CN108299459B - 一种聚乙二醇类溶剂提取青蒿素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乙二醇类溶剂高效提取青蒿素的方法，其特征在于，在20～70℃并伴有辅助传质手段的条件下，利用聚乙二醇、或聚乙二醇与其他溶剂的混合物为提取剂从青蒿叶中清洁提取青蒿素，得提取液；将提取液通过大孔树脂吸附、解吸得到青蒿素粗品，继续通过重结晶或柱层析手段提纯得到青蒿素。本发明采用不挥发、生物相容性好的聚乙二醇类溶剂提取青蒿素，提取量高、操作简便、易于工业化生产，为解决青蒿素提取过程中溶剂易挥发、易燃易爆、高毒性引起的环境污染和安全问题提供了有效解决方法。

Description

一种聚乙二醇类溶剂提取青蒿素的方法
技术领域
本发明涉及天然产物提取领域，具体涉及一种高效提取青蒿素的方法。
背景技术
青蒿(Artemisia annua L.)是青蒿素的主要来源，是治疗由疟原虫(Plasmodiumgenus)所引起疟疾的一种有效天然药物。19世纪70年代，屠呦呦教授及其研究团队在中国传统药用植物分离出一种带有双氧桥键的倍半萜酯化合物，取名青蒿素(Artemisinin,QHS)。青蒿素具有十分有效的抗疟疾功效，具有速效、低毒、安全等特点，被世界卫生组织誉为最有效的抗疟疾药物。青蒿素不仅对疟疾有很好的治疗效果，近年的研究发现其在抗菌、抗寄生虫、抗肿瘤、治疗糖尿病、治疗红斑狼疮、增强免疫力等方面也有一定药理作用。因此，有关青蒿素的理化性质、提取分离及检测方法、药理作用以及合成方法等方面的研究引起了全球科研工作者的广泛兴趣，并取得了较大进展。
目前，青蒿素的传统商业生产方法主要是通过有机溶剂从青蒿叶中分离。所用有机溶剂包括石油醚、己烷、乙酸乙酯、氯仿等。其中，石油醚被认为是提取青蒿素最有效溶剂，是目前青蒿素规模化生产的主要提取剂。虽然石油醚工艺所涉及工艺操作简便、易于工业化，但该类溶剂易挥发、易燃易爆，带来严重环境污染的同时也增加了生产过程的安全隐患。一些新型的溶剂，如：含氟烃类四氟乙烷、四氟丙烯等低沸点溶剂，不仅可以定向提取青蒿叶中的青蒿素，还可使溶剂清洁高效地与产品分离；超临界CO2提取技术可以增大青蒿素的提取率，且CO2安全无毒，产品无溶剂残留，提取过程绿色清洁；离子液体及其水溶液，如：N,N-二甲基乙醇胺辛酸盐([DMEA][Oct])、双二甲氧基胺双三氟甲磺酰胺盐([BMOEA][NTf2])、1-甲基-3-乙基咪唑溴盐([Emim]Br)-H2O等，具有不易燃易爆、不易挥发、性质可调等优点，英国Bioniqs公司开展了离子液体提取青蒿素的相关研究，发现[DMEA][Oct]和[BMOEA][NTf2]的萃取效果较优；还有一些研究对东晋葛洪的医学名著《肘后备急方》中的青蒿水提取法进行研究，获得可观提取率。但是上述萃取剂都存在各自的缺点，如：价格昂贵、溶剂残留等(氟化烃类溶剂、离子液体等)，设备要求高、工艺复杂(超临界CO2)，提取率低(水等)，因此尚未有相关工艺的工业化报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种提取青蒿素的方法，其包括如下步骤：
在20～70℃并伴有辅助传质手段的条件下，利用聚乙二醇、或聚乙二醇与其他溶剂的混合物为提取剂从青蒿叶中清洁提取青蒿素，得提取液；将提取液通过大孔树脂吸附、解吸得到青蒿素富集液，继续通过重结晶或柱层析手段提纯得到高纯度青蒿素。本发明所采用的聚乙二醇可高效清洁地提取青蒿素；超声、微波等促进传质技术可缩短提取时间，节约能源；大孔树脂吸附纯化常温下可操作，低能源消耗和溶剂挥发，相比减压蒸馏分离更加节能环保。
本发明提供一种高效提取青蒿素的方法，该方法所采用的提取剂可以有效解决现有青蒿素提取工艺中溶剂易挥发、毒性大、环境污染严重等问题，该方法所用的提取剂安全低毒、生物相容性好、挥发性低，相应工艺能耗低、操作简便、易于工业化，可用于青蒿素绿色安全的规模化生产，实现青蒿资源的高效利用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种提取青蒿素的方法，其包括如下步骤：
S01：在20～70℃并伴有辅助传质手段的条件下，利用聚乙二醇、或聚乙二醇与其他溶剂的混合物为提
取剂从青蒿叶中清洁提取青蒿素，得提取液；
S02：将提取液通过大孔树脂吸附、解吸得到青蒿素富集液，继续通过重结晶或柱层析手段提纯得到青
蒿素。
具体地，步骤S01中，所述含有青蒿素的植物原料为青蒿素叶，优选地，青蒿叶粒径为20～80目。优选地，提取时间为5min～2h，更优选地，所述提取时间为20～40min，温度为20～60℃。所述强化传质方式可以是加热搅拌、超声波或微波辅助。优选地，所述超声功率100～250W，超声频率20～60kHz，微波功率100～1200W。
进一步，所述提取溶剂为聚乙二醇(PEG)，聚乙二醇平均分子量为100的，下述写为PEG-100，以此类推。所用聚乙二醇为PEG-100、PEG-200、PEG-300、PEG-400、PEG-600、PEG-1000、PEG-2000、PEG-4000、PEG-6000、PEG-10000中至少一种或几种的混合物。提取剂亦可以是聚乙二醇与常规溶剂的混合物，常规溶剂可以为水、甲醇、氯仿、丙酮、乙酸乙酯、甲苯等中的一种或几种的混合物。优选的，所述聚乙二醇的平均分子量为100～1000，原因为低分子量的聚乙二醇粘度低，与青蒿叶的混合更加充分。
步骤S02中，具体地，采取大孔树脂对所述含有青蒿素的提取液进行吸附以富集青蒿素，优选地，所述吸附重复进行2～4次。并用常规有机溶剂将吸附有青蒿素的大孔树脂进行脱附，得到含有青蒿素的富集液，所述大孔树脂为AB-8,D101,H103,X-5等型号中的一种或多种，用于脱附的有机溶剂为乙酸乙酯、乙腈、氯仿中的至少一种。
步骤S02中，用柱层析或重结晶的方法进一步精制得到高纯度青蒿素。其中，所用重结晶溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯中至少一种。
柱层析具体操作为：吸附有青蒿素的树脂用有机溶剂解吸后得到青蒿素富集液，将硅胶经烘干预处理后干法装入层析柱，压紧。加入洗脱剂(正己烷和乙醚体积比为8:2)，经柱层析后得到高纯度青蒿素产品。重结晶具体操作为：将解吸后得到的青蒿素富集液温度降到10℃左右，重结晶析出固体，过滤，重复上述过程，重结晶两次后得到高纯度青蒿素。
本发明所用提取剂挥发性小，损耗小，生物相容性好，安全无毒，工艺流程操作简便，提取率高且易于工业化，结合超声、微波等传质辅助手段可令本方法具有节约能源、环境友好等优势。
实施例1
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入20毫升PEG-200，50℃超声提取20分钟，功率125W，频率20kHz，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率95％。
2)将所得青蒿素提取液用AB-8大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的AB-8大孔树脂用50℃热甲醇淋洗脱附，10℃低温冷却重结晶，离心分离后得到青蒿素粗品。将青蒿素粗品按照上述方法重结晶2次，得到青蒿素产品的纯度为97.1％。
实施例2
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入20毫升PEG-300，50℃超声提取30分钟，功率150W，频率20kHz，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率93％。
2)将所得青蒿素提取液用H103大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的H103大孔树脂用50℃热乙醇淋洗脱附，10℃低温冷却重结晶，过滤分离后得到青蒿素粗品。将青蒿素粗品按照上述方法重结晶2次得到纯度96.8％的青蒿素产品
实施例3
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入20毫升PEG-400，50℃超声提取30分钟，功率175W，频率20kHz，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率92％。
2)将所得青蒿素提取液用D101大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的D101大孔树脂用50℃热乙醇淋洗脱附，10℃低温冷却重结晶，过滤分离后得到青蒿素粗品。将青蒿素粗品按照上述方法重结晶2次得到纯度96.9％的青蒿素产品
实施例4
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入20毫升PEG-600水溶液(质量比为1:1)，50℃超声提取40分钟，功率175W，频率20kHz，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率90％。
2)将所得青蒿素提取液用D101大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附一次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的D101大孔树脂用50℃热乙醇淋洗脱附，10℃低温冷却重结晶，离心分离后得到青蒿素粗品。将青蒿素粗品按照上述方法重结晶2次得到纯度97.0％的青蒿素产品
实施例5
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入20毫升PEG-200，50℃超声提取30分钟，功率125W，频率20kHz，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率95％。
2)将所得青蒿素提取液用X-5大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的X-5大孔树脂用50℃热甲醇淋洗脱附，10℃低温冷却重结晶，离心分离后得到青蒿素粗品。将青蒿素粗品按照上述方法重结晶2次得到纯度98.3％的青蒿素产品
实施例6
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入30毫升PEG-200，采用微波辅助提取过程，功率500W，提取10min，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率93％。
2)将所得青蒿素提取液用AB-8大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过抽滤的方式进行固液分离得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的AB-8大孔树脂用50℃热甲醇淋洗脱附，淋洗液过硅胶柱层析可得纯度97.0％的纯品。
实施例7
1)取干燥粉碎并过40目筛的青蒿叶粉末1克，加入30毫升PEG-400，50℃超声提取30分钟，采用超声-微波耦合辅助提取过程，超声功率150W，微波功率350W,提取10min，经过滤后得到青蒿素提取液，提取率96％。
2)将所得青蒿素提取液用D101大孔树脂按照液固比为5:1(mL/g)吸附三次，通过离心的方式进行固液分得到吸附有青蒿素的大孔树脂。
3)将吸附有青蒿素的D101大孔树脂用50℃热甲醇淋洗脱附，淋洗液过硅胶柱层析可得纯度97.5％的纯品。
表1.本发明方法与传统溶剂的提取效果对比
Figure BDA0001599009830000041
Figure BDA0001599009830000051
本发明采用中国科学院近代物理研究所重离子辐照获得青蒿新品种，青蒿素含量0.8～1.7％。
将石油醚索氏提取方法得到的青蒿素含量作为100％，提取率大于100％说明所采用提取方法比索氏提取具有更高提取率，本方法的提取率高于索式提取18％。
以上所述，仅为本项发明的具体实施步骤，但是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提取青蒿素的方法，其特征在于，在20～70℃并伴有辅助传质手段的条件下，利用聚乙二醇为提取剂从青蒿叶中清洁提取青蒿素，得提取液；将提取液通过大孔树脂吸附、解吸得到青蒿素富集液，继续通过重结晶或柱层析手段提纯得到高纯度青蒿素。
2.根据权利要求1所述的青蒿素提取方法，其特征在于，所述聚乙二醇的重均分子量为100～1000。
3.根据权利要求1所述的青蒿素提取方法，其特征在于，所述辅助传质手段为搅拌、超声波、微波强化中的至少一种。
4.根据权利要求 3所述的青蒿素提取方法，其特征在于，所述超声的功率为100～250W，所述微波的功率100～1200W。
5.根据权利要求1所述的青蒿素提取方法，其特征在于，所述过程中提取完成后先采用过滤或离心的方式进行固液分离，得到提取液，再向提取液中加入大孔树脂进行吸附，其中，所述大孔树脂为AB-8、D101、H103、X-5型号中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的青蒿素提取方法，其特征在于，将提取液通过大孔树脂吸附后，用有机溶剂进行解吸得到青蒿素富集液，其中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的青蒿素提取方法，其特征在于，所述青蒿叶的粒径为20～80目，所述青蒿叶和提取剂的质量比为1:5～1:40，提取时间为5min～6h。
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