一種超聲水溶液提取青蒿素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及青蒿素的提取、純化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及青蒿素的水溶液超聲提取和大孔樹脂純化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]青蒿素(Qinghaosu，Artemisinin)是我國科學(xué)家在1971年首次從菊科植物黃花蒿(Artemisia annua)中提取出的具有過氧基團(tuán)的倍半蔽內(nèi)酯化合物，分子式為C15H2205。純青蒿素為無色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)156?157°C，味苦，易溶于乙酸乙酯、苯、氯仿、丙酮和冰醋酸，能溶于甲醇、乙醇、乙醚和熱石油醚，不溶于水。青蒿素具有十分優(yōu)良的抗瘧疾作用，是當(dāng)前公認(rèn)的治療瘧疾最有效、最安全的藥物之一。除此之外，青蒿素在抗菌、抗寄生蟲和治療免疫系統(tǒng)疾病方面發(fā)揮一定的作用，特別是近年來其在治療腫瘤方面也取得了突出進(jìn)展。
[0003]從提取方法上來講，目前從黃花蒿提取青蒿素的方法基本上有兩大類，它們分別是有機(jī)溶劑提取法、超臨界流體萃取法。國內(nèi)主要使用的是有機(jī)溶劑提取法，其采用乙醇、丙酮、汽油等對黃花蒿進(jìn)行提取，再經(jīng)過大孔樹脂或硅膠柱分離、結(jié)晶得到青蒿素純品。國內(nèi)絕大多數(shù)青蒿素生產(chǎn)企業(yè)都沿用這種經(jīng)典的提取方法，例如CN101899055A “快速提制青蒿素的方法”、CN102718774A “一種制備青蒿素的方法”、CN103408566A “一種青蒿素提取新工藝”等都采用這種策略。其主要的缺點(diǎn)是使用有機(jī)溶劑作為溶媒，提取成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重、規(guī)?；a(chǎn)操作安全風(fēng)險(xiǎn)增大等。超臨界流體萃取法，利用了二氧化碳等物質(zhì)在超臨界條件下的特殊狀態(tài)實(shí)現(xiàn)提取，不存在溶劑殘留、產(chǎn)品能保持固有成分特性。據(jù)報(bào)道在我國青蒿素的超臨界流體萃取也有研究、應(yīng)用，例如CN1931860A“從青蒿植物中提取分離純化青蒿素的方法”、CN1869037A “一種提取青蒿素的方法”等。此法控制溶劑進(jìn)入超臨界狀態(tài)需要提供高壓和低溫條件，故存在設(shè)備投入大、規(guī)模生產(chǎn)能力低、運(yùn)行成本高，進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備安全性低等問題。
[0004]從分離純化上來講，由于黃花蒿中的青蒿素含量較低，提取過程中也會(huì)隨之帶來大量的雜質(zhì)，因而需要進(jìn)行純化。現(xiàn)階段純化工藝主要以大孔吸附樹脂或硅膠柱等層析技術(shù)和重結(jié)晶技術(shù)為主。到目前為止，未見將青蒿素水提取液直接進(jìn)行大孔樹脂或硅膠層析分離的專利技術(shù)，與此同時(shí)面對黃花蒿植物水提取過程中雜質(zhì)種類多樣，部分組分不易去除等問題，我們也迫切需要新的方法去除青蒿素粗提物中的雜質(zhì)。
[0005]鑒于上述青蒿素提取、分離、純化方法存在的問題，我們在尋找一整套提取效率高、青蒿素產(chǎn)量大、溶劑成本低、安全環(huán)保且利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的青蒿素提取、分離方法，這也是本發(fā)明解決以上問題的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有提取方法有機(jī)溶劑用量大、提取效率低、溶劑使用造成環(huán)境污染，大規(guī)模生產(chǎn)安全性低等問題，提供了一種從黃花蒿植物中快速、高效、安全地提取青蒿素的全新方法。
[0007]本發(fā)明主要包括以下幾個(gè)步驟:
[0008]1.原料的處理:將干燥的黃花蒿植物經(jīng)過干燥粉碎獲得20-100目左右的粉末。
[0009]2.青蒿素的提取:利用超聲水提取設(shè)備，將黃花蒿粉末和水溶液混合進(jìn)行連續(xù)超聲提取，再經(jīng)過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。其中水溶液為經(jīng)過有機(jī)酸調(diào)節(jié)PH值為2?7的酸性溶液，提取時(shí)水溶液與青蒿原料比為I?50:1 (V/W)，逆流提取時(shí)間為0.5?5小時(shí)，超聲頻率為10?50kHz，超聲功率為5?1000W/cm2，水溶液溫度為20?70°C。
[0010]上述方法中使用水溶液超聲提取技術(shù)的原理為:利用超聲振動(dòng)過程中產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)，空化效應(yīng)和熱效應(yīng)，增大水分子的運(yùn)動(dòng)速度、加強(qiáng)了水分子的穿透力并有促進(jìn)植物內(nèi)容物的快速釋放；酸性環(huán)境的水溶液一方面增加青蒿素的穩(wěn)定性，另一方面具有助溶、除雜作用。
[0011]3.青蒿素的分離:青蒿素的水提取液直接使用非極性或弱極性大孔吸附樹脂分離，再用乙酸乙酯對吸附柱進(jìn)行洗脫，獲得乙酸乙酯提取液，減壓濃縮，獲得青蒿素粗提物。
[0012]4.青蒿素粗提物雜質(zhì)的去除:青蒿素粗提物用鹵代烷(優(yōu)選二氯甲烷)溶解，將鞣質(zhì)和色素等成分形成的沉淀去除，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進(jìn)一步獲得青蒿素濃縮液。
[0013]上述方法中使用鹵代烷作為除雜劑，優(yōu)選二氯甲烷，其方法原理是:一方面由于鹵代烷的鹵原子和烴基的高度疏水性導(dǎo)致他們與水溶性雜質(zhì)不能互溶，卻易溶解青蒿素，另一方面有些鹵代烷(二氯甲烷等)具有比較低的沸點(diǎn)利于后續(xù)減壓濃縮過程。
[0014]5.青蒿素的重結(jié)晶:選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，重結(jié)晶獲得青蒿素純品。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)了水溶液完全代替有機(jī)溶劑提取青蒿素，不但成本大幅度下降、提高生產(chǎn)安全性，而且減少了溶劑環(huán)境污染、青蒿素提取的選擇性提高，去除了提取過程中可能產(chǎn)生的有機(jī)溶劑殘留問題。與此同時(shí)，超聲提取技術(shù)的應(yīng)用大幅度的提高了水溶液對青蒿素的提取效率，實(shí)現(xiàn)了青蒿素提取的技術(shù)革新。青蒿素的純化過程是將青蒿素水提取液直接使用大孔吸附樹脂吸附，并用乙酸乙酯洗脫，操作過程簡單，分離效果明顯。青蒿素粗提物雜質(zhì)的去除，是利用鹵代烷的性質(zhì)除去青蒿素粗提物中的鞣質(zhì)、色素等大量水溶性雜質(zhì)成分，可以對青蒿素進(jìn)行簡便的富集。綜上所述，本發(fā)明將超聲水提取技術(shù)及后續(xù)的大孔樹脂分離、鹵代烷除雜、重結(jié)晶技術(shù)相結(jié)合，發(fā)明了一種具有產(chǎn)業(yè)價(jià)值的青蒿素提取、分離、純化新方法，為青蒿素的工業(yè)生產(chǎn)帶來新變革。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在下面的具體實(shí)施方案中進(jìn)一步說明了本發(fā)明，這并不限制本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0017]實(shí)例I
[0018]取黃花蒿枝葉90.0克(青蒿素含量0.56%)粉碎至50目，加入0.05%蘋果酸水溶液(pH = 3) 4L浸泡，水溫控制在45°C。利用超聲提取設(shè)備，將黃花蒿與水混合物進(jìn)行連續(xù)超聲提取2小時(shí)，再經(jīng)過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。青蒿素的水提取液直接使用DlOl樹脂吸附至飽和，再用乙酸乙酯對吸附柱進(jìn)行洗脫，獲得乙酸乙酯洗脫液，減壓濃縮，獲得青蒿素粗提物4.4克，含量為10.30%。青蒿素粗提物用二氯甲烷溶解，抽濾去除產(chǎn)生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進(jìn)一步獲得青蒿素濃縮液。選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，低溫靜置24小時(shí)，經(jīng)反復(fù)純化后，獲得青蒿素純品0.4克，純度為98.03% (HPLC)。
[0019]實(shí)例2
[0020]取黃花蒿枝葉1.0千克(青蒿素含量0.47% )粉碎至20目，加入自來水(pH =
6.5) 30L浸泡，水溫控制在45°C。利用超聲提取設(shè)備，將黃花蒿與水混合物進(jìn)行連續(xù)超聲提取3小時(shí)，再經(jīng)過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。青蒿素的水提取液直接使用HP-20樹脂吸附至飽和，再用乙酸乙酯對吸附柱進(jìn)行洗脫，獲得乙酸乙酯洗脫液，減壓濃縮，獲得青蒿素粗提物13.0克，含量為32.91 %。青蒿素粗提物用二氯甲烷溶解，抽濾去除產(chǎn)生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進(jìn)一步獲得青蒿素濃縮液。選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，低溫靜置24小時(shí)，經(jīng)反復(fù)純化后，獲得青蒿素純品3.7克，純度為98.08% (HPLC)。
[0021]實(shí)例3
[0022]取黃花蒿枝葉1.6千克(青蒿素含量0.60%)粉碎至50目，加入含有0.1%檸檬酸的水溶液(pH = 3)50L浸泡，水溫控制在50°C。利用超聲提取設(shè)備，將黃花蒿與水溶液混合物進(jìn)行連續(xù)超聲提取2小時(shí)，再經(jīng)過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。青蒿素的水提取液直接使用HP-20樹脂吸附至飽和，再用乙酸乙酯對吸附柱進(jìn)行洗脫，獲得乙酸乙酯洗脫液，減壓濃縮，獲得青蒿素粗提物65.4克，其中青蒿素含量為13.50%。青蒿素粗提物用二氯甲烷溶解，抽濾去除產(chǎn)生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進(jìn)一步獲得青蒿素濃縮液。選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，低溫靜置24小時(shí)，經(jīng)反復(fù)純化后，獲得青蒿素純品7.9克，純度為 98.20% (HPLC) ο
[0023]實(shí)例4
[0024]取黃花蒿枝葉I噸(青蒿素含量0.42%)粉碎至20目，加入自來水(pH = 6.5) 35噸浸泡，水溫控制為50°C ο利用超聲提取設(shè)備，將黃花蒿和水混合物進(jìn)行連續(xù)超聲提取4小時(shí)，再經(jīng)過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。青蒿素的水提取液直接使用AB-8樹脂吸附，再用乙酸乙酯對吸附柱進(jìn)行洗脫，獲得乙酸乙酯洗脫液，減壓濃縮，獲得青蒿素粗提物13.5千克，含量為28.21 %。青蒿素粗提物用二氯甲烷溶解，抽濾去除產(chǎn)生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進(jìn)一步獲得青蒿素濃縮液。選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，低溫靜置24小時(shí)，經(jīng)反復(fù)純化后，獲得青蒿素純品3.57千克，純度為98.13% (HPLC)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，將黃花蒿(Artemisiaannua)枝葉與水溶液混合，經(jīng)過連續(xù)超聲水溶液提取，獲得黃花蒿提取液；水溶液提取物離心去除沉淀、直接經(jīng)過大孔樹脂吸附，乙酸乙酯洗脫，減壓濃縮，獲得青蒿素粗品；青蒿素粗品利用鹵代烷純化；再經(jīng)過重結(jié)晶獲得純品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，其特征在于提取原料為菊科(Compositae)，蒿屬(Artemisia)中含有青蒿素成分的植物莖葉，其中優(yōu)選黃花蒿(Artemisia annua)枝葉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，其特征在于水溶液含有檸檬酸、乙酸、蘋果酸、抗壞血酸(V。)等一種或幾種有機(jī)酸，其中有機(jī)酸含量為0%?1%，優(yōu)選0.05%?0.4%，水溶液pH值為2?7.5。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，其特征在于黃花蒿枝葉粉碎為10?200目，優(yōu)選20?100目；黃花蒿粉末與水溶液的質(zhì)量體積比為1:1?50 ;連續(xù)超聲的參數(shù)為:浸泡液超聲時(shí)間為0.5?5h，超聲功率5?50kW，超聲頻率為10?50kHz對青蒿素浸泡液進(jìn)行連續(xù)超聲提取，超聲提取溫度為20?70°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，其特征在于大孔樹脂類型為非極性或弱極性大孔分離樹脂，優(yōu)選型號(hào)為D10UHP20樹脂，洗脫溶液為乙酸乙酯。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)超聲水提取青蒿素的新方法，其特征在于青蒿素粗品的純化采用鹵代烷，優(yōu)選二氯甲烷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及青蒿素提取、純化技術(shù)領(lǐng)域，具體為黃花蒿經(jīng)過超聲水溶液提取、大孔吸附樹脂分離、重結(jié)晶純化得到青蒿素的方法。提取工藝為：1.將黃花蒿枝葉粉末與水溶液混合，經(jīng)過超聲提取過程，獲得黃花蒿提取液；2.提取液直接經(jīng)過大孔樹脂分離，乙酸乙酯洗脫、濃縮，獲得青蒿素粗品；3.粗品利用鹵代烷溶解、固化去除雜質(zhì)；4.乙醇重結(jié)晶，獲得青蒿素純品。本方法把超聲與逆流提取技術(shù)相結(jié)合，僅需要水溶液不使用有機(jī)溶劑即可充分提取青蒿素，成本低廉、環(huán)保；水提取液直接進(jìn)行大孔樹脂分離，洗脫，提高青蒿素分離效率；增加鹵代烷固化粗品中的雜質(zhì)步驟，提高了純化效果。本方法適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，青蒿素產(chǎn)率在80％以上。
【IPC分類】C07D493/20
【公開號(hào)】CN105646519
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】夏傳遞, 肖虎, 梁克, 陶旭丹, 王惠芳
【申請人】北京羅瑞生物科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月28日