從青蒿素重結(jié)晶廢料中回收青蒿素的方法

周源凱，萬凌云，韋樹根，潘麗梅，付金娥

(1.廣西仙草堂制藥有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545400；2.廣西壯族自治藥用植物園，廣西 南寧 530023)

青蒿為菊花科植物黃花蒿(Artemisia annua L.)的干燥地上部分[1]，其提取物青蒿素( Artemisinin ) 是我國發(fā)現(xiàn)的第一個植物化學(xué)藥品，也是中國唯一被世界衛(wèi)生組織（WHO）認(rèn)可的按合成藥研究標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的中草藥提取物，是世界衛(wèi)生組織明確規(guī)定取代奎寧的抗瘧疾原料藥[2]。對青蒿素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，可合成出一系列活性更高的青蒿素衍生物，如雙氫青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚等[3]。青蒿素及其衍生物除能抗瘧疾外，還有抗腫瘤、抗自身免疫病、抗艾滋病、抗血吸蟲病等作用[4]。目前對青蒿素提取的研究很多，如柱層析提取法[5]、超臨界CO2萃取法[6]、超聲或微波輔助的浸泡提取法[7-8]、有機(jī)溶劑浸泡法[9]等，但這些方法僅限于實(shí)驗(yàn)室。工業(yè)上青蒿素的提取溶劑為汽油，提取工藝一般為汽油提取-硅膠過柱分離-濃縮結(jié)晶-粗品乙醇重結(jié)晶，進(jìn)而獲得青蒿素。粗品乙醇重結(jié)晶后的廢母液中仍含有部分青蒿素，但由于含水分、油脂、蠟質(zhì)等雜質(zhì)較多，導(dǎo)致青蒿素?zé)o法分離，多數(shù)廠家將其作為廢料處理。

廣西仙草堂制藥有限責(zé)任公司是我國目前最大的一家專門從事青蒿素提取的制藥公司，每年的青蒿素產(chǎn)量60 多t，青蒿素粗品重結(jié)晶過程中產(chǎn)生的多次結(jié)晶母液，每月達(dá)300 多kg?，F(xiàn)有工藝尚無法對多次重結(jié)晶母液中的青蒿素進(jìn)行回收，只能在回收溶劑后，作為廢料處理，導(dǎo)致了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此，從青蒿素重結(jié)晶廢料中回收青蒿素，已成為青蒿素提取生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

本研究采用了不同的回收方法，對青蒿素重結(jié)晶廢料進(jìn)一步分離，以獲得青蒿素結(jié)晶，并篩選出最佳的回收方法，以提高重結(jié)晶精品的回收率，變廢為寶，提高企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料青蒿素重結(jié)晶廢料(廣西仙草堂制藥有限責(zé)任公司)，青蒿素對照品。

1.1.2 儀器設(shè)備高效液相色譜儀、燒杯、圓底燒瓶，0.038mm 濾布、100L 不銹鋼桶、恒溫水浴鍋、冷凝回收器。

1.1.3 試劑

一級水，色譜純甲醇，優(yōu)級純甲醇、石油醚、95%乙醇、丙酮、石油醚混合溶劑（乙酸乙酯和石油醚比例為1∶33～1∶13 的混合液）、三氯叔丁醇(均為分析純)。

1.2 回收方法

1.2.1 過柱提取法

將100g 重結(jié)晶廢液放入圓底燒瓶中，加入1000mL 石油醚提取溶劑，于恒溫水浴鍋中加熱溶解后，按照青蒿素的生產(chǎn)小試過程，進(jìn)行青蒿素的分離：提取液→40g 硅膠分離柱過柱→石油醚混合溶劑洗脫→洗脫液濃縮→冷卻結(jié)晶。

1.2.2 加熱過濾法

將100g 重結(jié)晶廢液放入圓底燒瓶中，于恒溫水浴鍋中30℃低溫加熱后，用0.038mm 濾布過濾，濾去水分及溶解蠟質(zhì)。剩余沉淀加入1000mL 的95%乙醇溶解后，濃縮至100mL，冷卻至室溫重結(jié)晶。

1.2.3 丙酮萃取法

將100g 重結(jié)晶母液放入圓底燒瓶中，加入1000mL 丙酮溶解，用0.038mm 濾布過濾，濾液用冷凝回收器濃縮至100mL 冷卻結(jié)晶。

1.2.4 石油醚混合溶劑萃取法

將100g 重結(jié)晶廢液放入圓底燒瓶中，加入1000mL 石油醚混合溶劑，于恒溫水浴鍋中加熱溶解萃取3 次。上層萃取液用冷凝回收器濃縮至100mL，冷卻結(jié)晶。

1.2.5 石油醚混合溶劑萃取-兩相結(jié)晶法

將100g 重結(jié)晶母液放入圓底燒瓶中，于恒溫水浴鍋中加熱溶解后，加入500mL 石油醚混合溶劑，攪拌后靜置分層。下層自然冷卻至室溫結(jié)晶，上層溶劑用冷凝回收器濃縮至50mL 后，加入5mL 三氯叔丁醇結(jié)晶助劑，冷卻結(jié)晶。

1.3 青蒿素結(jié)晶純度的測定

1.3.1 青蒿素對照品及結(jié)晶樣品的制備

精密稱取青蒿素對照品及結(jié)晶樣品適量，置于棕色量瓶中，加優(yōu)級純甲醇，制成含試樣250μg·mL 的溶液。定容后將溶液轉(zhuǎn)移至棕色進(jìn)樣瓶中。每個處理設(shè)3 次重復(fù)。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：Agilent Eclipse XDB-C18，5μm，4.6m×250mm；流速1.0mL·min-1；進(jìn)樣體積5μL，柱溫20℃；流動相∶甲醇∶水=70∶30。

蒸發(fā)光檢測器條件：霧化溫度40℃，蒸發(fā)溫度60℃，載氣流速1.0L·min-1。

1.3.3 結(jié)晶度的測定

按照1.3.2 的色譜條件進(jìn)樣，根據(jù)對照品與結(jié)晶樣品的面積比進(jìn)行純度測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 重結(jié)晶廢料母液的初步分析

經(jīng)多次濃縮結(jié)晶后的青蒿素廢料為淡黃色至紅棕色母液，靜置一段時間后，上層為淡黃色黏稠狀稀泥。經(jīng)高效液相色譜初步分析，其中含有10%左右的青蒿素，其余為水、低度乙醇、油脂、蠟質(zhì)等成分。

2.2 不同方法回收青蒿素重結(jié)晶廢料中的青蒿素的比較

考慮到重結(jié)晶廢母液的成分復(fù)雜，青蒿素易溶于丙酮、石油醚等有機(jī)溶劑中，參考相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合車間生產(chǎn)的實(shí)際，擬采用過柱提取、加熱、萃取、結(jié)晶等方法處理回收青蒿素。具體結(jié)果見表1。

從表1 可知，油醚混合溶劑萃取-兩相結(jié)晶法獲得的青蒿素晶體的感官純度最高，回收率也很高，達(dá)76.5%，且方法的可操作性強(qiáng)，簡單易行。丙酮萃取法的回收效果最差，回收液濃縮后，基本無晶體析出。

表1 不同方法從對青蒿素重結(jié)晶廢料中回收青蒿素的比較

2.3 青蒿素結(jié)晶純度的分析

對各方法回收得到的青蒿素結(jié)晶進(jìn)行純度分析，發(fā)現(xiàn)油醚混合溶劑萃取-兩相結(jié)晶法獲得的青蒿素晶體的純度最高，為85%，3 次平行測定的RSD值相對較?。?.95%）。加熱過濾法獲得的青蒿素結(jié)晶的純度最低，僅有25%，3 次平行的RSD 值相對較大（6.68%）。

表2 不同回收方法所得到青蒿素結(jié)晶純度的分析比較

2.4 工藝放大實(shí)驗(yàn)

取10kg 重結(jié)晶廢母液置于100L 不銹鋼罐中，蒸汽加熱溶解呈液態(tài)后，加入5 倍量的石油醚混合溶劑（w/v），攪拌均勻、靜置呈兩相溶液后，冷卻結(jié)晶12h。待晶體析出完全，下層結(jié)晶濾去母液后，取出晶體晾干，得青蒿素晶體。上層溶劑還含有部分青蒿素，取出加熱濃縮后，加入三氯叔丁醇結(jié)晶助劑靜置結(jié)晶，共得青蒿素晶體0.734kg，純度為85%，青蒿素回收高達(dá)73.4%。

3 結(jié)論

青蒿素粗品多次重結(jié)晶濃縮后的母液，主要成分為水和低濃度乙醇，按照理論，冷卻后的青蒿素溶解度極低，絕大部分應(yīng)該析出，母液可以作為廢液處理。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于母液中含有大量的蠟質(zhì)等雜質(zhì)成分，冷卻后與青蒿素形成特殊的黏稠混合物，青蒿素難以分離析出。原因可能是油脂及蠟質(zhì)在原料提取過程中溶于石油醚等低極性溶劑中，在重結(jié)晶多次濃縮后的母液中，有一部分油脂及蠟質(zhì)即使加熱后也不再溶于石油醚等低極性溶劑。在生產(chǎn)過程中，母液的高溫加熱分解，使得部分油脂及蠟質(zhì)發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化。

本研究分別采用過柱提取法、加熱過濾法、丙酮萃取法、石油醚混合溶劑萃取法、油醚混合溶劑萃取-兩相結(jié)晶法等方法，從青蒿素重結(jié)晶廢料中進(jìn)一步分離青蒿素，從回收率、成本、可操作性等方面，綜合評價工藝的優(yōu)劣性。結(jié)果表明，兩相混合溶劑結(jié)晶法可以有效地從青蒿素重結(jié)晶生產(chǎn)的廢母液中回收青蒿素，回收率在70%以上，所得的青蒿素晶體較好，純度可達(dá)85%以上。目前本方法已成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。按照廣西仙草堂制藥有限責(zé)任公司正常生產(chǎn)時每月產(chǎn)生280kg 重結(jié)晶廢母液，平均每桶處理后得到20kg 青蒿素計算，每年可回收青蒿素200kg 以上，可以大大節(jié)約生產(chǎn)成本，提高公司整體的經(jīng)濟(jì)效益。