应用膜集成技术处理巴戟天提取液的方法 (一)技术领域：本发明属于中药提取液的处理方法，具体是应用膜集成技术处理巴戟天提取液的方法。
(二)现有技术：巴戟天为茜草科多年生攀缘木质藤本植物，属亚热带雨林植物，为四大南药之一。肉质根供药用，具有补肾阳，强筋骨，祛风湿的作用。巴戟天始载于《神农草经》，列为上品，历代本草都有记载。巴戟天在中医药处方中应用广泛，是重要的中药材品种之一。在中国南方地区以及港澳台地区还作为常用的食补品，是我国出口药材的主要品种。
目前巴戟天提取液的分离多以成分间的极性差异为基本原理而分离杂质(有机溶剂沉淀、萃取等)，而浓缩也基本以单效、双效浓缩为主，这些传统工艺在实际生产中存在着较多不足。首先是有效成分损失严重，中药中有效成分本来含量就很低，再经溶剂沉淀、萃取或硅藻土过滤等除杂工艺，这些成分可能全部被除去，并且由于杂质沉淀时的吸附和包埋等因素，也造成了其它有效成分较大的损失；另外是污染环境，如硅藻土过滤过程中，产生大量的废弃硅藻土，给环境造成了较大污染，并且容易引入一些新的杂质(硅酸盐等)，给产品稳定性造成较大影响。其次除杂效果不理想，中药提取液中的鞣质、淀粉、树脂和蛋白等物质，用传统方法很难除尽；再就是某些传统分离方法(大孔树脂吸附分离等)过分强调单个组分，使中药失去了原有的复方特色，影响药效，在浓缩过程中主要存在着浓缩温度高，浓缩时间长，有效成分损失严重，一步浓缩难以实现高相对密度的质量要求，设备易结垢等问题。
(三)发明内容：本发明的目的就是对传统处理方法中存在的问题进行改进，提出一种应用膜集成技术处理巴戟天提取液的方法，该方法生产周期短，生产成本及能耗低，能最大限度地保留了有效成分。
本发明方法包括下述步骤：
a.巴戟天提取液的制备
将巴戟天药材平均加至A、B、C三个提取罐组成的连续动态逆流提取机组内，提取温度50-60℃，以药材重量6-8倍量的60％-65％的乙醇为提取溶剂，在梯度形成阶段，A罐首次提取时间为5min，将提取溶剂转移至B罐后提取10min，A罐中加入提取溶剂后再提取15min；在提取阶段，各罐提取时间为2h；在提取结束阶段，各罐提取时间为2h。
b.提取液预处理
采用离心机对上述提取液进行高速离心，收集上清液；
c.微滤分离
采用膜孔径为0.05-0.1um陶瓷膜机组对上述上清液进行微滤分离处理，其机组的组合方式为四并两串式，每根膜管里装膜芯61根，共488根；微滤后，以3倍量的水顶洗三次，顶洗温度：40～60℃、顶洗压力：1.0～2.0bar，得微滤分离液；
d.超滤分离
对上述微滤液进行超滤分离，其中超滤膜机组的组合方式为5根超滤膜管并联，每根超滤膜管中装5万分子量膜芯4根，共计20根膜芯；超滤温度：40-45℃、操作压力：6-7bar、膜管型号：5万，得超滤液；要求超滤液中总蒽醌透过率≥95％，超滤液浊度≤1.50NTU；
e.纳滤浓缩
采用膜型号为200分子量的纳滤膜机组对上述超滤液进行浓缩处理，其机组的组合方式为5～8根纳滤膜管并联，每根纳滤膜膜管中装200分子量膜芯4根，共计20～32根膜芯，总膜面积800～1000平方米；纳滤温度40-45℃，操作压力：16-18bar，浓缩倍数：10倍；得浓缩液。
所述的陶瓷膜为Al2O3陶瓷膜。
所述超滤膜为聚偏氟乙烯超滤膜。
所述的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。
本发明的巴戟天提取液中化学成分十分复杂，除含有蒽醌类、黄酮类、糖类、氨基酸、挥发性成分(主要为有机酸及其酯)、甾体、环烯醚萜及其苷类化合物外，还含有大量的蛋白质、胶体、鞣质、淀粉、纤维素、无机盐等物质以及许多微粒、絮状物。化学成分相对分子质量分布较宽，为几十至几百万道尔顿，其中高相对分子质量的物质主要是胶体和纤维素等非药用性成分或药用性较差的成分，而有效成分如蒽醌类、糖类、甾体、环烯醚萜、苷类等的相对分子质量较小，一般都在50000以下。由此可见，巴戟天提取液中有效成分和非药用成分的相对分子质量差别很大，故选用适宜分子量截留值的滤膜对提取液进行分离，如先以高速离心机分离以去除提取液中较多的固体和高相对分子质量的杂质，再以微滤分离处理去除巴戟天提取液中的一些细菌、悬浮颗粒和胶体类得到物质，再根据被分离物质的相对分子质量，选择适当的超滤膜管进行超滤和纳滤浓缩，最后符合质量得到要求的巴戟天分离液。
本发明方法与传统工艺的区别，是以具有选择透过性的膜为分离介质，在某种驱动力(压力差)的作用下，物料中不同分子量的成分依据滤膜孔径的大小或通过或被截留，达到分离、浓缩的目的，它实现了中药有效部位的分离，充分保留了中药的药效。同时在本发明中，我们根据巴戟天提取液的理化性质，以透过液的浊度、
膜通量变化趋势及指标成分(以总蒽醌为巴戟天指标成分)的透过率为考察指标，对膜的材质、膜管型号及操作条件进行了优化，实现了膜设备与巴戟天药材的匹配性，提高了膜设备抗污染的能力，使膜设备地分离效率得到进一步的提高。
本技术的优点还在于：
(1)膜分离浓缩过程中无相变，有利于保存巴戟天有效成分的理化特性，且超滤、纳滤技术的应用会尽量多地保留巴戟天药材的多种有效成分，特别是可以保留巴戟天提取液中的一些微量成分。
(2)提高产品的质量。高相对分子质量非药效成分或低药效成分的存在，使中药有效部位的浓度降低，药效减弱，而膜分离浓缩技术能最大限度地除去高相对分子质量非药效成分或低药效成分，因而此技术能使产品质量得到较大提高。
(3)由于不耗用有机溶剂，并且分离浓缩过程中不添加其它任何物质，膜分离浓缩技术可减少工序，缩短生产周期、降低生产成本，降低环境污染，且整个工艺可连续进行，利于大规模生产。
为了筛选出巴戟天超滤膜分离及纳滤浓缩的最佳工艺参数，本发明以不同操作条件下超滤膜总蒽醌透过率、平均膜通量及透过液的浊度及纳滤膜总蒽醌截留率为考核指标进行实验，具体数据见下表：
一、超滤分离
表1巴戟天超滤膜分离操作条件优化表
表2巴戟天超滤膜分离不同操作条件下的平均膜通量、总蒽醌透过率与浊度分析表
【备注】：巴戟天超滤膜进料液浊度为：4.68NTU
平均膜通量＝透过液的体积÷(膜设备处理料液所运行的时间×膜面积)
超滤膜总蒽醌透过率＝超滤膜透过液中总蒽醌总量/超滤膜进料液中总蒽醌总量
1、通过R值比较，各因子对各指标影响的显著顺序为：
平均膜通量：R(膜管型号)＞R(压力)＞R(温度)。
总蒽醌透过率：R(膜管型号)＞R(温度)＞R(压力)。
浊度：R(膜管型号)＞R(温度)＞R(压力)。
2、通过k值比较，较优的组合：
平均膜通量为：温度：45℃、压力：6bar、膜管型号：10万；
总蒽醌透过率为：温度：45℃、压力：10bar、膜管型号：10万；
浊度为：温度：35℃、压力：6bar、膜管型号：2万。
由以上分析可知，
①因子A(温度)对总蒽醌透过率、浊度的影响均处于第二位，所以因子A(温度)应取45℃或35℃，再结合温度对平均膜通量的影响，综合平衡温度应取40-45℃。
②因子B(压力)对各指标的影响均处于次要位置，故压力为6-7bar。
③因子C(膜管型号)对各指标的影响都最大，但由于10万膜管的透过液浊度较大、稳定性较差，并且对提取液不能起到很好的分离作用，因此膜管型号应选5万分子量膜管。
综合以上工艺研究可以优选出巴戟天超滤分离最佳工艺操作参数为：温度：40-45℃、压力：6-7bar、膜管型号：5万。其中巴戟天超滤膜透过液质量要求：澄清透明，冷、热处理无沉淀，总蒽醌透过率≥95％、浊度≤1.50NTU。
二、纳滤浓缩
巴戟天提取液纳滤浓缩过程中，主要采用膜型号为：200分子量、膜材质为聚酰胺的纳滤膜机组进行浓缩处理，其中机组的组合方式为5～8根纳滤膜管并联，每根纳滤膜膜管中装200分子量膜芯4根，共计20～32根膜芯，总膜面积800～1000平方米。
膜面积计算公式表示为：A＝N·n·π·d·L
其中N＝陶瓷膜机组膜管数n＝每个膜管通道数d＝通道直径(m)L＝膜元件长度(m)
具体情况如下：
表3巴戟天纳滤浓缩操作条件优化表
【备注】：浓缩倍数＝纳滤膜进料液的体积/纳膜滤截留液的体积
膜通量是指单位时间、单位膜面积上的透过料液的体积，常用单位为L/(m2.h)，用来表示分离量的方面。
公式：J＝J0tmJ0-初始操作时的膜通量；t-操作时间；m-衰减指数。
表4巴戟天纳滤浓缩不同操作条件下的总蒽醌截留率
实验号 纳滤膜截留液中总蒽醌总量(mg) 纳滤膜总蒽醌截留率 1 1382.03 91.37％ 2 1488.66 98.42％ 3 1338.77 88.51％
【备注】：纳滤膜进料液中总蒽醌总量：1512.56mg
纳滤膜总蒽醌截留率＝纳滤膜截留液中总蒽醌总量/纳滤膜进料液中总蒽醌总量。
通过巴戟天纳滤膜总蒽醌截留率及膜通量变化趋势综合比较优选出本工艺过程最佳操作参数为：温度40-45℃、穿透压力：16-18bar、浓缩倍数：10倍。其中在浓缩结束放出截留液之后，需加入一定量提取溶媒于设备中，运行30分钟，将运行后的提取溶媒与截留液合并作为最后的浓缩液。
表5巴戟天双效浓缩与纳滤浓缩工艺对比表
浓缩温度(℃) 生产周期(h) 巴戟天总蒽醌转移率 双效浓缩工艺 60～80 7.5 68.36％ 纳滤浓缩工艺 40～45 3.1 98.42％
由此可见，巴戟天纳滤浓缩是在40～45℃的温度下进行浓缩，过程简单，无相变，分离系数大，节能、高效，可连续操作，并能最大限度的保持中药中有效成分的稳定性，巴戟天总蒽醌转移率达98.42％与传统的真空减压浓缩工艺(双效浓缩工艺)相比较，无论在浓缩时间、浓缩效率以及物料损耗上都更有优势。
巴戟天指标成分检测方法
由于2005年版《中国药典》一部中尚无巴戟天药材指标成分检测方法，因此通过实验摸索建立了一种巴戟天总蒽醌测定方法。经过验证，此方法稳定性、重现性较好。具体方法如下：
巴戟天总蒽醌含量的测定方法：
1、试剂的配制：
①500ml 0.5％醋酸镁-甲醇溶液的制备：称取2.5g四水醋酸镁粉末置于500ml量筒中，加入一定量的甲醇溶液溶解，再定容至500ml，将其装入试剂瓶内。
②500ml 2.5mol/L硫酸溶液的制备：用移液管吸取66.6ml浓硫酸于500ml容量瓶内，加纯净水至500ml刻度线，震荡摇匀后装入试剂瓶内。
2、标准曲线的制备：
精密称取1，8-二羟基蒽醌对照品11.2mg，置于100ml量瓶中，加氯仿至刻度，振摇溶解成112μg/ml标准品溶液，精密吸取上述标准品溶液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5ml分别置于25ml比色管中，在水浴上蒸干挥去氯仿，残渣用ρ＝0.5％醋酸镁-甲醇溶液溶解并定容至25ml。用0.5％醋酸镁-甲醇溶液作空白，在512nm波长处测定其吸收度，以浓度为横坐标、吸收度为纵坐标制作标准曲线。
3、样品的处理；
吸取定容的待检样品溶液50ml，水浴挥干溶剂后，用10ml纯净水溶解，再加入2.5mol/L硫酸溶液30ml，沸水浴加热回流水解2h，放冷后移至分液漏斗中，加氯仿萃取4次，每次20ml，合并氯仿液，再用10ml纯净水洗涤2～4次至中性，将氯仿放入100ml容量瓶中，加氯仿定容至刻度线，即为供试品溶液。
4、样品的测定：
精密吸取上述供试品溶液50ml，水浴蒸干，加0.5％醋酸镁-甲醇溶液溶解并定容至25ml，以0.5％醋酸镁-甲醇溶液为空白，在512nm波长处测定吸收度，按回归方程计算试样中总蒽醌含量。
(四)附图说明
图1是不同操作条件下超滤膜膜通量变化趋势图
图2是不同操作条件下纳滤膜膜通量变化趋势图
(五)具体实施方式
实施例1
a.巴戟天提取液的制备
将巴戟天药材切片后平均加至A、B、C三个提取罐组成的连续动态逆流提取机组内，提取温度：50℃，以药材重量6倍量的60％的乙醇为提取溶剂，在梯度形成阶段，A罐首次提取时间为5min，将提取溶剂转移至B罐后提取10min，A罐中加入提取溶剂后再提取15min；在提取阶段，各罐提取时间为2h；在提取结束阶段，各罐提取时间为2h，合并各罐提取液；
b.提取液预处理
采用阿法拉伐碟片式离心机对上述提取液进行高速离心，转速为6000r/min，离心20分钟，收集上清液；离心后的沉淀直接排掉。离心后的巴戟天提取液要求澄清透明。
c.微滤分离
采用膜孔径为0.05umAl2O3陶瓷膜机组对上述离心分离液进行微滤分离处理，其机组的组合方式为四并两串式，即四组并联，每组又由两根膜管串联组成，每根膜管里装0.05um膜芯61根，共488根；微滤后，以3倍量的水顶洗三次，顶洗温度：40～60℃、顶洗压力：1.0～2.0bar，得微滤分离液；
d.超滤分离
将上述微滤液以聚偏氟乙烯超滤膜机组进行超滤，超滤膜机组组合方式为5根超滤膜管并联，每根超滤膜管中装5万分子量膜芯4根，共计20根；超滤温度：40℃、操作压力：6bar、膜管型号：5万，超滤后，以水对截留液顶洗3次，顶洗温度：40～45℃、顶洗压力：8.0～10.0bar，合并，得超滤液；经检测超滤液中总蒽醌透过率为95.77％，超滤液浊度为1.40NTU；
e.纳滤浓缩
采用膜型号为200分子量、膜材质为聚酰胺的纳滤膜机组对上述超滤液进行浓缩处理，其机组的组合方式为5根纳滤膜管并联，每根纳滤膜膜管中装200分子量膜芯4根，共计20根膜芯，总膜面积800平方米；纳滤温度40℃，操作压力：16bar，浓缩倍数：10倍，；得浓缩液；按巴戟天总蒽醌含量的测定方法测定，总蒽醌含量为529.2mg/L。
实施例2
a.巴戟天提取液的制备
将巴戟天药材切片后平均加至A、B、C三个提取罐组成的连续动态逆流提取机组内，提取温度：60℃，以药材重量8倍量的65％的乙醇为提取溶剂，在梯度形成阶段，A罐首次提取时间为5min，将提取溶剂转移至B罐后提取10min，A罐中加入提取溶剂后再提取15min；在提取阶段，各罐提取时间为2h；在提取结束阶段，各罐提取时间为2h，合并各罐提取液；
b.提取液预处理
采用阿法拉伐碟片式离心机对上述提取液进行高速离心40分钟，转速为6000r/min，收集上清液；离心后的沉淀直接排掉。离心后的巴戟天提取液要求澄清透明。
c.微滤分离
采用膜孔径为0.1um Al2O3陶瓷膜机组对上述离心分离液进行微滤分离处理，其机组的组合方式为四并两串式，每根膜管里装0.1um膜芯61根，共488根；微滤后，以3倍量的水顶洗三次，顶洗温度：40～60℃、顶洗压力：1.0～2.0bar，得微滤分离液；
d.超滤分离
将上述微滤液以聚偏氟乙烯超滤膜机组进行超滤，超滤膜机组组合方式为5根超滤膜管并联，每根超滤膜管中装5万分子量膜芯4根，共计20根；超滤温度：45℃、操作压力：7bar、膜管型号：5万，超滤后，以水对截留液顶洗3次，顶洗温度：40～45℃、顶洗压力：8.0～10.0bar，合并，得超滤液；经检测超滤液中总蒽醌透过率为96.30％，超滤液浊度为1.30NTU；
e.纳滤浓缩
采用膜型号为200分子量、膜材质为聚酰胺的纳滤膜机组对上述超滤液进行浓缩处理，其中机组的组合方式为8根纳滤膜管并联，每根纳滤膜膜管中装200分子量膜芯4根，共计32根膜芯，总膜面积1000平方米；纳滤温度45℃，操作压力：18bar，浓缩倍数：10倍，；得浓缩液。按巴戟天总蒽醌含量的测定方法测定，总蒽醌含量为538.9mg/L
本发明所制备的巴戟天提取液可用于配置中药复方制剂或中药保健酒。