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1、青蒿素的提取工艺比较 班级：制药工程111班姓名：黎健玲 【摘要】青蒿素是从青蒿中提取的一种抗疟疾的有效成分，本文从青蒿中提取青蒿素的一些提取工艺，通过比较的方法，对青蒿中青蒿素的提取工艺进行了综述，讨论了青蒿素提取工艺的研究方向。关键词：青蒿素；工艺提取；方法比较 青蒿素( artemisinin) 又名黄蒿素，是从一年生菊科( As-teraceae) 艾属草本植物黄花蒿( Artemisia annua L ) 中提取分离得到的一种化合物，于20 世纪 70 年代初首次由中国学者从黄花蒿中分离得到，是目前世界上公认的最有效治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的药物，且青蒿素联合治疗已成为世界卫生
2、组织( World Health Organization WHO) 推荐的治疗疟疾的首选方法。药理研究证实，青蒿素除具有抗疟作用外，还具有抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和肿瘤细胞毒性抑制瘢痕成纤维细胞、抗单纯疱疹病毒等作用，在现代临床上用于对恶性疟疾、发热、血吸虫病、口腔黏膜扁平苔藓、红斑狼疮、心律失常的治疗，并且对类风湿性关节炎的免疫有显著疗效，青蒿素及其衍生物是新型抗疟药，具有高效、快速、低毒、安全等特点。1 青蒿素理化性质及来源青蒿素为无色针状结晶，溶点为 156 157 ，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水，因其具有特殊的过
3、氧基团，所以对热不稳定，易受湿、热和还原性物质的影响而分解。青蒿素的分子式为 C15H22O5相对分子质量为 28233，是一种含有过氧桥结构的新型倍半萜内酯，有一个包括过氧化物在内的 1，2，4-三噁烷结构单元，其中包括 7个手性中心。目前青蒿素的获得主要是直接从青蒿植株的地上部分提取，因为青蒿的花、叶片、茎中均含有青蒿素。研究表明，叶片和花表面的腺毛是青蒿素的主要合成和储存部位1。唐其等研究发现青蒿植株不同部位不同时期的青蒿素含量不同，同时植株中青蒿素含量也与生长环境、产地等条件切相关2。我国是青蒿索的主产国，世界上约 70% 的青蒿资源分布在我国。在我国的广西、云南、四川、贵州、重庆等地
4、青蒿资源丰富，而且具有巨大的商业开发价值。目前，青蒿素用于疟疾防治的价值已被人类认识和接受，世界卫生组织已把青蒿素的复方制剂列为国际上防治疟疾的首选药物。2 传统溶剂提取法溶剂提取法是植物天然化学成分提取中采用的最普遍的方法。青蒿素是从黄花蒿中提取到的一种无色针状结晶，易溶于丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸，可溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚，在水中几乎不溶，因此传统提取青蒿素的方法一般采用有机溶剂法，并采用重结晶和柱层析进行分离，其基本工艺为: 干燥破碎浸泡、萃取( 反复进行) 浓缩提取液粗品精制。提取方法主要有室温提取、冷浸提取、回流提取、索氏提取等。但通过比较冷浸法、回流法、索氏法、回流提取
5、这 4 种方法。以青蒿素标准品为对照，用紫外分光光度法测定青蒿中青蒿素含量。结果表明: 回流提取法的提取率和青蒿素含量较高。3 新型提取工艺3 1 超临界 CO2萃取技术超临界 CO2萃取( SFE) 技术是利用温度和压力均高于临界点的流体进行物质分离的一种方法。在超临界状态下，将超临界 CO2与待分离的物质接触，使其依次选择性地把极性大小、分子量大小、沸点高低不同的成分萃取出来。超临界CO2的介电常数和密度随密闭体系的压力的增加而增加，升高程序的压力可以将不同极性的成分分离提取出来。当然，在各对应压力范围内所得到的萃取物不可能是单一的，这就需要通过控制条件得到最佳的混合比例，然后借助升温、减
6、压的方法使 CO2气体从超临界状态变为普通态，此时被萃取物质便会自动地基本或完全析出，从而达到分离提纯的目的。采用超临界 CO2萃取技术提取黄花蒿中的青蒿素，考察萃取压力、温度以及时间对青蒿素收率的影响。结果表明: 萃取压力 20MPa、温度 333 K、萃取时间 2 h 为青蒿素提取最佳条件，萃取产物经简单地分离后所得青蒿素产品纯度大于 95%3。超临界 CO2萃取工艺优点众多，其选择性高、特别适合热敏性物质的萃取，分离工艺简单，可节约能源，所用的溶剂 CO2无毒、无味、无污染、无残留，非常安全，但因为对设备压力要求高，CO2极性较小，因此其对大分子物质提取率较低，从而导致在工业上的广泛应用
7、受到限制。3 2 超声提取技术超声( UE) 提取物质由空化效应、机械效应和热效应引起，其中空化效应是提取的主要动力。当一定频率且大量的超声波作用于液体时，尺寸适宜的空化泡能产生共振现象，使其瞬间破碎、胀裂，胀裂的同时在极短的时间和极小的空间内把吸收的声场能量释放出来，在此过程中能产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压环境，并伴随强大的微声流和冲击波，从而使细胞壁破坏，植物细胞内有效成分进入溶剂中，并充分混合，达到充分提取的效果。另外，超声波中存在的许多次级效应，如乳化、击碎、扩散、化学效应等，也能加速植物中有效成分进入溶剂，加速提取效率。近些年，超声波在植物有效成分提取及中药化学成分提取中
8、应用广泛，已经成为实验室提取青蒿素的常用技术手段。超声提取在青蒿素的提取过程中应用广泛，与原有青蒿素工业化提取方法相比提高了提取率，并且设备投资较低，生产安全性高，但是也存在一些缺点，比如会造成严重的噪声污染，且对设备的要求高，因此还需要不断改善。3 3 大孔吸附树脂提取技术大孔吸附树脂是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体，加入二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯为致孔剂，这些物质相互交联聚合形成多孔骨架结构。大孔吸附树脂的吸附性能与活性炭相似，而这种吸附性能与它和被吸附分子间的范德华力有关。因为其是分子吸附，所以解吸比较容易。要分离的天然产物根据其分子大小及吸附力的强弱，在一定的打孔吸附树脂上，经一定的洗脱
9、剂洗脱从而达到分离、纯化、除杂等不同目的。大孔吸附树脂因其具有表面积大、交换速度快、机械强度高、抗污染能力强、热稳定好等诸多优点，在水溶液和非水溶液中都能使用，因此近几年来其在医药工业方面和食品催化方面得到了广泛应用。探讨大孔吸附树脂提取青蒿素的方法，以青蒿素的吸附量、青蒿素含量、青蒿素收率和提取率为考察指标，确定了大孔吸附树脂提取青蒿素的工艺条件。ADS 17 树脂对青蒿素的吸附量大，解吸容易，可用于提取黄花蒿中青蒿素的工业化生产，其工艺条件为: 青蒿素最大吸附量 112 30 mg/g，吸附流速为 2BV/h，洗脱剂为90% 乙醇，解吸流速为 2 BV / h，青蒿素含量大于99% ，收率
10、高达 03% ，提取率高达 75% 以上4。实验表明，大孔吸附树脂在青蒿素的提取中具有诸多优点，比如选择性好、吸附能力强、解吸条件温和、操作简便、机械强度高、抗污染能力强、节省费用等，并且因为其不溶于任何溶剂，故稳定性好，克服了其他方法对原料和溶剂耗费大、不安全、对环境污染严重等缺点。但同时，大孔吸附树脂在应用过程中也存在很多问题，如应用时间比较短、原理尚未完全清楚等，而且国产树脂存在颗粒大小不一、刚性不强、原料及溶剂不易去除等缺点，并且还可能对某些成分形成死吸附，因此在应用过程中有待进一步完善和规范。3 4 微波辅助萃取技术微波萃取( ME) 技术是食品和中药有效成分提取中的一项新技术。在微
11、波场中，不同物质因其介电常数不同，其吸收微波能的程度也各不相同，其产生及传递给周围环境的热能也不同，就是这种差异促使体系中基体物质的某些区域受热不均衡，使萃取物在合适的溶剂中从基体中分离出来。这其中包括热效应、溶剂界面的扩散效应、溶剂的激活效应。微波萃取的基本工艺流程为:选料清洗粉碎微波萃取分离浓缩干燥粉化产品。采用单因素和正交实验确定微波提取青蒿中青蒿素的最佳条件，用紫外分光光度法直接测定 3 种方法提取的青蒿素的含量，得出单因素实验确定的最佳提取条件为: 温度 40、微波功率 500 W、料液体比1 40、微波萃取时间 120 s5。研究结果表明，因其具有提取的青蒿素含量高，操作简单，溶剂
12、用量少，萃取时间短，成本低，安全，节能等优点，微波萃取法优于索氏提取法。微波萃取因其具有加热均匀、操作简单、试剂用量少、无污染、无噪音、选择性好、回收率高等优点，在物质提取中得到了广泛的应用，还被誉为“绿色萃取技术”。但是其也具有一些缺点，比如只适合热稳定性物质，并且被提取物质要具有良好的吸水性。4 联用技术众所周知，单纯的萃取技术得到的粗品杂质很多，那么要得到提取率高且纯度高的青蒿素成品，就需要在简单萃取的同时结合分离以及精制技术。因此研究一套集萃取、分离、精制于一体的青蒿素提取技术就显得至关重要。通过比较得出: 采用超声提取技术萃取时，参数为频率 26 kHz，超声波输出功率 400 W，
13、浸提时间45 min; 选用 30 nm 无机陶瓷微滤膜为一级膜除大杂，8KUF 膜为二级膜深度除杂; 采用超临界工艺条件为萃取压力20 M Pa，萃取温度50，CO2流量1 kg / h kg ( 原料) ，萃取时间 4 h。采用超声提取膜过滤超临界萃取联用技术所得青蒿素收率为 048%、纯度为 92%6。此联合方法大大提高了青蒿素的收率和纯度，减少操作工序及污染，提高效益，为青蒿素的工业化清洁生产提供了参考。5 讨论青蒿素由我国首先发现，因此在我国发展青蒿素产业有很大的优势，但是因为青蒿素目前只在黄花蒿中发现，而且黄花蒿在我国各地的产量存在很大差异，所以如何在现有的资源情况下尽量提高青蒿素
14、的提取率是研究者面临的一个重要问题。在青蒿素的提取分离方面，要求在除去杂质的同时，最大限度地保留有效成分，并且缩短生产周期，降低生产成本。而青蒿素的传统提取方法所得产品收率低，纯度低且成本高，因此青蒿素提取分离技术的研究越来越受到重视。超临界 CO2萃取技术、超声提取技术、大孔吸附树脂提取技术、微波辅助萃取技术以及联用技术等新型提取技术因为克服了青蒿素传统提取方法的众多缺点，所以倍受青睐。总体来说新型提取技术提取率高、操作简单、所得产品纯度高、安全性高且大多数无污染。超临界 CO2技术和微波萃取技术都被誉为“绿色萃取技术”，其在青蒿素提取方面应用前景和发展空间十分广阔。超声提取技术提取时间短、
15、设备简单、操作方便且对技术要求不高，现已发展为实验室提取青蒿素的主要手段。青蒿素的提取分离必然是朝着提取分离一体化方向发展，从而达到更高的提取率及纯度，因此各种技术的联用就显得至关重要。参考文献:1 DUKE M V，PAUL R N，ELSOHLY H N，et al Localization of artemisinin and artemisitene in foliar tissues of glanded and glandless biotypes of Artemisia annua LJ Int J Plant Sci，1994，155( 3) : 365 3722 唐其，盛孝邦黄花蒿药用成分提取方法及检测技术研究进展J 作物研究，2006(5) :535 5403何春茂，梁忠云 用超临界 CO2萃取技术提取青蒿素的研究J 中草药，1999，30( 7) :497 4994 韦国峰，黄祖良，何有成 大孔吸附树脂提取青蒿素的研究J 离子交换与吸附，2007，23( 4) :373 3775 李志英，吕红艳，张海容 微博提取青蒿素的研究J药物分析杂志，2010，30( 8) :1459 14616 徐朝辉，童晋荣，万端极 超声提取 膜过滤 超临界萃取联合技术提取青蒿素J 化工进展，2006，25( 12) :1447 14501兰苑书屋
