黃花蒿中提取與純化青蒿素的研究.pdf

1、青蒿素(Artemisinin)是我國自主開發(fā)的、國際公認(rèn)的抗瘧疾的特效藥,市場需求量大.青蒿素從植物黃花蒿中提取.傳統(tǒng)的方法為有機溶劑提取,存在步驟多、時間長、能耗大、提取率低等不足.近年來新興的超臨界CO<,2>萃取技術(shù)被認(rèn)為是提取高附加值的天然產(chǎn)物的高效潔凈工藝.本文的主要目的是深入研究青蒿素的超臨界CO<,2>萃取工藝,并對超臨界CO<,2>提取物進(jìn)行分離、精制,完善提出的"超臨界CO<,2>萃取一柱層析分離一結(jié)晶精制"的工藝路

2、線,以期為青蒿素的工業(yè)化生產(chǎn)開創(chuàng)一條新路.本文首先建立了青蒿素反相HPLC定量分析方法.該方法先將青蒿素衍生轉(zhuǎn)變成Q260,再進(jìn)行HPLC分析.該分析方法準(zhǔn)確性高、重現(xiàn)性好,適合于植物原料中低含量青蒿素的成批分析.相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1.1﹪,分析的加樣回收率為98.9﹪. 測定了青蒿素在超臨界CO<,2>中的溶解度.建立了一套流動法測定固體溶質(zhì)在超臨界CO<,2>中溶解度的實驗裝置.在10-27 M-Pa,37-65℃范圍內(nèi),青蒿

3、素在超臨界CO<,2>中的溶解度較大,在9.8×10<'-5>到2.7×10<'-3>(:mol/mol)之間.溶解度隨壓力的升高、密度的增大而增大;在低壓范圍內(nèi)(10-18 MPa),低溫有利于青蒿素溶解,而高壓范圍內(nèi)(18-27 MPa),高溫有利于青蒿素溶解.等密度下,溶解度隨溫度的升高而增大.基于分子締合假設(shè),推導(dǎo)出一個適合于固體溶質(zhì)、包含相平衡的四參數(shù)溶解度分子締合模型.用該模型關(guān)聯(lián)了溶解度數(shù)據(jù),平均擬合偏差為4.28﹪.在測

4、定溶解度的基礎(chǔ)上,展開青蒿素的超臨界CO<,2>萃取研究.以高萃取率和高萃取選擇性為目標(biāo),系統(tǒng)地研究了原料顆粒度(40-100目)和含水量(2.5﹪-11.3﹪),萃取壓力(15-30 MPa)、萃取溫度(40-60℃)和CO<,2>密度,CO<,2>流速(0.55-6.24 kg/h·(Kg原料))和萃取時間等工藝參數(shù)對萃取過程的影響.在實驗范圍內(nèi),萃取壓力和溫度越高,青蒿素萃取率越高,萃取選擇性越差;延長萃取時間能提高萃取率,但萃取

5、選擇性變差;原料中的水份能使顆粒骨架溶脹,有利于萃取,但過高的水份會使選擇性下降.優(yōu)化得到了最佳工藝操作參數(shù):萃取壓力20 MPa、萃取溫度50℃,CO<,2>流速為1.00 kg/(h'kg原料),原料顆粒度為60-80目.在以上條件下萃取4 h,萃取率達(dá)到95﹪以上,萃取物中青蒿素含量在15﹪左右.研究了升溫降壓和超臨界吸附兩種解析方式,認(rèn)為升溫降壓比超臨界吸附解析方式更有優(yōu)勢.升溫降壓解析方式較好的條件為:分離釜Ⅰ壓力12.5 M

6、Pa、溫度60℃,分離釜Ⅱ壓力5.0 MPa、溫度60℃.研究表明采用二次萃取的方式不能達(dá)到進(jìn)一步提純青蒿素的目的.根據(jù)小試結(jié)果,初步設(shè)計了超臨界CO<,2>萃取青蒿素的生產(chǎn)工藝流程. 分別采用"熱球"模型和基于質(zhì)量衡算微分方程的模型來描述超臨界萃取過程.在實驗范圍內(nèi),利用質(zhì)量衡算微分方程的模型方程式計算的萃取率與實驗值能夠較好地吻合,最大相對誤差為14.8﹪,最小為1.2﹪.在柱層析一結(jié)晶純化青蒿素的研究中,選擇硅膠作為柱層

7、析吸附劑.30℃下硅膠對青蒿素的飽和吸附量為35.2 mg/g.以正己烷/乙醚=80/20(v/v)作為流動相,青蒿素的Rf值為0.16.在尺寸為①2.0 cm×50 cm的層析柱上,優(yōu)化得到較優(yōu)的操作條件:流量1.5 ml/min,柱溫為25℃,上樣量15.0 mg/g硅膠.經(jīng)過柱層析分離,青蒿素的純度從12.25﹪提高到70﹪左右,收率在88.5﹪以上.吸附劑硅膠經(jīng)溶劑(正己烷/氯仿=60/40(v/v))再生后可以多次重復(fù)使用.柱