第四节分离精制技术 (2)
超滤与其他滤过的显著不同点是易出现浓度极化现象，所谓“浓度极化”是指不以浓度差为推动力的传质过程中出现的浓度分布现象。对一般溶液来说，在超滤过程中，溶剂透过膜时所携带的溶质，受到膜的阻拦，在膜前积累起来，形成高浓度区，于是这些溶质以浓度差为推动力，借浓度差扩散的方式返回料液主体，结果提高了溶质通量，即降低了膜的截留性能，对于浓溶液来说，浓度极化使膜表面的溶液浓度提高，由于蛋白质、多糖等有亲水基团的大分子溶质在膜表面可形成凝胶层，起到次级膜的作用，对溶剂的流动产生阻力。这时再增加操作压力，并不能增加超滤溶剂的通量，只能使凝胶层增厚，所增加的压力差都消耗于克服增厚的凝胶层的流动阻力。为了减轻浓度极化的不利影响，可采用强化搅拌，提高流速，薄层层流等措施降低边界层和凝胶层厚度，使溶剂通量处于合理水平。
对于不能用高压消毒灭菌的制剂用超滤除菌更为适宜。超滤在食品工业中用于酒类和饮料的滤过，使产品清澈、透明。
二、精 制 技 术
（一）水提醇沉淀法（水醇法）
本法是先以水为溶剂提取物料有效成分，再用不同浓度的乙醇沉淀去除提取液中杂质的方法。
根据物料中各种成分在水和乙醇中的溶解性。通过水和不同浓度的乙醇交替处理，可保留生物碱盐类、苷类、氨基酸、有机酸盐等有效成分；去除蛋白质、糊化淀粉、黏液质、油脂、脂溶性色素、树脂、树胶、部分糖类等杂质。通常认为，料液中含乙醇量达到50%～60%时，可去除淀粉等杂质，当含醇量达75%以上时，除鞣质、水溶性色素等少数无效成分外，其余大部分杂质均可沉淀而去除。根据工业生产的实际情况，由于物料体积大，若用乙醇以外的有机溶剂提取，用量多，损耗大，成本高，且有些有机溶剂不利于安全生产。
该精制方法是将物料先用水提取，再将提取液浓缩至约1ml相当于原物料1～2g，加入适量乙醇，静置冷藏适当时间，分离去除沉淀，最后制得澄清的液体。操作时应注意以下问题：
1料液的浓缩水提取液应经浓缩后再加乙醇处理，这样可减少乙醇的用量，使沉淀完全。浓缩时最好采用减压低温，特别是经水醇反复数次沉淀处理后的料液不宜用直火加热浓缩。浓缩前后可视情况调节pH，以保留更多的有效成分，尽可能除去无效物质。例如黄酮苷类在弱碱性水溶液中溶解度增大，生物碱在酸性溶液中溶解度增大，而蛋白质在pH接近等电点时易沉淀去除。浓缩程度应适宜，因为有些具生理活性的成分，如多种苷元、香豆精、内酯、黄酮、蒽醌、芳香酸等在水中难溶。如果料液浓度太大，经醇沉回收乙醇后，如再进行滤过处理，则成分损失。
2加醇方式通常可分两种方式①分次醇沉。即每次回收乙醇后再加乙醇调至规定含醇量，使含醇量逐步提高，这样有利于除去杂质，减少杂质对有效成分的包裹一起沉出损失。②梯度递增法醇沉。即逐步提高乙醇浓度，最后才回收乙醇，其操作方便，但乙醇用量大。不管用何种加醇方式，操作时皆应将乙醇慢慢地加入到浓缩料液中，边加边搅拌，使含醇量逐步提高，杂质慢慢分级沉出。
3冷藏与处理加乙醇时料液的温度不能太高，加至所需含醇量后，将容器口盖严，以防止乙醇挥发。该含醇料液慢慢降至室温后，再移置冷库中，于5～10℃下静置12～24h（加速胶体杂质凝聚），若含醇料液降温太快，微粒碰撞机会减少，沉淀颗粒较细，难于滤过。待充分静置冷藏后，先虹吸上清液，可顺利滤过，下层稠液再慢慢抽滤，并以同浓度乙醇适量洗涤沉淀，以减少料液成分的损失。
（二）醇提水沉淀法（醇水法）
醇提水沉淀法指先以适宜浓度的乙醇提取有效成分，再用水除去提取液中杂质的方法。其原理与操作大致与水醇法相同。适用于蛋白质、黏液质、多糖等杂质较多的物料的提取和精制，使它们不易被醇提出。但由于先用乙醇提取，树脂、油脂、色素等杂质可溶于乙醇而被提出，故将醇提取液回收乙醇后，再加水搅拌，静置冷藏一定时间，待这些杂质完全沉淀后滤过去除。
（三）大孔吸附树脂技术
大孔吸附树脂是20世纪60年代初开发的一类新型高分子分离材料，是一种高聚物吸附剂，根据其孔径、比表面积及构成类型分为许多型号。20世纪70年代末我国有学者开始用来进行中药有效成分的分离纯化研究，天麻中天麻苷的分离，薄盖灵芝中尿嘧啶和嘧啶核苷的分离，然后又用在三颗针生物碱的提取及赤芍中苷与糖的分离，大孔吸附树脂法被认为是提取分离物料中水溶性成分的一种有效方法。大孔吸附树脂有不同的型号，不同型号树脂有不同的特点和不同的针对性。使用时，应该根据料液需分离纯化成分的不同，选择不同型号的树脂。具体的操作方法是将物料煎煮液通过大孔树脂，吸附住其中的有效成分，然后经过洗脱，回收溶剂，除掉杂质，得目标成分。其操作的基本程序大多是物料提取液→通过大孔树脂吸附有效成分→乙醇溶液梯度洗脱→回收溶剂→得到物料浸膏→干燥→半成品。
该技术目前已比较广泛地应用于中药新药的开发和中成药的生产中，主要用于分离和提纯苷类、生物碱、黄酮类成分及大规模生产。
1分离纯化原理大孔吸附树脂分离技术的应用原理主要是利用特殊的吸附剂——大孔吸附树脂的吸附性和分子筛相结合的原理，从煎液中有选择地吸附住其中的有效成分，去除杂质。特别是非极性吸附树脂在吸附料液中的有效成分时，主要是物理结构（如比表面积、孔径等）在起吸附作用。
2大孔吸附树脂的预处理与再生
（1）预处理：大孔吸附树脂使用前置于容器中用自来水洗2～3次，然后以乙醇湿法转移到柱内，继续用乙醇在柱上流动清洗，不时检查流出的乙醇，至一份乙醇液加三份水不产生白色浑浊（取1 m1乙醇液加3m1水），再用大量的水洗净树脂中的乙醇，备用。少量乙醇残留将会大大降低树脂的吸附力。
（2）上柱：将样品溶于少量水中加到柱上端，或将样品先溶于少量乙醇中，以适量树脂拌样，挥去乙醇后，再将拌有样品的树脂加到柱上。先用水，继而以乙醇－水梯度洗脱，即可。洗脱完毕后，以大量水洗去乙醇，即可进行下一次的提取分离。
（3）再生：树脂再生一般用95%左右乙醇洗脱。经反复使用后，吸附树脂颜色变深，吸附效果下降时，也可用1mol/l NaOH（或HCl）洗涤或浸泡适当时间，至树脂接近原颜色为宜，再用水洗至中性即可再用。
3大孔吸附树脂技术在物料有效成分分离中的应用大孔吸附树脂工艺对于富集物料中的黄酮类、生物碱类、苷类等有效成分是卓有成效的。
（1）黄酮类成分：20世纪90年代，大孔吸附树脂技术开始应用于银杏黄酮的提取分离纯化方面，银杏黄酮吸附率平均达666%，产物收率为354%，产物黄酮含量为2454%，是一种综合性能较佳的银杏黄酮专用吸附树脂，已成功地用于工业化生产。
（2）生物碱类成分：有报道利用大孔吸附树脂从川草乌中提取总生物碱，提取率达85%，水溶性固体杂质的去除率为82%。
（3）苷类成分：有报道利用大孔吸附树脂提取精制三七总皂苷，提取率在88%以上，能有效地去除糖类等水溶性杂质，并且所得提取物的吸潮性降低，色泽好，纯度高，质量稳定。