重新審視中藥水提醇沉工藝

重新審視中藥水提醇沉工藝杜松*1,2劉美鳳31廣州漢方現(xiàn)代中藥研究開發(fā)有限公司，2中藥提取分離過程現(xiàn)代化國家工程研究中心，廣州510240,3.華南理工大學化學與化工學院制藥工程系，廣州510640摘要：水提醇沉是常用的中藥提取精制工藝，廣泛用于中藥產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。自上世紀50年代應(yīng)用于中藥流浸膏劑型以來，醇沉工藝已成為中藥浸膏的精制處理“通法”，然而長期應(yīng)用中，醇沉工藝暴露出很多問題，同時近年來不斷有新的工藝的出現(xiàn)，對醇沉工藝提出了挑戰(zhàn)。本文回顧醇沉工藝在中藥生產(chǎn)中的各種問題，并對其進行評價。EthanolprecipitationofTCMliquidextracts:reviewDUSong*1,2,LIUMei-feng3（1.GuangzhouHanfangPharmaceuticalCo,Ltd,2.NationalEngineerResearchCenterfortheModernizationofExtractionandSeparationofTCM.,Guangzhou,510240,China;3.DepartmentofPharmaceuticalEngineering，SchoolofChemicalandChemicalEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou,510640China）中藥水提醇沉工藝最初始于上世紀50年代的中藥流浸膏劑型改革［UR］。參考低濃度乙醇浸出草藥制備浸膏或流浸膏的做法，有研究者將中藥水提濃縮液加入乙醇，達到與流浸膏類似的乙醇濃度，靜置后取上清液濃縮成浸膏。該工藝除去部分大分子物質(zhì)，有利于減小服用量，同時也較一流浸膏工藝節(jié)約乙醇。50年代，上百味中藥單味藥浸膏用此工藝制備。該工藝誕生后，最初在中醫(yī)藥界還是有些爭議，在1960年代中除了大青葉顆粒劑R］，《中藥制劑匯編》收錄品種未見新的中藥產(chǎn)品采用醇沉工藝。1970年代大搞中草藥制劑，醇沉工藝得到了迅速發(fā)展，在各種中藥制劑，特別是中藥注射劑的前處理工藝中到了廣泛的應(yīng)用。目前，醇沉工藝成為中藥生產(chǎn)中的“通法”。然而，醇沉工藝存在很多問題，在應(yīng)用多年后也日益暴露出來。一.醇沉過程的問題1.1醇沉計算公式的錯誤1.1.1加醇量的計算錯誤早期的醇沉工藝多是將藥液濃縮至1g生藥/ml，加入與藥液等體積的乙醇。后期隨產(chǎn)品增多。不同產(chǎn)品的藥液濃縮程度，加入的乙醇量各有不同，工藝中常規(guī)定加乙醇至特定的乙醇含量（體積分數(shù)）。多年來生產(chǎn)中包括目前教科書⑶中都是基于下面的公式計算加乙醇量：TOC\o"1-5"\h\zc醇；醇享_廣混合液（7藥液］v醇） （1）v醇一c混合液v藥液/（C醇-c混合液） （2）上述公式存在一個明顯但卻被人們長期忽略的錯誤，即該公式是用于計算純水和酒精的混合液中的乙醇含量（體積分數(shù)）。所以應(yīng)用時不能采用藥液的體積，應(yīng)該以以藥液中水的體積來計算加醇量，即VC混合液v水/（C醇-C混合液） ⑶往計算加醇量忽略了藥液中提取物（溶質(zhì)）的存在，將提浸膏（溶液）視為將水（溶劑）。在提取液中含固量較低時，水所占的體積比例很大，加醇量計算結(jié)果偏差相對較小。但實際生產(chǎn)中常用濃縮浸膏，藥液中溶質(zhì)含量很大，這時水占藥液的體積比例大大降低，按藥液體積來計算加醇量將帶來很大的偏差。在上世紀90年代起已有人發(fā)現(xiàn)這一問題，指出應(yīng)該以藥液中含水量來計算醇沉所需的乙醇量［4］，陸續(xù)有人推導了加醇量計算公式，并進行了實驗驗證［5］［6］。但這些努力似乎未得到業(yè)界的注意，目前研究和實際生產(chǎn)中仍大量地沿用以往錯誤的計算方法。這里我們再推導一下如何以浸膏中實際含水量計算實際需加醇量：TOC\o"1-5"\h\z令a為藥液中的含水體積分數(shù)，即：a=V水/V藥液 ⑷則a=（W水/D水）/V藥液由于D水=1，可得a=W水/V［' ⑸取一定體積濃縮液（V），測定干燥失重求得水的質(zhì)量（W水），計算W水/V藥液即得a由（4）得浸膏中含水體積：V水=aV藥液 （6）將（6）帶入公式（3）得醇沉時達到目標含醇濃度的實際需加醇量為'aC混合液V藥液/（C醇-C混合液） ⑺即V’醇=aV醇由此可見，實際需加醇量為原計算加醇量的a倍。隨著浸膏濃縮程度增大，a值逐漸減小，導致實際需加醇量隨之減小。原計算加醇量與實際需用量之間的偏差可能會很大。比如濃縮至含水量為0.5g/ml（含水體積分數(shù)0.5）左右的浸膏，要達到目標含醇量C混合液實際只需加入原計算量一半的乙醇即可。將V藥液=W藥液/D藥液帶入⑺得V醇=aC混合液W藥液/仕醇-C混合液）D藥液］ ⑻ 生產(chǎn)中浸膏體積量取不方便，可測定浸膏重量，比重，用公式（8）計算加醇量。1.1.2醇沉濃度的計算誤差按藥液體積V藥液計算，加入乙醇V醇想達到醇濃度C混合液=C醇V醇/（V產(chǎn)藥液）⑼實際上溶劑中的真實含醇量C’混合液=C醇V醇/（V"V水）=C醇V醇/（V醇+aV藥液） （10）由（9），（10）得：C’混合液頊V"V藥液）/（V醇+aV藥液）］C混合液 （11）=［（V醇/V藥液+1）/（V醇/V藥液+a）］C混合液由于0<a<1,，因此C’混合液〉C混合液，即溶液實際含醇量偏高。文獻⑶中含水量為31%的浸膏（比重為1.32），擬加入調(diào)整醇含量至70%，實際上含醇量已達到85%。目前錯誤計算方法導致的生產(chǎn)中加入乙醇量過量，使溶液含醇量偏高，因而對產(chǎn)品質(zhì)量造成很大的影響。1.2.醇沉工藝的其他影響因素其實醇沉過程可以理解為溶質(zhì)（提取物干固物）在溶劑（不同濃度的乙醇/水混合溶液）中的溶解過程，利用干固物中的組分溶解度存在差別，來保留有效成分，除去部分雜質(zhì)。要想使得醇沉工藝標準化，必須保證提取物質(zhì)量，溶劑的含醇濃度，溶劑的體積等數(shù)量相同。目前很多工藝規(guī)定了加醇至某一特定含醇量，看似統(tǒng)一標準，實際上仍有很多因素會影響沉淀過程。即使按正確的加醇量達到設(shè)定的含醇量，不同的處理過程可能還會有很大差別。一個因素是藥液濃縮程度。不同的濃縮液中溶質(zhì)（提取物）量相同，但溶劑（水）量不同，按正確的加醇量達到相同含醇濃度，最終藥液中溶劑（乙醇/水混合溶液）的體積仍不同，導致醇沉工藝無法一致。另一方面，對同樣的濃縮液，如果加入乙醇的初始濃度不同，如95%乙醇或回收的80%乙醇，達到體系中相同的醇含量，最終的溶液中乙醇/水混合溶劑體積也不同，無法保持醇沉工藝的統(tǒng)一。當保持藥液濃縮程度，加入醇濃度一致，按照正確的計算方法加入醇，才可以保證醇沉工藝達到統(tǒng)一標準。二.醇沉提取物的弊端2.1化學成分的影響目前乙醇沉淀法通常在對濃縮藥液中加入乙醇至醇含量50-60%，除去淀粉，粘液質(zhì)，果膠等多糖類成分。對于一些多糖類成分為有效成分的物質(zhì)，損失很大。即使小分子有效成分，由于藥液濃縮較高，有效成分有時被沉淀包裹或吸附，損失較大。2.2.生產(chǎn)上的影響由于需要靜置沉淀，以及乙醇回收，導致生產(chǎn)周期很長，一般醇沉過程都占到整個周期的50-70%。；由于中使用大量的乙醇，回收損失較大，生產(chǎn)成本較高。2.3物理性質(zhì)的改變經(jīng)過乙醇處理的提取物，通常很容易發(fā)粘，難以干燥。對于進一步加工，儲存帶來很多麻煩。這方面一直以來是困擾中藥生產(chǎn)的一大難題，其相關(guān)機理一直沒有搞清。我們參考食品，高分子等相關(guān)學科文獻，認為中藥的粉體結(jié)塊與其無定形物質(zhì)自身的玻璃化溫度轉(zhuǎn)變有關(guān)UH。聚合物科學中，玻璃化轉(zhuǎn)變是指非晶態(tài)聚合物（包括晶態(tài)聚合物中的非晶部分）從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)（或從橡膠態(tài)到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變），此時鏈段的微布朗運動在冷卻時被凍結(jié)或在升溫時被解凍，其特征溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用Tg表示。當T<Tg，體系所處的狀態(tài)為玻璃態(tài)，此時分子運動能量很低，體系的黏度很高n>10Pa?s。相反，當T>Tg時，體系所處的狀態(tài)為橡膠態(tài)，此時體系黏度急劇降低,。多種成分組成的混合物較單一物質(zhì)不易有結(jié)晶產(chǎn)生；所以中藥提取物粉末一般為無定型狀態(tài)。一些晶體物質(zhì)如通過合適的手段（噴霧干燥，冷凍干燥）阻止其結(jié)晶也會形成無定形狀態(tài)。藥品，食品中一些常見成分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度見表1，由表可見，有機酸，低分子糖等小分子物質(zhì)的Tg低于麥芽糊精，淀粉等高分子物質(zhì)。表2.食品中常見的物料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和熔點（Tm）物料Tg(C)Tm(C)果糖5105葡萄糖31146蔗糖62186乳糖101223檸檬酸12蘋果酸-21乳酸-60麥芽糊精DE36(MW=550)100DE25(MW=720)121DE20(MW=900)141DE10(MW=1000)160DE5(MW=3600)188淀粉243水-1350對于無定形混合物，二元體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可按Gordon-Taylor方程，即Tg=(m^T^+Km^T^)/(m1+Km2)得到，其中k=piT1/p2Tg2。整個體系的7與各成分的7值，體系中所占質(zhì)量比重等有史對于含有多種成分的混合物T，也有類似計算公式［列：一般來講，T：低的物質(zhì)比重大，則整個無定形混合物的Tg越低。 ' '通過測定物質(zhì)的Tg可以預測粉末狀物質(zhì)的結(jié)塊溫度。當粉末系統(tǒng)在Tg以下時，粉體處于玻璃態(tài)，物料粘度高，流動性低，粒子間結(jié)塊的傾向較小。當體系的溫度高于Tg(處于橡膠態(tài))，其粘性明顯下降，容易流動變形，粉體間的空隙率逐漸變小，從分散狀變成整體塊狀。因此，Tg就成為研究粉狀物料結(jié)塊現(xiàn)象的一個重要指標。對于含有多種成分的混合物來講，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與各組分Tg值，以及體系中所占質(zhì)量比重等有關(guān)。如果體系中玻璃劃溫度較低的成分所占比重較大，則混合物的玻璃化溫度就降低，反之，則玻璃化溫度高。如果體系的玻璃化溫度低于室溫，則會出現(xiàn)結(jié)塊，發(fā)粘的現(xiàn)象。水提物中由于含有一定量的淀粉等高孔物質(zhì)，使得提取物的Tg高于外界環(huán)境的溫度，因而不易結(jié)塊，黏附。相反，對于醇提或醇沉后的提取物，由于淀粉等高分子物質(zhì)被去除，提取液中主要為低J小分子物質(zhì)，提取物的孔低于環(huán)境的溫度，容易出現(xiàn)結(jié)塊，粘壁的現(xiàn)象。另一方面，由于水的丁8很低(-135。0，提取物的的％g將會隨著水分含量的增加會急劇降低，醇提或醇沉后的提取物較吸濕，水分含量較高，也是容易出現(xiàn)結(jié)塊一個因素。。水提醇沉的中藥浸膏噴干過程也容易粘在干燥塔的內(nèi)壁，也是由于物料的Tg低于噴霧干燥時出風溫度而導致的。四.新工藝的挑戰(zhàn)其實，“醇沉”主要還是在早期生產(chǎn)設(shè)備落后，工藝水平比較低下時的一種處理辦法，盡管水提醇沉在我國中藥生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，但在日本，臺灣等地區(qū)，中藥生產(chǎn)中都沒有采用醇沉工藝，一般采用通過高速離心，膜過濾等物理手段來除去提取液的雜質(zhì)圓。這樣不但可以充分保留有效成分，同時節(jié)省乙醇，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，并有利于工廠的安全生產(chǎn)。隨著近年來制造裝備技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)的膜過濾，高速離心，噴霧干燥等新的設(shè)備也陸續(xù)問世，在行業(yè)內(nèi)業(yè)得到了應(yīng)用。同時噴霧干燥工藝，一步制粒工藝等工藝可以很快將提取液干燥成粉或制粒，有利于減小服用量。最早采用醇沉工藝的中藥單味藥浸膏劑，目前演化成以水提取液直接噴霧干燥制成粉末或顆粒，制成單味中藥提取物或“中藥飲片顆?！薄Ｒ掖继幚聿⒉皇翘幚碇兴幪崛∫旱睦硐敕椒?。盡管眾多基于膜過濾，高速離心等物理手段的新工藝都更好地保持原有的成分，較醇沉工藝更為合理，然而，在目前主要的復方中成藥生產(chǎn)方面還應(yīng)用較少。這與目前的注冊法規(guī)方面障礙有關(guān)。新技術(shù)工藝代替目前生產(chǎn)中現(xiàn)有的醇沉工藝，需要進行變更申請，新工藝由于有效成分損失小，產(chǎn)品的含量要高于現(xiàn)有的產(chǎn)品，目前的法規(guī)下，與原產(chǎn)品有了較大差異，需要進行臨床試驗進行對比。很多廠家考慮到投入的費用較大，因此不愿意進行新工藝的技術(shù)改進。實際上，大部分水提制得中藥制劑都是基于傳統(tǒng)的湯劑，而實際上水提液真正的源頭，乙醇沉淀工藝只是生產(chǎn)中對提取液的一種處理方法。事實上，很多制劑都是有不同的處理方法。如目前生產(chǎn)廠家最多的板藍根顆粒，早期各地方標準中制法也都各不相同，很多都是只采用水提取的工藝，后期到地標轉(zhuǎn)國標時不知為何全統(tǒng)一為水提醇沉工藝。將醇沉工藝得到產(chǎn)品視為對照產(chǎn)品的做法是不合理的，真正對照制劑因該是中藥提取液(水提浸膏)，。與醇沉工藝相比，膜處理等工藝產(chǎn)品成分損失少，產(chǎn)品更接近于原提取液的質(zhì)量。因此，正本清源，改變評價標準，采用像日本“漢方”與標準湯劑對照法的做法，來確定合適生產(chǎn)工藝的，將克服以往評價標準的缺陷，避免臨床驗證的阻礙，推動新技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用。小結(jié):藥醇沉工藝已經(jīng)有50年的歷史了，由于加醇量計算方法有誤，以及其他因素導致醇沉工藝難以準確和統(tǒng)一。另一方面，醇沉導致中藥有效成分損失較大，同時增加了物料的粘性，不利于生產(chǎn)和儲存。隨著新的技術(shù)的成熟和推廣，以及可能的法規(guī)合理修訂，從長遠看，醇沉工藝將逐漸被膜技術(shù)等新的工藝取代。參考文獻：［1］ 周森.中藥單味制劑操作工藝［M］武漢:武漢人民出版社,1958(超星數(shù)字圖書館0:8080/markbook/GoBook.jsp?BID=10460796&ReadMode=0&displaystyle=0