生物碱是一种含氮杂环化合物，分子量通常小于 1 kDa，广泛分布于中药中。迄今为止，已发现中药生物碱具有抗休克、抗癫痫、抗高血压、抗癌、抗心律失常等一系列药理作用。因此，从中药中有效分离生物碱对推进中药现代化和实现中药生物碱在临床上的广泛应用具有重要意义。以枳实为例，生物碱（如辛弗林）和黄酮类化合物（如柚皮苷）是其主要成分，其中辛弗林（C₉H₁₃NO₂）作为枳实中最主要的生物碱，具有重要的药用价值。然而，传统的中药生物碱提取方法常采用水或有机溶剂提取，该方法存在提取率低、化学物质消耗大等问题。因此，有必要开发一种绿色高效的方法从中药提取物中精准分离生物碱。

近日，课题组针对枳实活性成分辛弗林的分离纯化工艺的开发取得新进展。提出了电渗析（ED）工艺可有效分离生物碱-黄酮共存体系中的生物碱（如图1所示），为中药活性生物碱的分离纯化提供了新思路。

图1 (a) ED装置；(b) 分离辛弗林和柚皮苷的ED示意图

首先，在不同操作电压（20-50 V）下验证了辛弗林阳离子通过阳离子交换膜的跨膜迁移。结果表明，在ED分离过程中，阴离子交换膜（CP@AEM）和阳离子交换膜（CP@CEM）表面均发生浓差极化（如图2所示）。此外，在高电压下CP@AEM比CP@CEM更显著，H⁺从进料室竞争性迁移至产物室，导致产物室pH降低，从而降低电流效率。然而，高电压可实现高通量和高回收率。同时，实验过程未发现柚皮苷泄漏，表明高选择性分离性能。因此，操作电压优化为40 V，以实现高通量（0.925 mol・m⁻²・h⁻¹）、高回收率（89.71%）、高电流效率（86.55%）和低总成本（1.351 $・kg⁻¹）。

图2 (a) CEM表面的浓度极化；(b) AEM和CEM表面的浓度极化；(c) pH_sc 随时间的变化；CEM (d)和AEM (e)的I-V曲线

随后，研究了电渗析工艺在高进料浓度下分离辛弗林阳离子的可行性。结果表明，高进料浓度可导致低，降低，这进一步增加电流密度并降低（如图3所示）。一方面，电流密度增加可加剧CP@AEM。另一方面，高电流密度可实现高通量以及高处理能力，从而降低投资成本和总成本。同时，在不同进料浓度下未发现柚皮苷泄漏，回收率和能耗可保持在相对稳定的值。因此，在高进料浓度下可获得高通量（1.546 mol・m⁻²・h⁻¹）、高回收率（88.05%）、高电流效率（84.57%）、低投资成本（0.544 $・kg⁻¹）和总成本（0.969 $・kg⁻¹）。

图3 不同进料浓度下的ED性能

最后，通过连续十次循环操作评估了ED工艺的稳定性，其表现出优异的长期稳定性。此外，膜污染研究表明，由于膜相对稳定的电化学性能，十次循环操作后膜污染可忽略不计。因此，采用ED工艺从中药提取物中高效分离荷正电生物碱具有较大的发展潜力，在中药现代化中发挥重要作用。未来，仍需扩大应用规模以处理工业进料，并在长期操作期间更全面地评估膜污染。

图4 ED分离纯化辛弗林示意图

研究成果以“Efficient separation of alkaloid from extract of traditional Chinese medicine via electrodialysis at over-limiting current density”为题发表在国际工程技术顶刊《Journal of Membrane Science》（中科院1区TOP，IF=9.0）

本课题已申请国家发明专利1项。研究成果得到了国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目、安徽省高校优秀青年科研项目、安徽中医药大学校级人才支持计划重大项目等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124423