CN105510487B - 一种中药成分富集系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种中药成分富集系统及其方法，系统中包括传动轴、活塞体、阀门、过滤腔、微滤膜、超滤膜、单向过滤器、浓缩腔、纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、系统外壳，所述的微滤膜孔径为0.1～2.0μm，超滤膜截留分子量为1KDa～100KDa，材质为聚醚砜、纤维素或聚偏氟乙烯中的一种，纳滤膜截留分子量为100Da～1000Da，材质为醋酸纤维素、聚酰胺或聚砜中的一种。该分富集方法可去除蛋白等大分子的同时也可去除无机离子，可用于样品的溶剂替换、酸碱性调节，样品中成分分子量分段切割富集等。该方法可以不破坏中药溶液中目标成分的浓度比例，且浓缩过程中对热敏性成分无影响；有效去除溶液中的无机盐，且浓缩液可以浓缩至定量体积，在用于生化样本检测时消除无机盐的影响；可以替换已有中药药液的溶剂系统，可用于分析成分在溶液环境中的存在状态。

Description

一种中药成分富集系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种中药成分富集系统及其方法，具体涉及一种基于中药成分物化特征采用膜联用技术富集中药成分，属于医药领域。
背景技术
成分分析是通过微观谱图对产品或样品的成分进行分析，对各个成分进行定性定量分析的技术方法。为了得到可靠的分析结果，首先必须消除干扰，提高目标成分浓度，因此如何去除干扰成分的同时提高目标成分的浓度是检测分析中的一个不可避免的问题。
中药成分复杂多样，有黄酮、皂苷、生物碱、酚酸、鞣质、蛋白、多糖、无机离子等，对中药提取液在进行相关药理试验时，由于精制工艺的缺陷导致大分子及无机离子残留，影响实验结果的准确性。
目前常用的富集技术均存在一定的技术缺陷。其中有机溶剂沉淀法属于经典富集分离方法，但是存在有毒有机溶剂，易对环境造成二次污染等缺点，且沉淀过程中易对目标成分产生缔合、包埋作用，导致成分回收率低的问题；固相萃取以其操作简单、回收率高、重复性好、较绿色环保等特点而被广泛应用，而富含中药成分的生物样品，如血浆、血清、培养液等不能直接采用固相萃取技术，需要进行有机溶剂沉淀法进行前处理，去除蛋白等大分子物质，也存在上述问题，如何在样品处理过程中减轻目标成分与大分子蛋白之间的缔合、包埋，可有效改善成分回收率低的问题。此外，在样品检测时除了当样品量较少，如果采用多种分离富集技术，多会造成目标成分损失严重，影响检测结果的准确性。如何在精制除杂的过程中实现量化处理，将对分析工作带来便捷。
膜分离技术是借助膜孔径的分子切割实现分离，具有简便、高效、无热效应等优势，在对样品过滤时，可针对性的去除大分子物质，保留小分子成分。但是中药溶液成分复杂多样，仅通过超滤去除大分子，纳滤清洗去除无机盐，难以保留原有小分子成分的物质组成比例。本发明在研究之初进行了中药主要类型成分的分离规律研究，可以通过改善溶液与膜材质之间的界面张力，提高或降低成分的透过率。针对截留率偏低的中药小分子成分，改变溶液环境，增强成分与纳滤膜之间的界面效应，从而提高小分子成分的截留且不影响无机盐的去除。
基于上述背景，提供一种不需要预处理，中药样品中成分可以目的性的富集、分子切割、容积定量的方法将有助于分析工作更好的开展。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种中药成分富集系统及其方法，可用于微量成分的富集、样品除盐。
本发明的另一个目的是提供这种中药成分富集系统的组成。
本发明还有一个目的是提供这种中药成分富集系统在中药微量成分及其样品除盐方面的应用。
技术方案：一种中药成分富集系统及其方法，系统中包括传动轴(1)、活塞体、阀门(3)、过滤腔、微滤膜、超滤膜、单向过滤器、浓缩腔、纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、系统外壳、阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)、传动轴(17)，其种：打开阀门(3)，将待富集样品注入过滤腔，关闭阀门(3)，启动传动轴(1)推动活塞体往返运动，通过改变过滤腔容积迫使滤液经微滤膜、超滤膜、单向过滤器进入浓缩腔，打开阀门(3)和阀门(14)，将清洗溶剂注入过滤腔并改变过滤腔容积，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体改变浓缩腔容积，纳滤液经纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出，关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将溶剂注入浓缩腔，启动传动轴改变浓缩腔容积，待浓缩腔中样品达到浓缩体积后，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)或阀门(15)取出；所述过滤腔和浓缩腔均可准确标定容积；
富集方法包括如下步骤：a.启动传动轴(1)和(17)，将过滤腔和浓缩腔调节至最大容积，将中药药液通过阀门(3)注入过滤腔，关闭阀门(3)；b.启动传动轴(1)推动活塞体，逐步减小过滤腔，滤液微滤膜、超滤膜、单向过滤器进入浓缩腔；c.活塞体往返运动，打开阀门(3)和阀门(14)，将药液的空白溶剂注入过滤腔，关闭阀门(3)和阀门(14)，重复步骤b，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；d.启动传动轴(17)推动具孔活塞体减小浓缩腔容积，纳滤液经纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出；e.关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将药液的空白溶剂或定容用溶剂注入浓缩腔，启动传动轴(17)减小浓缩腔容积，待浓缩腔中样品达到浓缩体积后，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)或阀门(15)取出，即完成样品的富集。
所述的中药成分富集系统中微滤膜孔径为0.1～2.0μm。
所述的中药成分富集系统中超滤膜截留分子量为1KDa～100KDa，材质为聚醚砜、纤维素或聚偏氟乙烯中的一种。
所述的中药成分富集系统中纳滤膜截留分子量为100Da～1000Da，材质为醋酸纤维素、聚酰胺或聚砜中的一种。
所述的中药成分富集系统中微滤膜和超滤膜可以并存，也可以选择性去除两者之一。
所述的中药成分富集系统中单向过滤器仅允许溶液从过滤腔进入浓缩腔，不能反向透过。
所述的中药成分富集方法可去除蛋白等大分子的同时也可去除无机离子，可用于样品的溶剂替换、酸碱性调节，样品中成分分子量分段切割富集等。
有益效果：(1)可以不破坏中药溶液中目标成分的浓度比例，且浓缩过程中对热敏性成分无影响。(2)有效去除溶液中的无机盐，且浓缩液可以浓缩至定量体积，在用于生化样本检测时消除无机盐的影响。(3)可以替换已有中药药液的溶剂系统，可用于分析成分在溶液环境中的存在状态。
附图说明
图1为本发明的系统示意图，图中包括传动轴(1)、活塞体(2)、阀门(3)、过滤腔(4)、 微滤膜(5)、超滤膜(6)、单向过滤器(7)、浓缩腔(8)、纳滤膜(9)、支撑体(10)、具孔活塞体(11)、系统外壳(12)、阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)、传动轴(17)。
图2为不同溶剂条件下三七总皂苷溶液的色谱图。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1：
一种中药成分富集系统，包括传动轴(1)和传动轴(17)为微型定向万能轴，活塞体(2)为BOG压缩机式不锈钢活塞体，阀门(3)、过滤腔(4)、浓缩腔(8)、阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)均集成于不锈钢系统外壳(12)，微滤膜(5)为无机陶瓷膜片，单向过滤器(7)为正方过滤的双层单向过滤器，超滤膜(6)为聚偏氟乙烯或改良纤维素材质的膜片纳滤膜(9)为磺化聚砜或聚酰胺复合材质，支撑体为(10)具孔的聚偏氟乙烯板，具孔活塞体(11)为不锈钢冲孔活塞板。
中药样品的富集方法，步骤为：a)启动传动轴(1)和(17)，将过滤腔和浓缩腔调节至最大容积，将中药药液通过阀门(3)注入过滤腔，关闭阀门(3)；b)启动传动轴(1)推动活塞体，逐步减小过滤腔，滤液微滤膜、超滤膜、单向过滤器进入浓缩腔；c.活塞体往返运动，打开阀门(3)和阀门(14)，将药液的空白溶剂注入过滤腔，关闭阀门(3)和阀门(14)，重复步骤b，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；d)启动传动轴(17)推动具孔活塞体减小浓缩腔容积，纳滤液经纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出；e)关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将药液的空白溶剂或定容用溶剂注入浓缩腔，启动传动轴(17)减小浓缩腔容积，待浓缩腔中样品达到浓缩体积后，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)或阀门(15)取出，即完成样品的富集。
实施例2丹参提取液中成分富集
取含丹参药材1g/mL的丹参提取液分别采用实施例1和常压浓缩方法，以丹酚酸B为指标进行方法对比。
成分富集系统：打开阀门(3)，取丹参提取液500mL逐步注入过滤腔，关闭阀门(3)，启动传动轴(1)推动活塞体往返运动，通过改变过滤腔容积迫使滤液经0.45μm微滤膜、50KDa聚醚砜材质超滤膜、单向过滤器进入浓缩腔，打开阀门(3)和阀门(14)，将纯化水注入过滤腔并改变过滤腔容积，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体改变浓缩腔容积，纳滤液经200Da聚酰胺材质纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出，关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将纯化水注入浓缩腔，启动传动轴改变浓缩腔容积定容至50mL，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)取出，Agilent1100高效液相检测丹酚酸B峰面积，结果见表1；
常压浓缩法，取丹参提取液500mL置于煎煮锅内加热浓缩，待浓缩液体积小于并接近50mL时，用纯化水定容至50mL，Agilent1100高效液相检测丹酚酸B峰面积，结果见表1。
表1 丹酚酸B的液相检测结果
常压浓缩后，丹酚酸B由于长时间加热分解，浓缩液中丹酚酸B的得率为30.3％，采用本发明的成分富集系统，浓缩液中丹酚酸B相较于原液几乎没有损失，且浓度得到了有效的提升，该富集系统也可以根据不同的实验目的，进一步浓缩至更小的体积且成分不产生损失。
实施例3天花粉蛋白的脱盐处理
称取天花粉蛋白1g分散于200mL纯化水中，检测电导率为788μs/cm，通过外加氯化钠调节电导率至5.08ms/cm，打开阀门(3)，将天花粉蛋白水溶液逐步注入过滤腔，关闭阀门(3)，启动传动轴(1)推动活塞体往返运动，通过改变过滤腔容积迫使滤液经2μm微滤膜、单向过滤器进入浓缩腔，打开阀门(3)和阀门(14)，将纯化水注入过滤腔并改变过滤腔容积，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体改变浓缩腔容积，纳滤液经100Da醋酸纤维素材质纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出，继续将纯化水注入过滤腔并重复操作3次，关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将纯化水注入浓缩腔，启动传动轴改变浓缩腔容积定容至5mL，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)取出，检测电导率为308μs/cm，并采用考马斯亮蓝法检测阀门(16)流出液呈现蛋白阴性。说明本发明所述的成分富集系统可以有效去除样品或者外添加的无机盐小分子，且目标成分得到富集未出现明显损失。
实施4三七总皂苷水溶液的溶剂系统更换
打开阀门(3)，取5mg/mL的三七总皂苷水溶液100mL注入过滤腔，关闭阀门(3)，启动传动轴(1)推动活塞体往返运动，通过改变过滤腔容积迫使滤液经0.22μm微滤膜、100KDa纤维素材质超滤膜、单向过滤器进入浓缩腔，打开阀门(3)和阀门(14)，将纯化水注入过滤腔并改变过滤腔容积，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体改变浓缩腔容积，溶液经500Da聚砜材质纳滤膜、支撑体、具孔活塞体、阀门(16)流出，关闭传动轴(17)，打开阀门(13)将500mL的95％乙醇注入浓缩腔，启动传动轴(1)推动活塞体往返运动，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体改变浓缩腔容积，待浓缩腔定容至100mL时，关闭传动轴(17)，三七总皂苷乙醇溶液经阀门(13)取出，分别检测三七总皂苷乙醇溶液和水溶液条件下的色谱特征。
高效液相检测条件：Agilent1100高效液相色谱仪，检测波长：203nm，流速为每分钟1mL，流动相见表2。
表2 色谱流动相条件
图2中三七总皂苷水溶液和采用富集系统处理后的乙醇溶液的液相色谱图几乎一致，说明本发明可以用于中药提取液的溶剂更换。

Claims (8)

1.一种中药成分富集系统，其特征在于：系统中包括传动轴(1)、活塞体(2)、阀门(3)、过滤腔(4)、微滤膜(5)、超滤膜(6)、单向过滤器(7)、浓缩腔(8)、纳滤膜(9)、支撑体(10)、具孔活塞体(11)、系统外壳(12)、阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)、传动轴(17)，其种：打开阀门(3)，将待富集样品注入过滤腔(4)，关闭阀门(3)，启动传动轴(1)推动活塞体(2)往返运动，通过改变过滤腔(4)容积迫使滤液经微滤膜(5)、超滤膜(6)、单向过滤器(7)进入浓缩腔(8)，打开阀门(3)和阀门(14)，将清洗溶剂注入过滤腔(4)并改变过滤腔容积，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；启动传动轴(17)推动具孔活塞体(11)改变浓缩腔(8)容积，纳滤液经纳滤膜(9)、支撑体(10)、具孔活塞体(11)、阀门(16)流出，关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将溶剂注入浓缩腔(8)，启动传动轴(17)改变浓缩腔(8)容积，待浓缩腔(8)中样品达到浓缩体积后，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)或阀门(15)取出；所述过滤腔和浓缩腔均可准确标定容积；所述系统外壳(12)内含有系统中组件传动轴(1)、活塞体(2)、阀门(3)、过滤腔(4)、微滤膜(5)、超滤膜(6)、单向过滤器(7)、浓缩腔(8)、纳滤膜(9)、支撑体(10)、具孔活塞体(11)、阀门(13)、阀门(14)、阀门(15)、阀门(16)、传动轴(17)。
2.根据权利要求1所述的中药成分富集系统，其特征在于：所述微滤膜(5)孔径为0.1～2.0μm。
3.根据权利要求1所述的中药成分富集系统，其特征在于：所述超滤膜(6)截留分子量为1KDa～100KDa，材质为聚醚砜、纤维素或聚偏氟乙烯中的一种。
4.根据权利要求1所述的中药成分富集系统，其特征在于：所述纳滤膜(9)截留分子量为100Da～1000Da，材质为醋酸纤维素、聚酰胺或聚砜中的一种。
5.根据权利要求1所述的中药成分富集系统，其特征在于：所述微滤膜(5)和超滤膜(6)可以并存，也可以选择性去除两者之一。
6.根据权利要求1所述的中药成分富集系统，其特征在于：所述单向过滤器(7)仅允许溶液从过滤腔(4)进入浓缩腔(8)，不能反向透过。
7.一种使用如权利要求1-6中任一项所述中药成分富集系统的富集方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.启动传动轴(1)和(17)，将过滤腔(4)和浓缩腔(8)调节至最大容积，将中药药液通过阀门(3)注入过滤腔(4)，关闭阀门(3)；
b.启动传动轴(1)推动活塞体(2)，逐步减小过滤腔(4)，滤液微滤膜(5)、超滤膜(6)、单向过滤器(7)进入浓缩腔(8)；
c.活塞体(2)往返运动，打开阀门(3)和阀门(14)，将药液的空白溶剂注入过滤腔(4)，关闭阀门(3)和阀门(14)，重复步骤b，待过滤腔容积降至0时，关闭传动轴(1)；
d.启动传动轴(17)推动具孔活塞体(11)减小浓缩腔(8)容积，纳滤液经纳滤膜(9)、支撑体(10)、具孔活塞体(11)、阀门(16)流出；
e.关闭传动轴(17)，打开阀门(13)和阀门(15)，将药液的空白溶剂或定容用溶剂注入浓缩腔(8)，启动传动轴(17)减小浓缩腔(8)容积，待浓缩腔(8)中样品达到浓缩体积后，关闭传动轴(17)，富集样品经阀门(13)或阀门(15)取出，即完成样品的富集。
8.根据权利要求7所述的中药成分富集系统的富集方法，其特征在于可去除蛋白大分子的同时也可去除无机离子，可用于样品的溶剂替换、酸碱性调节，样品中成分分子量分段切割富集。
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