CN103505906B

CN103505906B - 一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法

Info

Publication number: CN103505906B
Application number: CN201310463755.0A
Authority: CN
Inventors: 刘雳; 莫静; 谭理妮; 陈苓丽; 金雪勇; 马珠凤; 吕秀阳
Original assignee: ZHENGDA QINGCHUNBAO PHARMACEUTICAL CO Ltd
Current assignee: ZHENGDA QINGCHUNBAO PHARMACEUTICAL CO Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103505906A

Abstract

本发明公开了一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法，所述方法为：将中药水提物以0.5～5BV/h的速度流过预处理后的强碱性阴离子交换树脂层，收集流出液a，获得去除砷后的中药水提物，树脂再生后重复利用；所述中药水提物的温度为30～70℃，密度为1～1.30g/cm³，固形物含量为5～45%；本发明方法可应用于大批量中药水提取物的除砷处理，适应工业生产条件；整个除砷操作过程简单，除砷率达50～95%，物料中砷盐终浓度可低至0.2ppm，中药水提取物中原有成分损失率为10%～25%；可根据实际情况灵活选用树脂柱或滤板等适当装置；强碱型阴离子交换树脂无毒环保，清洗与再生简单，可重复利用。

Description

一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法

（一）技术领域

本发明涉及一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法，特别涉及一种利用强碱性阴离子交换树脂去除中药水提取物中砷盐负荷的应用。

（二）背景技术

近年来，传统中药的医疗保健价值在国内外得到广泛关注。目前中药提取物是国内中药产业出口额最大的一类产品。然而，随着工矿业的快速发展，部分中药材产地遭到砷及其他重金属的污染，导致药材及其提取物砷盐含量超标。过量砷供应或微量砷的长期暴露会对植物、动物和人体产生毒害作用，世界卫生组织以及国际癌症研究机构都将砷列为人类的致癌剂，在USEPA列表中砷也被认为是1号毒素。因此，国内外对植物提取物的重金属、砷盐限量控制日益苛刻，如东南亚的一些国家和地区规定：中药中砷含量最高不得超过5mg/kg。

环境和生物体中含有多种砷的化学形态，一般而言，可食植物中砷的形态主要包括砷酸[As（Ⅴ）]、亚砷酸[As（Ⅲ）]、单甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）和砷糖，也在少数样品中检测出砷甜菜碱（AsB）。砷的毒性、环境活性以及在生物体中的积累与其化学形态有关。一般认为，无机砷的生物毒性最大，甲基化砷的毒性较小，而砷甜菜碱、砷胆碱和砷糖通常被认为是无毒的。

中药制品的生产过程中，往往需要用溶媒提取其中的有效成分，其中水是应用最广泛的溶剂。“汤剂”是传统中药方剂最为常见的给药形式，即用水煎煮中药饮片，蒸发至小体积后给病人服用。目前绝大多数中成药的生产过程都继承了水煎提取方法，然后采用除杂和成型工艺制成不同产品，因此多数药物成分都可溶于水。本发明针对以水为溶剂的单方、复方中药提取物，或者是中药有效成分的水溶液，这些以水为介质的分散体系或者水提物的浓缩浸膏往往是最终制品的中间体。无机砷通常以砷酸盐和亚砷酸盐存在，在水中溶解度较大。因此中药水提取物中含砷量相对较高，往往会导致相关制品含砷量超标。对于中药提取物中微量砷盐的脱除方法而言，均须遵守在除砷的同时尽量避免损失有效成分或引入杂质的原则。

除砷法主要可以分为化学法和物理化学法两大类。化学法是指主要通过加入化学试剂使砷从液相转移到固相，经沉淀或上浮除去；物理化学法是指不改变砷的化学形态，用吸附或萃取等手段除砷。目前文献报道的各种除砷法大多用于废水或饮用水除砷，主要有絮凝法、吸附法、超临界液体萃取、膜分离法等。中药提取物体系复杂，在除砷盐的过程中必须避免有效成分损失或引入新的有毒有害物质。目前，有关中药提取物除砷盐的方法研究与应用较少，更无适应工业生产条件的中药提取物中砷盐的脱除技术的报道。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种利用强碱性阴离子交换树脂去除中药水提取物或水溶物中砷盐的方法。

本发明选用的一类强碱性阴离子交换树脂，在一定的工艺条件下，通过在水溶液体系中，选择性地与中药水提物中的砷盐发生离子交换反应，从而去除中药水提物中的砷盐。在此过程中，该类型树脂几乎不与中药中的有效成分发生反应；通过优选工艺参数，可确保一定的砷盐脱除率，中药成分的损失率最低。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法，所述方法为：将中药水提物以0.5～5BV/h的速度流过预处理后的强碱性阴离子交换树脂层，收集流出液a，获得去除砷后的中药水提物，树脂再生后重复利用；所述中药水提物的温度为30～70℃，密度范围1～1.30g/cm³，固形物含量范围在5～45%。

进一步，优选所述中药水提物或水溶物的温度为50～60℃，密度1.05～1.10g/cm³，固形物含量为5～15%。

进一步，优选所述中药水提物流过树脂层的流速为3～4BV/h。

进一步，优选所述强碱性阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂D273、强碱性阴离子交换树脂D293或强碱性阴离子交换树脂D201。

进一步，优选所述中药水提物是采用本领域公知的方法获得的以水为溶媒通过对中药药材进行煎煮、浸泡、洗提从而获得的溶液或含细小颗粒的悬浊液；也可以是中药化学物质的水溶液。

进一步，优选所述收集流出液a后的树脂用水冲洗，收集流出液b，合并流出液a和流出液b，获得去除砷后的中药水提物。所述用水冲洗树脂层的流速为3～4BV/h。

本发明所述树脂再生的方法为：将树脂依次用1mol/L NaOH水溶液、纯化水、1mol/L HCl水溶液、纯化水、1mol/L NaOH水溶液以1～3BV/h的速度冲洗，最后用纯化水冲洗至出水pH为8～10即可再次使用。

本发明所述树脂预处理的方法为：将树脂经纯化水浸泡过夜后装柱，用1mol/LNaOH水溶液以1～3BV/h的流速冲洗3BV，用纯化水以1～3BV的流速冲洗3～5BV，至洗出水pH为8～10。

本发明所述流出液a和流出液b均为流出液，为了便于区分不同步骤获得的流出液而命名，本发明所述提取液a和提取液b均为提取液，为了便于区分不同步骤获得的提取液而命名，字母本身没有含义。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

（1）本发明方法可应用于大批量中药水提取物的除砷处理，适应工业生产条件；（2）整个除砷操作过程简单，除砷效果好（除砷率达50%-95%，物料中砷含量可低至0.2ppm），中药水提取物中原有成分的损失率较低（可控制在10%～25%）；（3）可根据实际情况灵活选用树脂柱或滤板等适当装置；（4）强碱型阴离子交换树脂无毒环保，清洗与再生简单，可重复利用。

（四）附图说明

图1为本发明利用强碱性阴离子交换树脂吸附法去除中药中药水提取物中重金属砷的工艺流程图。

（五）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1离子交换树脂除去生地黄水煎液中的砷盐

地黄是一味易受到砷盐污染的根茎类中药材，本实验主要以生地黄药材（产自河南温县）为研究对象。

取5000g水洗并晾干的生地黄药材，加入4倍药材质量的水煎煮2小时，4层纱布过滤得到提取液a；然后加3倍药材质量的水煎煮1小时，纱布过滤得到提取液b，合并提取液a和提取液b，即为药液，备用。分别取6000ml药液两份，由真空浓缩仪将其浓缩为原体积的1/3、1/5倍，分别标记为3倍液、5倍液。其与标记为1倍液的未浓缩药液共同作为待处理样品。

称取药液重量1/10的D293强碱性阴离子交换树脂（购自上海华震科技有限公司），分别进行清洗与活化（将树脂经纯化水浸泡过夜后装柱，用1mol/L NaOH水溶液以2BV/h的流速冲洗3BV，用纯化水以2BV的流速冲洗4BV，至洗出水pH为8.7）后装入树脂柱中，分别保持药液温度在20、40和60℃，并分别以1BV/h、3BV/h和5BV/h的流速使药液流经树脂柱，并收集流出液a，作为处理后样品。以3BV/h的流速用纯化水冲洗树脂中残留的药液，收集流出液b，合并流出液a和流出液b，获得去除砷离子后的中药水提物。将离子交换树脂处理前后的样品经优级纯硝酸消解后由氢化物-原子吸收光谱仪（美国热电SOLAAR S4原子吸收光谱仪）测定，测定的条件为：波长193.7nm，氢化物模式：火焰加热，燃烧器高度14.0mm，氩气流速：200ml/min，砷空心阴极灯电流：75%。

样品经优级纯硝酸消解主要试剂：优级纯硝酸；主要仪器：微波消解仪（奥地利安东帕Multiwave3000）。消解步骤：1）称取药液，并蒸干水分；2）加6ml优级纯硝酸，加盖置于消解管中，按照一定的程序进行微波消解；3）消解完冷却后，在电热炉上加热将硝酸赶尽；4）添加盐酸、KI、抗坏血酸等试剂制备成供试样品待测原子吸收。

实验结果见表1-表4所示，地黄水提液的除砷率均达80%以上，含固量损失率低于25%。对砷盐去除率而言，药液温度是显著影响因素，温度越高，吸附除砷效果越好；对固形物损失率而言，温度、药液浓缩倍数和流速均具有显著性影响，药液浓缩倍数降低，温度较高有利于减少损失。验证试验表明，操作参数采用60℃、4BV/h、1倍浓度溶液的除砷率达到95%以上，药液固形物损失低于7%，效果最优。

使用过的D293型树脂按以下方法进行再生处理：将树脂依次用1mol/L NaOH水溶液、纯化水、1mol/L HCl水溶液、纯化水、1mol/L NaOH水溶液以3BV/h的速度冲洗，最后用水冲洗至出水pH为9.0以下即可再次使用。

选用1倍浓度的药液，保持其温度为60℃，以4BV/h的流速使其流过经再生处理的D293型树脂，按照本实施例中的方法收集流出液，并测定再生树脂处理前后的该1倍药液含砷量变化。按照上述再生利用方法重复利用本批次树脂三次，得到表5中的数据。结果显示，D293型树脂可重复利用至少三次，且除砷率均能达到80%以上，固形物损失率保持在20%以下。

表1树脂除生地黄水煎液中砷盐的实验结果

温度℃

流速（BV/h）

药液浓缩倍数

除砷率%

固形物损失率%

20	1	1	82.5	9.75
					20	1	3	84.6	12.34
20	1	5	83.9	22.34
					20	3	1	85.6	8.96
20	3	3	88.2	11.67
					20	3	5	81.7	20.45
20	5	1	87.4	7.85
					20	5	3	83.2	15.4
20	5	5	85.6	19.86
					40	1	1	92.4	8.75
40	1	3	91.3	12.3
					40	1	5	93.5	19.4
40	3	1	94.5	7.77
					40	3	3	91.8	10.3
40	3	5	93.4	18.4
					40	5	1	91.5	7.64
40	5	3	94.5	12.3
					40	5	5	92.3	18.23
60	1	1	95.7	7.87
					60	1	3	96.3	10.24
60	1	5	95.2	17.56
					60	3	1	92.3	7.07
60	3	3	97.8	9.87
					60	3	5	96.7	16.7
60	5	1	94.9	6.54
					60	5	3	96.7	8.45
60	5	5	95.2	13.4

表2除砷率的方差分析表

表3固形物损失率的方差分析表

来源	自由度	SeqSS AdjSS	AdjMS	F P
					温度	2	53.39053.390	26.695	31.640.000*
流速	2	7.7157.715	3.857	4.570.047*
					浓缩倍数	2	512.275512.275	256.138	303.600.000*
温度*流速	4	6.2526.252	1.563	1.850.212

温度*浓缩倍数	4	8.342	8.342	2.086	2.47	0.128
							流速*浓缩倍数	4	8.902	8.902	2.225	2.64	0.113
误差	8	6.749	6.749	0.844

表4验证试验

次数	操作参数	除砷率	固形物损失
				1	60℃、5BV/h、不浓缩	95.34%	7.85%
2	60℃、4BV/h、不浓缩	95.55%	6.35%
				3	60℃、3BV/h、不浓缩	96.14%	7.77%

表5重复利用实验

重复次数	除砷率	固形物损失率%
			1	91.57%	8.59%
2	87.89%	10.25%
			3	82.39%	12.58%

实施例2降低中药复方制剂的砷含量

四物合剂处方由当归、川芎、白芍、熟地4味药材组成。当归和熟地都容易受到砷盐污染。利用树脂对四物合剂的水提取物进行处理，以验证该方法在降低中药复方汤剂中砷负荷方面发挥的作用。

按照《中国药典》2010版一部中四物合剂的制法，取上述4味饮片各1000g，其中川芎和当归以水蒸气蒸馏法提取蒸馏物备用，药渣与白芍、熟地加水煎煮3次，合并水煎液，得到相对密度为1.05～1.10g/cm³（65℃）的清膏。

称取清膏重量1/10的D201强碱性阴离子交换树脂（购自上海华震科技有限公司），清洗与活化（同实施例1）后装柱，使其高径比为8：1。保持药液60℃，以3BV/h的流速使药液流经树脂柱，收集流出液。平行二份。

以未经树脂处理的清膏为参照组，树脂处理后的清膏为实验组，分别将两组清膏继续真空浓缩至相对密度1.18～1.22g/cm³（65℃），加入乙醇至乙醇体积终浓度达55%，静置24h，取上清液回收乙醇，浓缩至相对密度1.26～1.30g/cm³（60℃），加蒸馏物、甜味剂及防腐剂，加水配制至成品体积，灌封、灭菌，得到参照组与实验组两组四物合剂成品。

分别称取相当于固形物0.5g的两组四物合剂成品，经硝酸消解后由氢化物-原子吸收光谱仪测定两组成品的含砷量（同实施例1）。结果显示，经树脂处理后四物合剂中的的除砷率均值为80.7%，芍药苷含量损失低于10%，固形物损失不高于11%。成品各项指标均符合国家标准。

实施例3降低中药提取物的砷含量

取丹参饮片2kg，加水80℃提取2次，每次加水10倍量，合并提取液，减压浓缩至相对密度至1.16g/cm³（60℃），加3倍量乙酸乙酯萃取三次，合并萃取液，加适量无水硫酸钠脱水处理过夜。减压浓缩成稠膏，40℃真空干燥即得丹参总酚酸提取物。

取丹参总酚酸提取物10g，配制成5mg/ml的丹参总酚酸提取物水溶液，称取药液体积1/5的D273型强碱性阴离子交换树脂（购自上海华震科技有限公司），分别进行清洗与活化（同实施例1）后装入树脂柱，径高比为8：1。将丹参总酚酸提取物水溶液预热至60℃，以3BV/h的流速使其流经树脂床层，收集流出液。减压浓缩成稠膏，真空干燥即得。树脂处理前后丹参总酚酸（紫外比色法）及丹酚酸B（HPLC法）的损失率低于10%。分别称取0.3g的树脂处理前后的丹参总酚酸提取物，经硝酸消解后由氢化物-原子吸收光谱仪测定两组成品的含砷量（同实施例1）。

表6丹参总酚酸提取物中指标成分变化

	处理前含量	处理后含量
			丹参总酚酸	782.2mg/g	723.2mg/g
丹酚酸B	684.2mg/g	634.5mg/g
			总砷	0.74mg/Kg	0.22mg/Kg

Claims

1.一种降低中药水提物中砷盐负荷的方法，其特征在于所述方法为：将中药水提物以0.5～5BV/h的速度流过预处理后的强碱性阴离子交换树脂层，收集流出液a，获得去除砷后的中药水提物，树脂再生后重复利用；所述中药水提物的温度为30～70℃，密度为1～1.30g/cm³，固形物含量为5～45％；所述强碱性阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂D273、强碱性阴离子交换树脂D293或强碱性阴离子交换树脂D201；所述树脂再生的方法为：将树脂依次用1mol/L NaOH水溶液、纯化水、1mol/L HCl水溶液、纯化水、1mol/LNaOH水溶液以1～3BV/h的速度冲洗，最后用纯化水冲洗至出水pH为8～10即可再次使用；所述树脂预处理的方法为：将树脂经纯化水浸泡过夜后装柱，用1mol/LNaOH水溶液以1～3BV/h的流速冲洗3BV，用纯化水以1～3BV/h的流速冲洗3～5BV，至洗出水pH为8～10。

2.如权利要求1所述降低中药水提物中砷盐负荷的方法，其特征在于所述中药水提物的温度为50～60℃，密度为1.05～1.10g/cm³，固形物含量为5～15％。

3.如权利要求1所述降低中药水提物中砷盐负荷的方法，其特征在于所述中药水提物流过树脂层的流速为3～4BV/h。

4.如权利要求1所述降低中药水提物中砷盐负荷的方法，其特征在于所述收集流出液a后的树脂用纯化水冲洗，收集流出液b，合并流出液a和流出液b，获得去除砷后的中药水提物。

5.如权利要求4所述降低中药水提物中砷盐负荷的方法，其特征在于所述用纯化水冲洗树脂层的流速为3～4BV/h。