一种超声波辅助提取黄花蒿植物中青蒿素的工艺新方法.pdf

本发明涉及利用超声波提取黄花蒿植物中青蒿素的工艺新方法。该方法采用正交实验设计，通过筛选提取过程多个技术参数，得到以黄花蒿植物的茎叶为材料，80％乙醇，料液比(Kg∶L)1∶15-17。采用它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：35kHz；提取方式：间隔2min，作用一次，作用时间3min，总提取时间30min；温度：40℃；气升式搅拌；提取液超滤，滤液等体积30-60℃石油醚超声萃取。条件为：它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：30kHz；萃取方式：超声连续作用10min，总萃取时间15min；温度：25℃；气升式搅拌；醚萃取液活性碳脱色，减压浓缩，冷却结晶，50％乙醇重结晶。依上述方法，黄花蒿植物中青蒿素提取率97.25％。

权利要求书
1.  超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法具有提取效率高，溶剂用量少，快速和稳定的特点。其原理是利用超声波振动增加溶剂进入植物细胞的渗透性，强化被提取物在植物细胞与提取介质间的传质速率。另外，超声波振动产生空化气泡形成剪切力，气泡崩溃时形成局部冲击波和高速射流能使植物细胞破裂，加速细胞内容物的释放。本发明中通过正交实验设计方案，选择和优化超声波强度、发生方式、作用时间、溶剂类型与组成、体系温度和搅拌方式等提取与萃取参数，提高了目标化合物提取效率和选择性。本方法操作步骤是：以黄花蒿植物的茎叶经60℃烘干24h，粉碎机粉碎，过筛得60-80目粉末。装入超声提取釜中(超声波中药提取仪：中国宁波振国制药设备制造有限公司，型号：TCLX200)进行物料超声提取，加入80％乙醇，料液比(Kg∶L)1∶15-17，混合。超声发生方式：它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：35kHz；提取方式：间隔2min，超声作用一次，超声作用时间3min，总提取时间30min；提取温度：40℃；搅拌方式：气升式搅拌；提取液超滤，等体积30-60℃石油醚超声萃取。超声萃取条件为：超声发生方式：它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：30kHz；萃取方式：超声连续作用10min，总萃取时间15min；提取温度：25℃；搅拌方式：气升式搅拌；醚萃取液活性碳脱色，减压浓缩，冷却结晶，50％乙醇重结晶。目标化合物青蒿素含量采用高效液相色谱法(高效液相色谱仪：德国KNAUER，型号：SY-400K)分析。色谱柱Diamonsil C18(4.6×250nm，5μm)，检测波长260nm，流动相：甲醇-醋酸缓冲溶液(0.01mol/L)＝6∶4，柱温：25℃，流速：1.0ml/min，进样量：20μl，标准物质外标法定量。依上述方法，黄花蒿中青蒿素提取率97.25％，溶剂均可回收利用。

2.  根据权利要求1所述的超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法，其超声发生方式条件特征为它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；

3.  根据权利要求1所述的超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法，其提取材料条件特征为黄花蒿植物的茎叶经60℃烘干24h，粉碎机粉碎，过筛得60-80目粉末

4.  根据权利要求1所述的超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法，其提取方法条件特征为超声波功率：1000W；超声频率：35kHz；提取方式：间隔2min，超声作用一次，超声作用时间3min，总提取时间30min；提取温度：40℃；搅拌方式：气升式搅拌；

5.  根据权利要求1所述的超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法，其醚萃取方法条件特征为超声波功率：1000W；超声频率：30kHz；萃取方式：超声连续作用10min，总萃取时间15min；萃取温度：25℃；搅拌方式：气升式搅拌；

6.  根据权利要求1所述的超声波辅助提取黄花蒿中青蒿素的工艺方法，其提取效率特征为黄花蒿中青蒿素提取率97.25％，溶剂均可回收利用。

说明书一种超声波辅助提取黄花蒿植物中青蒿素的工艺新方法
一、技术领域
本发明涉及中药有效成分提取新技术，具体涉及利用超声波辅助从黄花蒿植物中高效提取青蒿素的工艺新方法。
二、背景技术
提取的化学意义是用适宜的溶剂和适当的方法，将所需目标组分尽可能完全的从样品材料中溶浸出来，避免或减少有害组分或其他杂质的提出。从植物中提取化学成分作为药用，在祖国传统医药学中已有近5000年的历史。传统提取方法按照提取过程对能量需求方式的不同可以分为两大类。一类是加热提取法，主要有煎煮提取法、回流提取法和索氏提取法等不同方式；另一类是浸泡提取法，主要有浸渍提取法和渗漉提取法两种。传统提取方法存在着提取时间长、工艺繁复、效率低、工业污染大和对目标化合物提取无选择性等缺陷。
超声提取与萃取技术是利用超声振动增加溶剂进入植物细胞的渗透性，强化被提取物在两相介质之间的传质速率。超声波振动还能产生空化气泡，气泡剧烈运动对细胞形成强大的剪切力，特别是气泡崩溃时形成局部冲击波和高速射流作用，能使植物细胞破裂，加速细胞内容物的释放。超声波提取与萃取可在较低温度范围内进行(20-50℃)，能有效防止植物中目的成分降解，对提取与萃取物具有高的选择性，作用时间短，目标化合物纯度和得率均较高。规模化工业生产过程从传统工艺向超声提取与萃取工艺改造设备投资少。超声波提取与萃取技术将会成为中药提取过程中最重要的核心技术手段。
青蒿素(Artemesinin)是我国科学家在1971年首次从菊科植物黄花蒿(Artemisia annuaLinn)提取出的具有新型结构的倍半萜内酯。分子式为C15H22O5，结构式如下：

纯青蒿素为无色针状晶体，熔点150-153℃，比旋光度[α]D+75°至+78°(无水乙醇)，味苦，易溶于苯、氯仿、乙酸乙酯、丙酮和冰醋酸，能溶于乙醇、甲醇、乙醚和热石油醚。青蒿素由于具有过氧桥和缩醛结构，对酸碱不稳定，对强碱极不稳定，热至熔点以上即迅速分解。青蒿素具有十分优良的抗疟作用，包括对氯喹有耐性的恶性疟原虫感染。青蒿素是我国唯一按照西药标准研发的中药，是当前公认的治疗疟疾最有效、最安全的药物，被世界卫生组织称为“治疗疟疾的最大希望”。
目前，从黄花蒿植物中提取青蒿素的方法基本上有三大类，它们分别是传统化学溶剂浸提法、超临界流体提取法和微波提取法。这几类提取工艺在工业应用中都存在着一些缺陷。具体而言，化学溶剂浸提法的缺点是能源、原材料消耗量大，提取效率低，工业污染排放量大等(例如，CN1092073A方法所述)。超临界流体提取法虽然在提取效率上得到了改进，但是该类方法要求的设备复杂，需要CO2气体泵、压缩泵、热交换器等设备，并需在一定的压力(提取压力为8-32兆帕，解析压力为4-8兆帕)下进行，使得这种提取方法工业应用成本很高。另外，超临界提取溶剂选择范围很窄，也限制了这一技术方法的应用(例如，CN1095381A方法所述)。微波提取法克服了上述两种方法中的一些缺陷，但提取过程中微波的热效应会导致提取物中某些热敏性组分降解，特别是青蒿素具有热不稳定性，影响提取物生物活性和提取效率，限制了该方法的工业应用(例如，CN1281859A方法所述)。本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，通过利用超声波提取与萃取的特点，提供从黄花蒿植物中快速、高效地提取青蒿素的新工艺方法。即，提供一种可以取代现有工艺过程的简单、易行、高效、快速、成本低，废液排放量少的新方法，生产线工艺流程见附图。
三、发明内容
本发明是采用正交实验设计方案，通过筛选超声波提取与萃取过程中超声波强度、超声发生方式、作用时间、作用方式、溶剂类型、体系温度和搅拌方式等技术参数，获得快速、准确、高效、经济的从黄花蒿植物提取青蒿素的新工艺方法。
本发明采用的超声波辅助提取技术从黄花蒿植物提取青蒿素的工艺方法与已有提取技术相比，具有以下优点和卓著的效果：
①不需高温，能耗低：超声波提取中药材的最佳温度为20℃-50℃，对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用，不会破坏热敏性药物的生理活性。同时，可大大降低能耗。
②缩短提取时间：超声波强化中药提取通常在20-40min即可获得最佳提取率，提取时间较传统方法可缩短8-10倍以上，提高了设备处理量和效率。
③适应性广：超声波提取中药材不受药材有效成分极性、分子量大小等的限制，适用于很多种类中药材有效成分的提取。
④提取药液杂质少，有效成分易于分离、纯化。
⑤操作简单易行，设备维护保养方便。规模化工业生产过程从传统提取工艺向超声提取工艺改造设备投资较少。
四、具体实施方式
获得的最佳技术方案为：
以黄花蒿植物的茎叶经60℃烘干24h，粉碎机粉碎，过筛得60-80目粉末。装入超声提取釜中(超声波中药提取仪：中国宁波振国制药设备制造有限公司，型号：TCLX200)进行物料超声提取，加入80％乙醇，料液比(Kg∶L)1∶15-17，混合。超声发生方式：它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：35kHz；提取方式：间隔2min，超声作用一次，超声作用时间3min，总提取时间30min；提取温度：40℃；搅拌方式：气升式搅拌；提取液超滤，等体积30-60℃石油醚超声萃取。超声萃取条件为：超声发生方式：它激式超声发声装置，径向振动柱状换能器；超声波功率：1000W；超声频率：30kHz；萃取方式：超声连续作用10min，总萃取时间15min；提取温度：25℃；搅拌方式：气升式搅拌；醚萃取液活性碳脱色，减压浓缩，冷却结晶，50％乙醇重结晶。目标化合物青蒿素含量采用高效液相色谱法(高效液相色谱仪：德国KNAUER，型号：SY-400K)分析。色谱柱Diamonsil C18(4.6×250nm，5μm)，检测波长260nm，流动相：甲醇-醋酸缓冲溶液(0.01mol/L)＝6∶4，柱温：25℃，流速：1.0ml/min，进样量：20μl，标准物质外标法定量。依上述方法，黄花蒿中青蒿素提取率97.25％，溶剂均可回收利用。