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1、膜分离技术及其在中药和生物制药中的应用进展摘要:通过对膜分离技术的原理、种类和在中药生产和生物制药生产中的应用现状等的简要介绍,分析目前膜分离技术研究与应用中存在的问题及今后研究开发利用趋势,为该技术的进一步改进提供参考依据,并对膜分离技术在中药和生物制药中的应用进行了展望.关键词:膜分离技术;应用;中药制剂;生物制药 膜分离技术(membraneseparationtechnique,MST)是一项新兴的高效分离技术,是利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分体
2、系进行分离、分级、提纯或富集的技术。膜分离技术(以下简称膜技术)包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。目前该技术也被广泛应用于中药生产和生物制药领域。1膜分离技术的原理及特点膜分离技术的实质是使用具有选择透过性的膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时物料依据滤膜孔径的大小而通过或被截留,选择性地透过膜,达到分离、提纯的目的。该技术具有以下特点:(1)在常温下操作,适于热敏性物质的分离、浓缩和纯化;(2)分离过程不发生相变(除渗透汽化外),无二次污染,具有浓缩功能;(3)能耗低;(4)分离
3、系数大;(5)操作方便,易于自动化。因此,膜分离技术是现代分离技术中一种效益较高的分离手段,可以部分取代传统的过滤、吸附、冷凝、重结晶、蒸馏和萃取等分离技术,在分离工程中具有重要作用。2几种常见的膜分离技术2．1 微滤微滤是最早使用的膜技术,是以多孔薄膜为过滤介质,使不溶物浓缩过滤的操作[1]。截留粒子的范围约为0.1～10μm,目前常用的微滤膜有金属膜、无机陶瓷膜、高分子膜等。在工业中,微滤膜主要应用于截留颗粒物,液体的澄清以及大部分细菌的去除,并作为超滤、反渗透过程的前处理。金属膜、无机膜具有耐高温!耐酸碱
4、!耐有机溶剂等特点,较高分子膜有更广的应用范围,且易于再生,并可重复使用,但其价格较高。2.2 超滤 是20世纪六七十年代发展起来的一种膜分离技术,以微孔滤膜(超滤膜)为过滤介质,在常温下,依靠一定的压力和流速,使药液流经膜表面,迫使低分子物质透膜,高分子物质被截留。超滤膜能截留分子量在上千至数十万的大分子,除能完成微滤的除颗粒、除菌、澄清作用外,还能除去微滤膜不能除去的病菌、热原、胶体和蛋白质等大分子化合物,主要用于物体的分离、提纯、浓缩。在医药行业中超滤膜是发展最快的膜分离技术[2]。 2.3 纳滤纳滤是近
5、年来国外发展起来的另一滤膜系列—纳米过滤。它介于反渗透与超滤之间,能分离除去分子量为300～1000的小分子物质,填补了由超滤和反渗透所留下的空白部分[3]。纳滤膜集浓缩与透析为一体,可使溶质的损失达到最小。2.4 反渗透 透膜是从水溶液中除去无机盐及小分子物质的膜分离技术。反渗透膜所用的材料为有机膜,其分离特点是膜仅能透过水等小分子物质,而截留各种无机盐、金属离子和分子。反渗透膜在医药行业中的应用主要是制备各种高品质的医用水注射用水、医用透析水、可代替离子交换树脂,主要用于水的脱盐纯化。2.5 电渗析在离子交
6、换膜和直流电场的作用下,从水溶液和其他不带电组分中分离出带电离子组分的一种电化学分离过程.该技术广泛应用于苦咸水脱盐、锅炉进水的制备、电镀工业废水的处理,其中在乳清脱盐和果汁脱酸等领域已具备工业条件。2.6 气体分离根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同,从而达到分离目的。目前气体膜分离技术广泛应用于空气中富氧、浓氮、天然气的分离,合成氨弛散中氢的回收以及工业废气中酸性气体的脱除等领域。3 膜分离技术在中药和生物制药中的应用3.1 膜分离技术在中药生产中的应用现状[4～8]中药是中华民族的瑰宝,
7、随着我国加入WTO,中药要走向世界,就要改变传统中药制剂方法,采用各种高新技术,推进中药的产业化发展。 中药成分复杂,要克服剂量大、体积大、制剂粗糙的缺点,主要通过精制纯化工艺的优选。中药的精制多以成分间极性差异为基本原理分离杂质(例如溶剂沉淀或萃取、吸附分离等),工艺复杂,分离效率低,所用的许多有机溶剂有毒[9]。膜分离技术是一项新兴的物质分离提纯和浓缩工艺,可在常温下连续操作,无相变;大规模生产中节能、环保;尤其适宜加热易变性的热敏性物质,因而在食品、医药、生化领域发展迅猛[10]。目前,膜技术在中药生产中
8、的应用主要有以下几个方面:3.1.1于提纯中药有效成分 中药有效成分的提取分离方法主要采用传统的水醇法、醇水法、改良明胶法、水蒸气蒸馏法、透析法等,其中水醇法应用最普遍,但其存在生产周期长、工艺复杂、生产成本高、有效成分损失严重、成品稳定差、易产生环境污染等问题。近年来,超滤技术在中药现代研究中的应用可以部分地改善这些问题。郭立玮等[11]比较研究了水醇法与超滤法澄清山茱萸制剂对其制剂
