微波輔助提取青蒿素的研究

韓偉，郝金玉，薛伯勇，葉飛，鄧修

（華東理工大學(xué)化學(xué)工程研究所，上海 200237）

微波輔助提取青蒿素的研究

韓偉，郝金玉，薛伯勇，葉飛，鄧修

（華東理工大學(xué)化學(xué)工程研究所，上海 200237）

微波輔助提取，又稱(chēng)微波萃取，Microw ave Extraction（ME）或Microwave Assisted Ex traction（MAE），它是微波和傳統(tǒng)的溶劑萃取法相結(jié)合后形成的一種新的萃取方法。Ganzler[1]首先在分析化學(xué)制樣技術(shù)中應(yīng)用微波萃取法，此后這方面的研究不斷增加[2～4]。經(jīng)研究表明：微波萃取法具有萃取時(shí)間短、溶劑用量少、提取率高、溶劑回收率高、所得產(chǎn)品品質(zhì)好、成本低、投資少等優(yōu)點(diǎn)[5]。索氏提取法處理物料一般要消耗數(shù)小時(shí)甚至十幾、二十幾小時(shí)，微波萃取法僅需幾分鐘、十幾分鐘即可[6]。后者消耗的有機(jī)溶劑亦不到前者的50%。與超臨界萃取相比，微波萃取儀器設(shè)備比較簡(jiǎn)單、廉價(jià)，而且適應(yīng)面較廣，較少受被萃取物極性的限制[7]。

青蒿素是我國(guó)唯一得到國(guó)際承認(rèn)的抗瘧新藥，也是我國(guó)第一個(gè)以一類(lèi)新藥制劑出口的化學(xué)藥品,它含有過(guò)氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯，對(duì)腦型及抗氯喹惡性瘧疾有特殊療效[8]。目前，青蒿素的研究已引起國(guó)際上的高度重視，而青蒿素提取率低是造成黃花蒿資源浪費(fèi)的重要原因[9]。所以把這種新型萃取方法——微波輔助提取法應(yīng)用于青蒿素是很有研究意義的。

1 原料、設(shè)備及分析方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

桂林集琦香料有限公司提供的干黃花蒿葉。將干黃花蒿葉用粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)篩，制成黃花蒿葉粉，儲(chǔ)于干燥器中備用。

1.2 設(shè)備

微波萃取器一臺(tái)，是國(guó)營(yíng)七七二廠產(chǎn)品經(jīng)改造而成，具有冷凝回流裝置，可以進(jìn)行時(shí)間和溫度調(diào)節(jié)，有空氣鼓泡攪拌裝置。粉碎機(jī)一臺(tái)。恒溫水浴、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、真空泵。

1.3 主要試劑

青蒿素標(biāo)準(zhǔn)品由湖南吉首制藥廠提供，純度99.9996%。乙醇、三氯甲烷、乙醚、60～90℃石油醚，30～60℃石油醚、正己烷、環(huán)己烷等都是分析純。120 #溶劑油購(gòu)于上?；p長(zhǎng)橋油漆商店（中國(guó)石油化工總公司產(chǎn)品），該產(chǎn)品不含四乙基鉛，不加任何添加劑，不含水溶性酸或堿，硫含量低，溶解力強(qiáng)，是一種用途廣泛的有機(jī)溶劑，主要用于橡膠工業(yè)、油漆工業(yè)中，沸點(diǎn)80～120℃，密度653 kg/m3，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：SH 0004—90。6 #抽提溶劑油購(gòu)于上海煉油廠，該產(chǎn)品為無(wú)色透明液體，易燃，易揮發(fā)，不含四乙基鉛，硫含量少，芳烴含量低，是一種用途廣泛的有機(jī)溶劑，常用于提取植物油，也可用于抽提動(dòng)物骨骼中脂肪，沸點(diǎn)60～90℃，密度660 kg/m3，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：SH 0003—90。

1.4 分析方法和儀器

分析方法采用高效液相色譜法（HPLC）[10]。色譜柱：Spherisorb C18 10μ4 .6 mm ×390 mm；流動(dòng)相：0.01mol/L Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液（水∶甲醇=40∶40）；檢測(cè)波長(zhǎng)：260 nm；靈敏度：0 .05 AUFS；流速：1 mL/min；進(jìn)樣10μL。

2 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定

2.1 微波輔助提取

準(zhǔn)確稱(chēng)取黃花蒿樣品大約10 g置于三角燒瓶中，加入6 #抽提溶劑油150 mL，放入微波萃取器中進(jìn)行常壓提取，在空氣鼓泡攪拌狀態(tài)下，接受微波輻射1 min，待揮發(fā)出的溶劑被冷凝回流后，取出用冷水冷卻至室溫，重新放置于微波萃取器中，接受微波輻射，重復(fù)以上步驟直至總輻射時(shí)間累計(jì)到達(dá)設(shè)計(jì)值。

2.2 樣液的處理

提取結(jié)束后，將提取液冷卻至室溫后，抽濾，濾液置于分液漏斗中，加入2%NaOH水溶液洗去堿溶性部分，棄去下層堿液后，以蒸餾水洗滌至中性。經(jīng)水洗后的提取液置于茄形燒瓶中在45℃下減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到含青蒿素的浸膏。稱(chēng)量后，將所有浸膏用95%乙醇溶解，過(guò)濾轉(zhuǎn)移至250 mL量瓶中，取10 mL 于100 mL量瓶中，加入0.2%NaOH溶液40 mL，在50℃恒溫水浴中反應(yīng)30 min后取出，以流水冷卻至室溫后再加入0.08 mol/L醋酸溶液至滿(mǎn)刻度，搖勻。送去做HPLC分析。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

稱(chēng)取標(biāo)準(zhǔn)品100 mg于100 mL量瓶中，以95%乙醇溶解，并稀釋至刻度。分別吸取2 mL、5 mL和10 mL置于100 mL量瓶中，以95%乙醇補(bǔ)充至10 mL，加入0.2%NaOH溶液40 mL，在50℃恒溫水浴中反應(yīng)30 min后取出。流水冷卻至室溫后再加入0.08 mol/L醋酸溶液至刻度，搖勻。配成濃度為0.02 mg/mL，0.05 mg/mL，0.1 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。與樣品同時(shí)進(jìn)行HPLC分析。并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3 結(jié)果及討論

3.1 溶劑的選擇

提取黃花蒿中的青蒿素傳統(tǒng)溶劑大多使用有機(jī)溶劑如醇類(lèi)（甲醇、乙醇）；醚類(lèi)（石油醚）；烷類(lèi)（正己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷、氯仿等）。以上溶劑對(duì)青蒿素有良好的溶解性。因此選用乙醇、三氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、60～90℃石油醚，30～60℃石油醚，120#溶劑油，6#抽提溶劑油8種溶劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（表1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)水乙醇和三氯甲烷明顯不是合適溶劑，因?yàn)樗鼈兲崛〕龃罅拷?，其中絕大部分是雜質(zhì)，加重后續(xù)分離的難度。6#抽提溶劑油得到最大的青蒿素提取率。本文在研究的過(guò)程中采用索氏提取法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以6 #抽提溶劑油為溶劑微波輻射8 min 的提取率（84.01%）較采用相同溶劑的索氏提取法提取6 h的提取率（60.35%）還高出20%以上，同時(shí)，由于6號(hào)抽提溶劑油的價(jià)格便宜，所以選用6 #抽提溶劑油作為微波輔助提取青蒿素的溶劑。

3.2 物料粉碎度的影響

一般情況下，提取平衡是受分子內(nèi)擴(kuò)散控制。實(shí)驗(yàn)以40目，60目，80目，100目，120目的黃花蒿粉為原料，溶劑比是150 mL 120#溶劑油/30 g黃花蒿粉，微波輻射時(shí)間是8 min（每次60 s，共8次），微波功率為650 W。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表結(jié)果可以看出，青蒿素提取率隨物料粉碎度的增加而提高。120目黃花蒿粉末為原料，青蒿素提取率最高。比120目更細(xì)的黃花蒿粉末，會(huì)加大過(guò)濾的難度，并不適用。

3.3 微波輻射時(shí)間的影響

微波輻射時(shí)間對(duì)青蒿素的提取率有很大影響。選用黃花蒿全草粉末10 g，加入6 #抽提溶劑油150 mL，在微波萃取器中進(jìn)行處理。采用空氣鼓泡攪拌，每次1 min，處理8組樣品，其總提取時(shí)間分為2，4，6，8，10，12，14，18 min（表3）。結(jié)果表明：隨著微波輻射時(shí)間的增加，青蒿素的提取率也隨之增大，但最終趨向于恒定。在前10 min 內(nèi)增加趨勢(shì)明顯，10 min以后增大趨勢(shì)緩慢，并在12 min 以后有微弱的下降?？赡苁乔噍锼卦诟邷叵掠蟹纸?，引起提取率微弱下降。所以微波輻射時(shí)間以12 min為宜。

3.4 溶劑比的影響

溶劑比是提取過(guò)程中的一個(gè)重要因素，從傳質(zhì)速率的角度講，主要表現(xiàn)在影響固相主體和液相主體之間的濃度差，即傳質(zhì)推動(dòng)力。溶劑比小，兩相間的濃度差小，從而傳質(zhì)推動(dòng)力小。其次，溶劑比的大小會(huì)影響兩相的混合情況。尤其在攪拌不充分的情況下，會(huì)改變表觀傳質(zhì)系數(shù)，從而影響傳質(zhì)速率。溶劑比的提高必然會(huì)在較大的程度上提高傳質(zhì)推動(dòng)力，但也提高了生產(chǎn)成本及后續(xù)處理的難度，所以溶劑比不宜太高。

準(zhǔn)確稱(chēng)量30 g 黃花蒿粉，分別用120#溶劑油100，150，180，220，240，250，300，350 mL提取其有效成份，微波輻射時(shí)間為8 min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。隨著溶劑比的增大，青蒿素的提取率有明顯的提高。溶劑比大于11.3，結(jié)果較好。實(shí)驗(yàn)中也觀察到，當(dāng)溶劑比較大時(shí)，空氣鼓泡攪拌的狀態(tài)明顯好于溶劑比較小時(shí)。通過(guò)空氣鼓泡攪拌，可以改善提取的產(chǎn)物從固相表面擴(kuò)散進(jìn)入液相主體過(guò)程的兩相傳質(zhì)，即可以減小外擴(kuò)散阻力的影響，提高提取率。

4 結(jié)論

微波輔助提取法適合于提取黃花蒿中的青蒿素。6#抽提溶劑油是微波輔助提取青蒿素的合適溶劑。青蒿素提取率隨物料粉碎度的增加而提高，120目黃花蒿粉末為原料，青蒿素提取最高。隨著微波輻射時(shí)間的增加，青蒿素的提取率也隨之增大,但最終趨向于恒定，在前10 min內(nèi)增加趨勢(shì)明顯，10 min以后增大趨勢(shì)緩慢，并在12 min以后有微弱的下降，微波輻射時(shí)間以12 min為宜。隨著溶劑比的增大，青蒿素的提取率有明顯的提高。溶劑比大于11.3，結(jié)果較好。

摘編自《中成藥》2002年第2期：83～86頁(yè)，圖、表、參考文獻(xiàn)已省略。