   2   3   2   1.93   实验7   3   1   2   4.48   实验8   3   2   3   3.70   实验9   3   3   1   2.34   K1   2.127   3.433   2.740   K2   2.633   2.903   2.613   K3   3.507   1.930   2.913   极差   1.380   1.503   0.300

从表2可知，实验方案7为4.48l/m²h，过滤速度最好，所选 方案应为A3B1C2。从极差来看，影响平均滤速因数大小为B压力 ＞A温度＞C膜管型号。

表3陶瓷膜分离葛根素浊度直观分析表

  所在列   1   2   4   因素   温度   (℃)   跨膜压力   (Mpa)   膜芯型号   透过液浊度NIU   实验1   1   1   1   3.30   实验2   1   2   2   4.19   实验3   1   3   3   5.34   实验4   2   1   3   4.23   实验5   2   2   1   5.18   实验6   2   3   2   5.42   实验7   3   1   2   5.41   实验8   3   2   3   5.74   实验9   3   3   1   7.30   K1   4.277   4.313   4.820   K2   4.943   5.037   5.240   K3   6.150   6.020   5.310   极差   1.873   1.707   0.490

从表3可知：各方案实验浊度结果从3.30NIU到7.30NIU，透 过液浊度都较小，且变化范围不大，透过液浊度变化较稳定。从极 差来看，影响透过液浊度因数大小为A温度＞B压力＞C膜管型号。

表4陶瓷膜分离葛根素透过率直观分析表

  所在列   1   2   4   因素   温度   (℃)   跨膜压力   (Mpa)   膜芯型号   葛根素透过率   (％)   实验1   1   1   1   99.94％   实验2   1   2   2   99.18％   实验3   1   3   3   99.34％   实验4   2   1   3   99.43％   实验5   2   2   1   99.29％   实验6   2   3   2   99.14％   实验7   3   1   2   99.23％   实验8   3   2   3   99.09％   实验9   3   3   1   99.02％   K1   99.5％   99.5％   99.4％   K2   99.3％   99.2％   99.2％   K3   99.1％   99.2％   99.3％   极差   0.004   0.003   0.002

从表4可知：各实验方案的透过率都达到99％以上，透过率较 好。从极差来看，影响有效成分转移率因数大小为A温度＞B压力 ＞C。

3.2葛根提取液醇沉及陶瓷膜分离工艺数据比较

表5葛根素醇沉工艺及陶瓷膜最佳分离工艺葛根素转移率对照表：

通过表5得出，葛根提取液在经过醇沉工艺最后得到的醇沉上 清液还原液中的葛根素含量为85.06％；葛根提取液在经过陶瓷膜 后的透过液中葛根素的含量为99.43％；经过陶瓷膜工艺的葛根素 分离效果明显优于经醇沉工艺的葛根素的分离效果。

醇沉后上清也还原液浊度16.1

表6传统醇沉工艺与陶瓷膜分离工艺浊度比较表：

    样品名称     浊度NTU     醇沉上清液     16.1     已过滤醇沉上清液还原液     12.6     陶瓷膜透过液     3.30

表6浊度检测分析得出：葛根提取液在经过陶瓷膜后的透过液 的浊度为3.30NTU，明显低于已过滤的醇沉上清液还原液的浊度 (12.60NTU)，在感官上陶瓷膜透过液比醇沉上清液还原液要明显 澄清透明。并且陶瓷膜分离液稳定性较好，在实际生产中可操作性 强，操作方便，节约成本。

综合上述实验结果，影响平均膜通量的关键因素为设备运行压 力，其次是温度；同时陶瓷膜透过液的浊度决定陶瓷膜替代醇沉工 艺的效果，因此，综合上述结果确定本工艺最佳方案是：A₁B₁C₁， 即温度40℃，压力0.1Mpa，膜芯型号0.05um。

本发明经中试验证，与上述结果一致。本发明收率高，操作简 单，能耗低，无溶剂损耗，除沉效果好，分离液稳定，有利于产业 化生产及推广。将其应用在中药保健酒、中药制剂的生产中是完全 可行的。

(四)具体实施方式：

1.药材前处理加工

将葛根中药材加工切片，要求饮片为1cm×1cm以下。(药材 留样成分检测)

2.动态逆流提取

将加工好的葛根药材饮片加6倍量水三罐组罐提取合并三次 的提取液。(提取液成分检测)

3.提取液固液分离

将提取液用碟式离心机分离后，再经过板框过滤机过滤，得 滤液；

4.陶瓷膜机组微滤

用0.05um的陶瓷膜管组进行微滤，所述陶瓷膜管组采用四根 管并联为一组，两组串在一起，每管装17根0.05um的膜芯，共计 136根，过滤温度40-45℃，跨膜压力0.10Mpa，得透过液，并进 行检测。

透过比：透过液里葛根素的总量与提取液里葛根素总量之比 达到99.94％以上。

要求透过液澄清透明，经过冷热稳定性实验后无沉淀无浑浊， 透过液浊度小于或等于3.30NTU。