一種超聲水溶液提取青蒿素的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及青蒿素的提取、純化技術領域，尤其涉及青蒿素的水溶液超聲提取和大孔樹脂純化技術。
【背景技術】
[0002]青蒿素(Qinghaosu，Artemisinin)是我國科學家在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的倍半蔽內酯化合物，分子式為C15H2205。純青蒿素為無色針狀結晶，熔點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。青蒿素具有十分優良的抗瘧疾作用，是當前公認的治療瘧疾最有效、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疾病方面發揮一定的作用，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，它們分別是有機溶劑提取法、超臨界流體萃取法。國內主要使用的是有機溶劑提取法，其采用乙醇、丙酮、汽油等對黃花蒿進行提取，再經過大孔樹脂或硅膠柱分離、結晶得到青蒿素純品。國內絕大多數青蒿素生產企業都沿用這種經典的提取方法，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。其主要的缺點是使用有機溶劑作為溶媒，提取成本高、環境污染嚴重、規模化生產操作安全風險增大等。超臨界流體萃取法，利用了二氧化碳等物質在超臨界條件下的特殊狀態實現提取，不存在溶劑殘留、產品能保持固有成分特性。據報道在我國青蒿素的超臨界流體萃取也有研究、應用，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。此法控制溶劑進入超臨界狀態需要提供高壓和低溫條件，故存在設備投入大、規模生產能力低、運行成本高，進行大規模工業生產設備安全性低等問題。
[0004]從分離純化上來講，由于黃花蒿中的青蒿素含量較低，提取過程中也會隨之帶來大量的雜質，因而需要進行純化。現階段純化工藝主要以大孔吸附樹脂或硅膠柱等層析技術和重結晶技術為主。到目前為止，未見將青蒿素水提取液直接進行大孔樹脂或硅膠層析分離的專利技術，與此同時面對黃花蒿植物水提取過程中雜質種類多樣，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。
[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、青蒿素產量大、溶劑成本低、安全環保且利于大規模工業生產的青蒿素提取、分離方法，這也是本發明解決以上問題的優勢。
【發明內容】
[0006]本發明目的是針對現有提取方法有機溶劑用量大、提取效率低、溶劑使用造成環境污染，大規模生產安全性低等問題，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]本發明主要包括以下幾個步驟:
[0008]1.原料的處理:將干燥的黃花蒿植物經過干燥粉碎獲得20-100目左右的粉末。
[0009]2.青蒿素的提取:利用超聲水提取設備，將黃花蒿粉末和水溶液混合進行連續超聲提取，再經過過濾、離心，獲得青蒿素水提取液。其中水溶液為經過有機酸調節PH值為2?7的酸性溶液，提取時水溶液與青蒿原料比為I?50:1 (V/W)，逆流提取時間為0.5?5小時，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的原理為:利用超聲振動過程中產生的機械效應，空化效應和熱效應，增大水分子的運動速度、加強了水分子的穿透力并有促進植物內容物的快速釋放；酸性環境的水溶液一方面增加青蒿素的穩定性，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.青蒿素粗提物雜質的去除:青蒿素粗提物用鹵代烷(優選二氯甲烷)溶解，將鞣質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致他們與水溶性雜質不能互溶，卻易溶解青蒿素，另一方面有些鹵代烷(二氯甲烷等)具有比較低的沸點利于后續減壓濃縮過程。
[0014]5.青蒿素的重結晶:選用乙醇溶解青蒿素濃縮液，重結晶獲得青蒿素純品。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:實現了水溶液完全代替有機溶劑提取青蒿素，不但成本大幅度下降、提高生產安全性，而且減少了溶劑環境污染、青蒿素提取的選擇性提高，去除了提取過程中可能產生的有機溶劑殘留問題。與此同時，超聲提取技術的應用大幅度的提高了水溶液對青蒿素的提取效率，實現了青蒿素提取的技術革新。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。青蒿素粗提物雜質的去除，是利用鹵代烷的性質除去青蒿素粗提物中的鞣質、色素等大量水溶性雜質成分，可以對青蒿素進行簡便的富集。綜上所述，本發明將超聲水提取技術及后續的大孔樹脂分離、鹵代烷除雜、重結晶技術相結合，發明了一種具有產業價值的青蒿素提取、分離、純化新方法，為青蒿素的工業生產帶來新變革。
【具體實施方式】
[0016]在下面的具體實施方案中進一步說明了本發明，這并不限制本發明的范圍。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發明的范圍內。
[0017]實例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。利用超聲提取設備，將黃花蒿與水混合物進行連續超聲提取2小時，再經過過濾、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，抽濾去除產生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進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，經反復純化后，獲得青蒿素純品0.4克，純度為98.03% (HPLC)。
[0019]實例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。利用超聲提取設備，將黃花蒿與水混合物進行連續超聲提取3小時，再經過過濾、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，抽濾去除產生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進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，經反復純化后，獲得青蒿素純品3.7克，純度為98.08% (HPLC)。
[0021]實例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。利用超聲提取設備，將黃花蒿與水溶液混合物進行連續超聲提取2小時，再經過過濾、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，抽濾去除產生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進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，經反復純化后，獲得青蒿素純品7.9克，純度為 98.20% (HPLC) ο
[0023]實例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利用超聲提取設備，將黃花蒿和水混合物進行連續超聲提取4小時，再經過過濾、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，抽濾去除產生的沉淀，得到青蒿素粗品，減壓濃縮，進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，經反復純化后，獲得青蒿素純品3.57千克，純度為98.13% (HPLC)。
【主權項】
1.連續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，經過連續超聲水溶液提取，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；再經過重結晶獲得純品。2.根據權利要求1所述的連續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，其中優選黃花蒿(Artemisia annua)枝葉。3.根據權利要求1所述的連續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。)等一種或幾種有機酸，其中有機酸含量為0%?1%，優選0.05%?0.4%，水溶液pH值為2?7.5。4.根據權利要求1所述的連續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，優選20?100目；黃花蒿粉末與水溶液的質量體積比為1:1?50 ;連續超聲的參數為:浸泡液超聲時間為0.5?5h，超聲功率5?50kW，超聲頻率為10?50kHz對青蒿素浸泡液進行連續超聲提取，超聲提取溫度為20?70°C。5.根據權利要求1所述的連續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，優選型號為D10UHP20樹脂，洗脫溶液為乙酸乙酯。6.根據權利要求1所述的連續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，優選二氯甲烷。
【專利摘要】本發明涉及青蒿素提取、純化技術領域，具體為黃花蒿經過超聲水溶液提取、大孔吸附樹脂分離、重結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，經過超聲提取過程，獲得黃花蒿提取液；2.提取液直接經過大孔樹脂分離，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；4.乙醇重結晶，獲得青蒿素純品。本方法把超聲與逆流提取技術相結合，僅需要水溶液不使用有機溶劑即可充分提取青蒿素，成本低廉、環保；水提取液直接進行大孔樹脂分離，洗脫，提高青蒿素分離效率；增加鹵代烷固化粗品中的雜質步驟，提高了純化效果。本方法適用于大規模工業生產，青蒿素產率在80％以上。
【IPC分類】C07D493/20
【公開號】CN105646519
【申請號】
【發明人】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