CN105294728A

CN105294728A - 一种利用超声波技术提取青蒿素的方法

Info

Publication number: CN105294728A
Application number: CN201510675155.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡莉; 陈亚萍
Original assignee: Jiangyin Polytechnic College
Current assignee: Jiangyin Polytechnic College
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2035-10-19
Also published as: CN105294728B

Abstract

本发明涉及一种利用超声波技术提取青蒿素的方法，包括如下步骤：（1）以黄花蒿为原料，粉碎后加入石油醚溶剂混匀，在超声震荡条件下进行提取，得到提取液；所述超声震荡方式为正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波交替进行；（2）取所述提取液蒸馏得到浓缩液，并对反复蒸馏后得到的浸膏进行脱脂处理，随后加入乙醇进行结晶，得到青蒿素粗品；（3）取得到的青蒿素粗品进行多次结晶，即得青蒿素。通过采用最适宜青蒿素提取的超声震荡方式，产生更强烈的崩溃，具有最大效果的协同作用，最大化地提高了青蒿素的提取产率。

Description

一种利用超声波技术提取青蒿素的方法

技术领域

本发明属于青蒿素提取技术领域，具体涉及一种利用超声波技术提取青蒿素的工艺。

背景技术

青蒿素（artemisine）是从中药中提取黄花蒿氧组织倍半萜烯内酯抗疟药，其化学名称为(3R,青蒿素5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR)-八氢-3，6，9-三甲基-3，12-氧桥-12H-吡喃并[4,3-j]-1,2-苯并二塞平-10(3H)-酮，化学式C15H22O5，分子量282.33。青蒿素是一种无色针状晶体，味苦；其熔点156-157℃，旋光度+69°（c=0.5，CHCl3）；易溶于丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸，可溶解于乙醇和甲醇、乙醚中，微溶于冷石油醚，在水中几乎不溶。青蒿素极易被硫酸亚铁还原，易与三苯磷反应，常规状态下较为稳定，但遇强碱则很快溶解，其内酯环打开的同时发生重排和分解。

天然药物青蒿素可以合成很多种类的衍生品。青蒿素可以直接杀死疟原虫的红细胞，人们主要用来控制间日疟原虫和恶性疟原虫的症状，以及昆虫治疗氯喹耐药菌株，恶性疟原虫，当然，也可以用作治疗危险的病灶，如黄疸、大脑等，还可以治疗盘状红斑狼疮和系统性红斑狼疮。青蒿素药物的毒性低、抗性强，是由世贸组织认可和推荐的也是唯一获得国际认可的治疗恶性疟疾和脑型疟疾药物。它发挥作用的药理学两个步骤：第一步，激活：青蒿素疟原虫体内铁、氧桥的结构开裂，产生自由基；第二步，烷基化：在自由基和寄生虫蛋白质络合，形成共价键，因此寄生虫蛋白将失去它的功能，然后死亡。

中国最早从鼠疫疟疾中筛选得到中药青蒿素，并于上世纪70年代从中分离出青蒿素；1973年根据临床研究和实验室结果，抗疟药物青蒿素因此诞生了；1986年开始，青蒿素有了突破性的发展。2011年9月23日中国科学家屠呦呦在国际会议上被授予杰出贡献奖，至此中国成为青蒿素主要来源国之一。但是到目前为止，虽然提取青蒿素的工艺已经基本成熟了，但是除了直接的生物合成方式外，一般传统方法的提取效率却不太乐观，存在着原料浪费严重、成本高等问题。

由于青蒿素是存在于青蒿细胞内的，一般提取青蒿素仅依靠传统的破碎方法和机械法。但是前者容易使之化学成分和性质遭到破坏，后者则存在提取率极低的问题，达不到理想提取效果。超声回流提取是一种新兴的提取青蒿素的方法，其具有操作简便、提取率高于传统方法的优势。但是总体而言，青蒿素的提取效率依然较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种利用超声波技术提高青蒿素提取效果的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）以黄花蒿为原料，粉碎后加入石油醚溶剂混匀，所述黄花蒿与所述石油醚的物料质量比为1:10～20，在超声震荡条件下进行提取，得到提取液；所述超声震荡方式为正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波交替进行；

（2）取所述提取液蒸馏得到浓缩液，并对反复蒸馏后得到的浸膏进行脱脂处理，随后加入乙醇进行结晶，得到青蒿素粗品；

（3）取得到的青蒿素粗品进行多次结晶，即得青蒿素。

进一步地，步骤（1）中，所述正弦态超声波的频率为15～30Hz，功率为100mW/cm²；所述余弦态超声波的频率为20～35Hz，功率为150mW/cm²；所述变频超声波频率为25～40kHz，功率为200mW/cm²，并且，所述正弦态超声波的频率﹤所述余弦态超声波的频率﹤所述变频超声波的频率。

所述步骤（1）中，所述超声震荡处理的时间为40～60min，并且，所述步骤（1）中，所述正弦态超声处理时间﹤所述余弦态超声处理时间﹤所述变频超声处理时间。

再来，所述步骤（1）中，所述超声震荡处理的温度为45～60℃，并且，所述正弦态超声处理的温度﹤所述余弦态超声处理的温度﹤所述变频超声处理的温度。

优选地，步骤（2）中，所述结晶使用的乙醇的质量浓度为70～90%。

本发明青蒿素的提取是以黄花蒿为原料、石油醚为提取溶剂，辅以超声波提取黄花蒿中的青蒿素，利用超声波的空化作用来促进青蒿素快速及完全溶出。本发明优选最适合青蒿素提取的正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波交替处理的震荡方式，大幅增强空化作用，大大提高了所述青蒿素的提取效率；尤其是进一步筛选所述正弦态超声波的频率为15～30Hz，功率为100mW/cm²；所述余弦态超声波的频率为20～35Hz，功率为150mW/cm²；所述变频超声波频率为25～40kHz，功率为200mW/cm²，且正弦态超声波的频率﹤余弦态超声波的频率﹤变频超声波的频率的超声震荡方式，使空化作用最大化促使青蒿素的微观运动，使提取效率更进一步增强；更优的，本发明优选正弦态超声波的时间﹤余弦态超声波的时间﹤变频超声波的时间以及分别控制正弦态超声处理的温度﹤余弦态超声处理的温度﹤变频超声处理的温度的提取工艺条件，使得青蒿素的提取效率更上一层。

本发明的青蒿素的提取方法通过采用最适宜青蒿素提取的超声震荡方式，最大限度的增大了振动振幅，增大了传质表面积，减少了驻波造成的死角，产生更强烈的崩溃，具有最大效果的协同作用，最大化的提高了青蒿素的提取产率。

附图说明

图1为本发明实施例中超声波提取青蒿素的流程图；

图2为本发明实施例中青蒿素检测的保留时间图谱；

图3为本发明实施例中检测过程中青蒿素浓度C与峰面积A的关系图。

具体实施方式

以下结合附图1至3、实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1～11的超声波提取青蒿素的方法包括如下步骤：

（1）以黄花蒿1kg为原料，加入一定物料比（w/w）的石油醚溶剂混匀，在超声震荡条件下进行提取，得到提取液；所述超声震荡方式为正弦态超声波-余弦态超声波-变频超声波交替进行处理若干个循环；各环节超声的频率（Hz）、功率（分别为100、150、200mW/cm²）、时间（min）及温度（℃）参数详见下表2；

实施例中正弦/余弦超声波处理方式是利用正弦/余弦变频超声波发生器的正弦/余弦变频超声探头实现整个提取环境的正弦/余弦变频震荡控制；而所述变频超声则利用现有常规变频发生器即可实现所需频率的变频震荡控制；

（2）取上述提取液蒸馏得到浓缩液，并对反复蒸馏后所得到的浸膏进行脱脂处理，随后加入质量浓度70～90%的乙醇进行结晶，得到青蒿素粗品；

（3）取得到的青蒿素粗品进行多次结晶，即得青蒿素精品，并利用高效液相色谱法进行青蒿素含量检测，并以青蒿素精制量/黄花蒿质量*100%为指标计算青蒿素的提取效率。

实施例12～14

实施例12～14的提取青蒿素的步骤与实施例1～11均相同，其区别仅在于，分别单独仅仅采用正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波进行超声提取，超声步骤的参数详见下表1。

表1各实施例超声参数列表

对比例1

本对比例制备提取青蒿素的步骤与实施例1～14相同，其区别仅在于在溶剂提取的过程中一直以频率35kHz、功率100mW/cm²的单一常规超声方式进行超声波震荡提取，于50℃温度下超声提取60min。

对比例2

本对比例制备提取青蒿素的步骤与实施例1～14相同，其区别仅在于在溶剂提取的同时不添加超声波震荡的方式，仅采用静置提取的方式，于50℃温度下静置提取60min。

效果例

计算上述实施例1～14及对比例1、2的青蒿素提取效率，以青蒿素精制量/黄花蒿质量*100%为指标计算青蒿素的提取效率。所述青蒿素精制量采用高效液相色谱法进行提取产物的检测，具体方法包括：

a、保留时间确定

称取干燥至恒重的青蒿素对照品20mg，用流动相（体积比为53:47的甲醇与水）溶解并定容至100ml摇匀，集得0.5mg/ml紫杉醇对照品溶液，检测条件：流动相（53:47即甲醇与水的比值），检测波长254nm，等度洗脱流速1.0ml/min，检测含量在0.25%～1.40%之间，获得青蒿素的保留时间如图2所示。由图中可以看出，在7～8分钟时，峰面积最大，这就是样品的主峰。可以根据此图的出主峰时间来判断要检测样品主峰的位置，并且通过它的面积大小来判断样品的含量有多少，峰面积值越大，样品中青蒿素的含量越多。

b、标准曲线的制备

准确称取青蒿素对照品0.125g于100ml容量瓶中，用石油醚超声溶解并定容，得青蒿素标准储备液1.256mg/ml，再梯度稀释至不同的浓度。在色谱条件下，用高效液相色谱进样器取定量标准溶液进行分析，结果列于下表2。

表2石油醚中青蒿素的标准曲线测定结果

浓度	峰面积
		0.0193	1216617.6
0.0386	2346322.1
		0.193	12203359.4

绘制青蒿素浓度C与峰面积A的标准曲线并进行线性回归，回归方程为式：Y=63477421.7830X-53395.3418，其线性相关系数R=0.9999，p＜0.0001。青蒿素浓度C与峰面积A的关系如图3所示。

c、精密度考察

用进样针吸取样品，连续进样5次，分别记下相应的峰面积，相对标准偏差（RSD）=0.55％。说明仪器进样精密度良好。稳定性考察取20微升样品溶液，于0、2、4、6、8h分别进样，记录其峰面积，计算RSD=0.11％，结果表明8h内样品溶液稳定。重复性考察取5份同一批青蒿素粗品，每份约25mg，精密称定，分别a项的方法制备样品溶液，按其色谱条件测定，再按b项的方法计算青蒿素的含量。其平均含量为95.86％，RSD=0.55％，这也说明了选用的含量测定方法精密度比较好。

d、重复性试验

六个平行测试样品，相同的青蒿素含量测定，每次20微升样本数量、内容的测试结果，保留时间的相对标准偏差为1.25，相对标准偏差为0.402，样品回收率测试带一个已知数量的样品，2毫升，共五次，分别为0.5毫升，准确和青蒿素对照品解决方案根据a的色谱条件测定，平均回收率的100.4/9，RSD为0.9，结果如表3所示。

表3青蒿素加样回收试验结果

e、样品含量测定

按上述色谱条件检测青蒿素含量，采用外标法进行定量测定，记录峰面积计算样品含量。本次实验中青蒿样品平均含0.492%青蒿素，相对标准偏差为1.98%(n=5)。5批青蒿素样品中青蒿素平均含量为97.60%，RSD为0.97%(n=5)。

按照上述方法测定并计算上述实施例1-14及对比例1-2的青蒿素提取效率，实验结果见下表4。

表4各实施例青蒿素提取效率

编号	提取率（%）
		实施例1	10.8
实施例2	6.0
		实施例3	6.2
实施例4	10.6
		实施例5	6.1
实施例6	5.9
		实施例7	10.7
实施例8	6.0
		实施例9	6.2
实施例10	4.1
		实施例11	4.3
实施例12	3.2
		实施例13	3.4
实施例14	3.3
		对比例1	2.8
对比例2	1.2

从上表数据可以看出，本发明采用的正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波交替处理的震荡方式，空化作用大幅增强，大大提高了青蒿素的提取效率；尤其是进一步筛选正弦态超声波的频率﹤余弦态超声波的频率﹤变频超声波的频率的超声震荡方式、正弦态超声波的处理时间﹤余弦态超声波的处理时间﹤变频超声波的处理时间以及分别控制正弦态超声处理的温度﹤余弦态超声处理的温度﹤变频超声处理的温度的提取工艺条件，更使得青蒿素的提取效率提升接近一倍，相对于现有技术而言，取得了预料不到的显著技术效果。可见，本发明通过精选最适宜青蒿素提取的超声震荡方式，最大限度地增大振动振幅，增大传质表面积；并且减少驻波造成的死角，产生更强烈的崩溃，具有最大效果的协同作用，最大化的提高了青蒿素的提取产率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）以黄花蒿为原料，粉碎后加入石油醚溶剂混匀，在超声震荡条件下进行提取，得到提取液；所述超声震荡方式为正弦态超声波、余弦态超声波和变频超声波交替进行；

（3）取得到的青蒿素粗品进行多次结晶，即得青蒿素。

2.根据权利要求1所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述正弦态超声波的频率为15～30Hz，功率为100mW/cm²；所述余弦态超声波的频率为20～35Hz，功率为150mW/cm²；所述变频超声波频率为25～40kHz，功率为200mW/cm²。

3.根据权利要求2所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述正弦态超声波的频率﹤所述余弦态超声波的频率﹤所述变频超声波的频率。

4.根据权利要求1～3任一所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述超声震荡处理的时间为40～60min。

5.根据权利要求4所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述正弦态超声处理时间﹤所述余弦态超声处理时间﹤所述变频超声处理时间。

6.根据权利要求1～3任一所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述超声震荡处理的温度为45～60℃。

7.根据权利要求6所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述正弦态超声处理的温度﹤所述余弦态超声处理的温度﹤所述变频超声处理的温度。

8.根据权利要求1所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述黄花蒿与所述石油醚的物料质量比为1:10～20。

9.根据权利要求1所述的利用超声波技术提取青蒿素的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述结晶使用的乙醇的质量浓度为70～90%。