专利名称：矿物中药中的重金属去除方法 中药药典中除收载有大量的植物药物，动物药物外还收载有许多矿物药物，如朱砂、雄黄、自然铜、磁石、代赭石等。中医实践中是用这些药物所特有的作用，与其它的药物相配伍用于治疗多种疾病。但由于矿物药物中多含有超量的重金属类有害成份，使其使用受到一些限制，或者产生一定的负面影响。特别是自上世纪80年代以来，国际社会对我国出口的中成药中重金属反应强烈，甚至将中药的一些矿物药物直接视为毒物，如将中药中的朱砂(HgS)视为汞，将中药中的雄黄(As2S2)视为砷(As)或砒霜(As2O3)，并制定严格标准，限制中成药中的汞、砷等重金属的含量。但在另一方面，至今为止中药制备业中除仍采用中医传统的炮制方法处理矿物药物外，并无更好的处理方法。而中药药典规定的矿物中药炮制方法，例如烧灸、水飞、煅造、醋淬，不但费时、费力、耗能，而且产生废气废水等污染，更重要的是采用这类方法不仅不能有效去除药品中的重金属，更无法定量控制药物中有效成份的含量。从理论上讲，采用化学分离技术是可以完全去除有关矿物药物中的重金属成份，但这些方法却难于保留矿物药物中所必须的有效成分和性状，从而失去中药的治疗作用；另一方面，采用纯化学方法进行药物处理还可能将药物本身所不具有的成份，甚至将有毒和剧毒成分引入药物中，为避免这一现象发生，不但需要相关的工艺措施，致使药物处理成本提高，即使这样也很难将这些外加成分去除干净。
本发明提供一种方法，这种方法可有效去除中药矿物药物中的重金属，减少中药矿物药物中有害成份的含量，特别是能对矿物药物中重金属含量进行有效控制，同时本发明所提供的方法还具有较低的成本，而且不会将中药矿物药物本身没有的成份引入其中。本发明的方法是将中药矿物药物用细菌进行处理，在细菌的作用下使矿物中药中的不溶于水的成份转为水溶性成份，再用特异化学沉淀反应或、和膜透析等方法除去溶液中的有害离子。关于这一点冶金行业利用细菌进行金属矿富集的做法为本发明提供了相关的基础和依据。本发明的方法所依据的主要原理是利用细菌对矿物(主要为硫化矿物)所具有的氧化、还原、溶解等作用，从矿物中药中溶浸金属的过程。这类细菌多数嗜酸，最适pH值范围为0.5～3.5；可在0～70℃范围内发挥作用；常用的培养基有9K培养基、Leathen培养基；Waksman培养基和NA培养基等。本发明可用的细菌有二十二种，这二十二种细菌可根据矿物中药的差异，或单独使用，或进行不同的组合，组合比例也要视矿物中药的差异有所不同，相关的试验表明，本发明中处理效果较好的细菌以硫杆菌属细菌为主。本发明的是将中药矿物药细粉按照矿粉∶处理液为1∶5～50的比例(重量比)加入细菌处理液，其中的处理液为含有细菌培养基和以硫杆菌属细菌为主的细菌菌种的处理液，接种量为5～35％。经搅拌均匀后调体系PH值为0.5～3.5，再将体系置于摇床上在15～65℃条件下进行震荡培养，期间用去离子蒸馏水补充所蒸发的水分，定时进行处理液中重金属离子析出量检测，当重金属总量减去析出量后值低于标准值后，停止震荡培养，进行固液分离，将所得液体用常规化学和/或物理方法除去金属离子和菌体后，再进行干燥处理，所得到固体作为精制的矿物中药原料使用；或将所得到固体与固液分离所得固体合并，加热灭菌后作为粗制的矿物中药原料使用。
本发明中的处理液中的菌种可以是以下的任一种形式A、菌种为氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans，原名Thiobacillus ferrooxidans)，或者为氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans，原名Thiobacillu thiooxidans)，或者为Leptospirillumferrooxidans(中文名铁氧化钩端螺菌)；或者为T.concretivorus(中文名蚀阴沟硫杆菌)；或者为T.thioparus(中文名排硫杆菌)；或者为T.denitrificans(中文名脱氮硫杆菌)；或者为T.novellus(中文名新型硫杆菌)；或者为T.acidophilus(中文名嗜酸硫杆菌)；或者为T.intermedius(中文名中间硫杆菌)；或者为T.caldus(暂无中文名)；或者为T.cuprinus(暂无中文名)；或者为L.theroferrroxidans(中文名嗜高温铁氧化钩端螺菌)；或者为Sulfobacillus thermosulfidooxidans(中文名热氧化硫化杆菌)；或者为Moderate thermophiles(中文名中等嗜高温菌)；或者为Ferrobacillus ferrooxidans(中文名氧化铁杆菌)；或者为Sulfolobusacidocaldarius(中文名嗜酸湿热硫化叶菌)；或者为Thermoacidophilicarchaebacteria(中文名高温嗜酸古细菌)；或者为Acidanus(暂无中文名)Metallosphaera(暂无中文名)；或者为Sulferococcus(暂无中文名)；或者为Bacillus(中文名芽孢杆菌)；或者为Pesudomonas(中文名假单孢菌)；B、菌种由A条中的二十二种菌中至少两种不同菌种组合，如任意两种不同菌种组合；或任意三种不同菌种组合；或任意四种不同菌种组合；直至二十二种菌中的任意种不同菌种组合，且以上各菌种组合中菌种间的基本比例可以是等比关系，也可以是非等比关系。当处理液中采用不同的多种菌种组合以及多种菌种不同组合比例时，可以克服由于矿物中药存在来源、产地和组成的差异造成处理条件及效果的不同，能更为容易地处理多种难于处理的中药矿物药物。
采用本发明对中药矿物药物进行处理时，是通过细菌的作用，使中药矿物药物中原不溶于水中的重金属逐步转变为可溶于水的水溶性离子溶于溶液中，然后再通过特异化学沉淀反应或/和膜透析将其除去。由于由非水溶性的重金属转变为水溶性的重金属离子是在随细菌培养的过程中逐渐完成，因此可以通过定时检测了解矿物中药中重金属转化量，及时进行分离去除，所以能很容易地控制被处理药物中的重金属的有效含量。而且，在这一过程中矿物药物内未转化的部分或除去有害离子的可溶性部分保持着其原有性状，因此不影响药物有效成分发挥其应有作用。显然，本发明为矿物中药中有毒重金属的去除提供了一种新的、有效的途径。
本发明是通过细菌的作用完成被处理物中重金属由非水溶性转化为水溶性物质，当整个处理过程完结后，再通过简单的离心、过滤或者加热过程就可以完全去除或杀灭体系内的细菌，因此整个的转化处理过程中不会引入任何原矿物之外的组份，也不会流失除重金属离子外的矿物中药的其它成分。菌体的去除和灭菌方法在现有技术中也早已经多有方法，在此也不再做多的介绍。
本发明操作过程较为简单，处理过程中不会产生污染，而且处理成本也较低，动物急性毒性试验结果显示LD50符合规定。

以下提供本发明的七个具体的实施例，但这并不意味着本发明局限于这些具体实施实例。
实施例一被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
将矿物药粉碎至约100目，然后对矿物药粉进行光谱测定，以了解其具体成份。
再将矿物细粉按照矿粉∶处理液为1∶10的比例(重量比)加入处理液，其中的处理液中含有细菌菌种和9K培养基的基本成分[9K培养基基本组成为每1000毫升培养液含(NH4)2SO43.0g，KCl0.1g，K2HPO40.5g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)20.01g，FeSO4·7H2O44.7g]，其中所用菌种为氧化亚铁硫杆菌，氧化硫硫杆菌和铁氧化钩端螺菌等比例组合，接种量为10％。
将矿粉和处理液搅拌均匀后，用0.1N稀硫酸液调体系pH值为1.5，再将体系置于摇床上在30℃条件下进行震荡培养，期间用去离子蒸馏水补充所蒸发的水分，定时进行处理液中重金属离子析出量检测，一般是每12小时取样检测。在这一过程中体系中的反应如下

当体系中重金属总量减去析出量的值低于预先确定的标准值后，停止震荡培养，进行固液分离，所得到固体作为符合要求的矿物中药原料使用；或者将所得液体用常规化学或物理方法除去金属离子和菌体后，再进行干燥处理，再将所得到固体与固液分离所得固体合并，加热灭菌后作为符合要求的矿物中药原料使用。
试验表明经孵育数天后(注由于矿物中药样品种类的不同，接种量的不同，孵育天数有所不同)后，所处理的矿物中药中的砷、汞的溶出量比处理前有较大的增加，而且其增加值也明显高于采用现有技术(炙加水飞)处理的溶出量，且动物急性毒性试验结果显示LD50符合规定。表1、表2提供了试验用矿物中药及其溶出光谱分析结果及其动物急性毒性试验结果。
对于这些已经溶于水中的重金属离子，可以采用特异化学沉淀反应、或者膜透析方法除去，也可以采用特异化学沉淀再加上和膜透析除去。去除水溶液中金属离子在现有技术中早已经多有方法，在此不再做多的介绍；菌体的去处和灭菌方法在现有技术中也早已经多有方法，在此不再做多的介绍。
表1.不同方法处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果


表2.动物急性毒性试验结果

实施例二被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
将矿物药粉碎成为不同的粒度大小，按实施例一的处理方法处理雄黄和朱砂，结果见表3表3.不同粒度试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果

实施例三被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
将矿物药粉碎成为80目，体系中矿粉与处理液按不同的比例加入，其它按实施例一的处理方法处理雄黄和朱砂，结果见表4。
表4.不同比例处理液处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果

实施例四被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
将矿物药粉碎成为80目，调节处理液的pH值，其它按实施例一的处理方法处理雄黄和朱砂，结果见表5。
表5.不同pH处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果

实施例五被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
将矿物药粉碎成为80目，以不同的处理温度处理试验用矿物中药，其它按实施例一的处理方法处理雄黄和朱砂，结果见表6。
表6.不同温度处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果

实施例六被处理矿物中药为雄黄，其中药物A产于甘肃，药物B产于湖南。所用处理液中含有不同的菌种组合，其它均按实施例一的处理方法处理试验用矿物中药，结果见表7。
表7.不同菌种组合处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果


表7中“-”符号代表该项目未检。
X为氧化亚铁硫杆菌；Y为氧化硫硫杆菌；Z为铁氧化钩端螺菌；A嗜高温铁氧化钩端螺菌B热氧化硫化杆菌C中等嗜高温菌D氧化铁杆菌E嗜酸湿热硫化叶菌F高温嗜酸古细菌M为22种菌的等比例组合物试验表明，对于容易处理的矿物中药，其处理液中的菌种可以是氧化亚铁硫杆菌，或氧化硫硫杆菌，或铁氧化钩端螺菌的单独使用，也可由两个不同菌种组合而成，菌种的基本比例为1∶1。
实施例七被处理矿物中药为雄黄和朱砂。
本实施例中是将矿物药粉碎成为100目，按不同接种量处理，其它按实施例一的处理方法处理雄黄和朱砂，结果见表8。
表8.不同接种量处理后试验用矿物中药中砷、汞的溶出光谱分析结果

本着试验表明，本发明处理液中的菌种可以由氧化亚铁硫杆菌，氧化硫硫杆菌和铁氧化钩端螺菌的组合而成，或者再在其内加入从T.concretivorus(中文名蚀阴沟硫杆菌)；或者为T.thioparus(中文名排硫杆菌)；或者为T.denitrificans(中文名脱氮硫杆菌)；或者为T.novellus(中文名新型硫杆菌)；或者为T.acidophilus(中文名嗜酸硫杆菌)；或者为T.intermedius(中文名中间硫杆菌)；或者为T.caldus(暂无中文名)；或者为T.cuprinus(暂无中文名)；或者为L.theroferrroxidans(中文名嗜高温铁氧化钩端螺菌)；或者为Sulfobacillus thermosulfidooxidans(中文名热氧化硫化杆菌)；或者为Moderatethermophiles(中文名中等嗜高温菌)；或者为Ferrobacillus ferrooxidans(中文名氧化铁杆菌)；或者为Sulfolobus acidocaldarius(中文名嗜酸湿热硫化叶菌)；或者为Thermoacidophilic archaebacteria(中文名高温嗜酸古细菌)；或者为Acidanus(暂无中文名)Metallosphaera(暂无中文名)；或者为Sulferococcus(暂无中文名)；或者为Bacillus(中文名芽孢杆菌)；或者为Pesudomonas(中文名假单孢菌)中任选的细菌复合组成，各菌种相对量可以为等比例关系，也可以是非等比关系。本发明处理液中也可以接种上述各细菌中的任意单一菌种，但这类处理液处理的效果相对要低于用不同菌种组合的实施例。
对于由于来源、产地和组成等原因造成一定差异的中药矿物药物，其处理液中的菌种还可在上述等比例关系的基础上适当改变菌种组合比例。
本发明中所采用处理液中的培养基除可用9K培养基外，还可以采用其它能适于硫杆菌属细菌生长及其它细菌生长的培养基，如Leathen培养基，或Mackintosh培养基，或Waksman培养基，或NA培养基等。这些培养基既可以单独使用，也可组合使用。


本发明涉及一种对原料药物的处理方法，更确切讲是一种去除中药中的矿物药物，如朱砂、雄黄、自然铜、磁石、代赭石等，中有害的重金属和砷的方法。本发明的方法是将中药矿物药物用细菌进行处理，在细菌的作用下使矿物中药中的不溶于水的成分转为水溶性成分，再用特异化学沉淀反应或、和膜透析等方法除去溶液中的有害离子。