CN101492483A - 一种提取和纯化虫草素的方法以及制备虫草素干粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法以及制备虫草素干粉的方法。该方法采用微波法进行提取，极大地提高了虫草素的粗提得率，达75％以上，粗提液浓缩并除杂后，采用高效液相色谱法进行纯化，经三轮纯化，最终纯度可达99.9％以上。本方法粗提率高，操作方便，质量可控、稳定，自动化程度高，利于工业化生产。

Description

一种提取和纯化虫草素的方法以及制备虫草素干粉的方法

技术领域：

本发明属于医药工业领域，涉及药用天然化合物的提取、分离、纯化，更具体地讲，本发明涉及一种从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法以及制备虫草素干粉的方法。

背景技术：

虫草素(3′-脱氧腺苷)是蛹虫草中的主要活性成分之一，是一种具有多种生理活性的核苷类物质，对多聚腺苷酸聚合酶有很强的抑制作用，具有修复细胞、保护生命体遗传密码的特殊功效，并有抑菌作用、抗肿瘤作用、防止心脑血管疾病等多种功效。在20世纪70年代虫草素就被发现有抑制肿瘤、抗疟原虫和抑制mRNA翻译的作用；九十年代研究发现，添加腺苷脱氨酶抑制剂对其抗肿瘤活性的表达起着重要作用，虫草素的研究从而获得突破性进展；美国1997年开始将虫草素用于一期临床实验，治疗急性前B和前T淋巴细胞白血病患者；虫草素还表现出极强的抗真菌、抗HIV-I型病毒和选择性抑制梭菌属细菌活性。虫草素能干扰细胞RNA和DNA的合成，抑制不正常细胞(癌细胞)的分裂，并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具，具有修复基因、保护生命体遗传密码的特殊功效，现在虫草素在美国作为抗癌、抗病毒新药，已经进入三期临床。因为其功效较突出，市场对其需求旺盛，目前其价格相当昂贵，达每克数万元。综合分析国内外公开的专利和文献可知，目前获得虫草素的主要方法有：有机合成，从人工培养的蛹虫草子实体中提取，从人工液态培养的冬虫夏草或蛹虫草菌丝体中提取，从子实体采收后长满菌丝体的蛹虫草固体培养基残基中提取等；虫草素提取的方法主要有水浸法、醇提法、超临界CO₂萃取法等；虫草素纯化技术主要有离子交换树脂吸附、氧化铝层析、硅胶层析、大孔树脂吸附等。

利用微波辐射能来提高天然物质的提取提率是一种新发展起来的新技术，具有设备简单、适用范围广、提取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前，除主要用于环境样品预处理外，还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。但在国内，微波提取技术用于天然药物提取的研究报道还比较少。微波法提取微波提取的原理是在微波场中，不同物质的吸收微波能力的差异，使得被处理物体中的某些区域或某些组分被选择性加热，从而使得被提取物质能快速从被处理物体中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的提取剂中。同时微波法透入被处理物体时，能使被处理物体内部、外部几乎同时被加热升温，内外加热均匀一致，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间。微波法提取的高提取得率机理可从以下3个方面来分析：①压力降破胞机制：微波辐射散发出的高频电磁波能直达物料内部的微管束和细胞系统，细胞吸收微波能后内部温度迅速上升，从而使细胞内压超过细胞壁所能承受的极限，导致细胞破裂，细胞内的有效成分自由流出。②促扩散机制：微波所产生的电磁场可加速目的提取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，此时水分子发生汽化以加强提取的驱动力；或者释放出自身多余的能量回到基态，将所释放出的能量传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短目的提取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使提取速率提高。③分子极变促裂机制：微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。

高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)是在经典液相色谱法的基础上，于20世纪60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的。它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均匀，小颗粒具有高柱效，但会引起高阻力，需用高压输送流动相，故又称高压液相色谱。制备型高效液相色谱技术可实现天然药物大剂量的快速分离纯化，可广泛地应用于微生物、中草药等生物体中天然药物的分离纯化领域，但在国内，该技术的应用还未成为主流。

近年来，用米饭、鸡蛋粉为主要原料做固体培养基人工培育蛹虫草子实体的技术得到了广泛的发展，但是子实体采收后长满菌丝体的固体培养基残基的利用却鲜有报道。子实体采收后长满菌丝体的蛹虫草固体培养基残基中虫草素含量高达0.5％，如能有75％提取得率，则从1kg蛹虫草固体培养基残基中可获得3.75克虫草素提纯物，经济效益相当可观，故无论从变废为宝、减少资源浪费的角度，还是从提高经济效益的角度，从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法均值得重视和推广。目前从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的公开报道和专利不多，综合分析后可发现，其提取方法多采用传统的水浸法、醇提法，粗提得率较低，纯化技术多采用离子交换树脂吸附、大孔树脂吸附等，自动化程度低，所纯化的虫草素最终纯度还是有所限制。

发明内容：

本发明提供一种蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，可解决现有技术从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素时，虫草素粗提得率低、虫草素最终纯度较低、工业化生产自动化程度较低的问题，目的是为更加高效、合理地利用蛹虫草固体培养基残基，更加方便地生产出高经济价值和社会价值的生物医药产品，更好地满足人类健康事业的需求。

本发明的技术方案是：该方法是采用微波法从人工蛹虫草固体培养基残基的水溶液中制备粗提液，然后采用高效液相色谱法对除杂后的粗提液进行纯化。

本发明大致包括如下步骤：

A.微波粗提：称取粉碎后的人工蛹虫草固体培养残基，按一定固液比加水混匀，在一定微波强度下辐射1～3分钟，同样条件下重复提取一次，离心收集上清液；

B.浓缩除杂：浓缩除杂：步骤A中取得的上清液蒸发浓缩至原体积的1/3～1/6，用2～5倍体积的无水乙醇沉淀过夜，离心去除杂质，取上清液用活性碳除色素；

C.用制备型高效液相色谱进行虫草素纯化。

其中，步骤A中微波法提取的最佳条件是微波强度P50，固液比1∶20，提取时间2min，提取次数2次。

步骤B中的最佳方案是：微波法提取后的粗提液，旋转蒸发进行低压浓缩到原体积的五分之一，所得浓缩液用3倍体积无水乙醇沉淀过夜，5000r/min离心15min除去虫草多糖等醇不溶杂质，取上清液用等量的活性碳混匀，摇床振摇12h，过滤除色素。

步骤C中用制备型高效液相色谱进行纯化的色谱条件如下：色谱柱为GRACE VYDAC，238DE1022，250mm×22mm或Kromasil100-10，C18，250mm×21.2mm；流动相为甲醇∶水＝15∶85；流速10-20mL/min；检测波长为254-260nm；检测温度为25-30℃。

为达到虫草素各种纯度的生产要求，经高效液相色谱纯化后的虫草素峰收集液，旋转蒸发浓缩后再上制备型高效液相色谱，进行不定次数的高效液相色谱多轮纯化(次数由虫草素生产要求达到的纯度来确定)。

本发明还提供了一种制备虫草素干粉的方法，经一次或多次高效液相色谱纯化后的虫草素峰收集液，旋转蒸发除甲醇并浓缩到原体积的三分之一，然后用真空冷冻干燥法或喷雾干燥法得到虫草素干粉。

本发明提出的微波法从蛹虫草固体培养基残基中提取虫草素，粗提得率达76％以上，操作简便易行。微波法所制备的粗提液经常规醇沉除杂和活性碳脱色后，即可上制备型高效液相色谱，经一次或多次高效液相色谱纯化后的虫草素的纯度可以满足不同的生产要求(纯度最高可达99.9％以上)。本发明中提出的微波-HPLC联用的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，简单易行，自动化程度高，且粗提得率达高，可达高纯度，属于生物医药领域的较高端技术。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

实施例1：

将于电热鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重的人工蛹虫草固体培养基残基，用中药粉碎机粉碎，过40目筛，按固液比1∶20，加入纯水，混匀，在微波炉中于微波强度P50下提取2min，同样条件下重复提取一次，离心收集上清。上清液旋转蒸发进行低压浓缩到原体积的五分之一，浓缩液用3倍体积无水乙醇沉淀过夜，5000r/min离心15min除去虫草多糖等醇不溶杂质，然后用等量的活性碳混匀，摇床振摇12h，过滤除色素。除杂后的浓缩液用制备型高效液相色谱进行虫草素的纯化，色谱条件如下：色谱柱为GRACE VYDAC，238DE1022，250mm×22mm，250mm×21.2mm；流动相为甲醇∶水＝15∶85；流速15mL/min；检测波长为254nm；检测温度为30℃。收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为83.5％，纯度达出口标准。旋转蒸发浓缩初次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一，所得浓缩液再次上制备型高效液相色谱，色谱条件同前，收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为95.2％，纯度达对照品标准。旋转蒸发浓缩第二次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一，所得浓缩液第三次上制备型高效液相色谱，色谱条件同前，收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为99.9％，纯度达标准品标准。旋转蒸发第三次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一(同时除甲醇)，所得浓缩液真空冷冻干燥后成虫草素冻干粉纯品。

实施例2：

将于电热鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重的人工蛹虫草固体培养基残基，用中药粉碎机粉碎，过40目筛，称取3Kg，按固液比1∶20加入纯水60Kg，混匀，分批在微波炉中于微波强度P50下提取2min，同样条件下重复提取一次，离心收集上清。上清液旋转蒸发进行低压浓缩到原体积的五分之一，浓缩液用3倍体积无水乙醇沉淀过夜，5000r/min离心15min除去虫草多糖等醇不溶杂质，然后用等量的活性碳混匀，摇床振摇12h，过滤除色素。除杂后的浓缩液用制备型高效液相色谱进行虫草素的纯化，色谱条件如下：色谱柱为Kromasil100-10，C18，250mm×21.2mm；流动相为甲醇∶水＝15∶85；流速15mL/min；检测波长为254nm；检测温度为30℃。收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为84.5％，纯度达出口标准。旋转蒸发浓缩初次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一，所得浓缩液再次上制备型高效液相色谱，色谱条件同前，收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为95.6％，纯度达对照品标准。旋转蒸发浓缩第二次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一，所得浓缩液第三次上制备型高效液相色谱，色谱条件同前，收集虫草素峰流出液，分析型HPLC检测纯度为99.9％，纯度达标准品标准。旋转蒸发第三次收集的虫草素峰流出液到原体积的三分之一(同时除甲醇)，所得浓缩液喷雾干燥后成虫草素冻干粉纯品。

Claims (7)

1、一种提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：该方法是采用微波法从人工蛹虫草固体培养基残基的水溶液中制备粗提液，然后采用高效液相色谱法对除杂后的粗提液进行纯化。

2、根据权利要求1所述的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：

A.微波粗提：称取粉碎后的人工蛹虫草固体培养残基，按一定固液比加水混匀，在一定微波强度下辐射1～3分钟，同样条件下重复提取一次，离心收集上清液；

B.浓缩除杂：步骤A中取得的上清液蒸发浓缩至原体积的1/3～1/6，用2～5倍体积的无水乙醇沉淀过夜，离心去除杂质，取上清液用活性碳除色素；

C.用制备型高效液相色谱进行虫草素纯化。

3、根据权利要求1或2所述的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：步骤A中微波法提取的最佳条件是微波强度P50，固液比1∶20，提取时间2min，提取次数2次。

4、根据权利要求1或2所述的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：步骤B中的最佳方案是：微波法提取后的粗提液，旋转蒸发进行低压浓缩到原体积的五分之一，所得浓缩液用3倍体积无水乙醇沉淀过夜，5000r/min离心15min除去虫草多糖等醇不溶杂质，取上清液用等量的活性碳混匀，摇床振摇12h，过滤除色素。

5、根据权利要求1或2所述的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：步骤C中用制备型高效液相色谱进行纯化的色谱条件如下：色谱柱为GRACE VYDAC，238DE1022，250mm×22mm或Kromasil 100-10，C18，250mm×21.2mm；流动相为甲醇∶水＝15∶85；流速10-20mL/min；检测波长为254-260nm；检测温度为25-30℃。

6、根据权利要求5所述的从蛹虫草固体培养基残基中提取和纯化虫草素的方法，其特征在于：为达到虫草素各种纯度的生产要求，经高效液相色谱纯化后的虫草素峰收集液，旋转蒸发浓缩后再上制备型高效液相色谱，进行不定次数的高效液相色谱多轮纯化。

7、一种制备虫草素干粉的方法，其特征在于：经一次或多次高效液相色谱纯化后的虫草素峰收集液，旋转蒸发除甲醇并浓缩到原体积的三分之一，然后用真空冷冻干燥法或喷雾干燥法得到虫草素干粉。