青蒿素的超临界萃取

课 程 综 述

题目：超临界萃取与青蒿素提取

姓　 名： -------

学　 号： -------------

学 院： ------------

专 业： -------------------

2011 年 9 月 00日

超临界萃取与青蒿素提取

摘要：综述超临界 CO2 流体萃取技术并研究了用超临界 CO2 流体萃取法从黄花蒿中提取青蒿素的工艺 ,主要探讨了压力、时间、CO2 流量等因素对产品收率的影响 ,确定了最佳工艺条件 ,并进行了中试放大和工业化试验 ,所得产品质量达药品标准 ,与传统生产工艺 (如汽油法 )相比 ,收率提高了 1.9倍 ,生产周期缩短近 10 0 h,生产成本降低了 447元 / kg

关键词：超临界CO2 萃取，青蒿素，抗疟

超临界流体萃取是利用处于临界温度，临界压力之上的超临界流体具有溶解许多物质的能力的性质，将SCF作为萃取剂，从液体或固体中萃取分离出特定的成分的新型分离技术[1] 由于它具有低能耗、无污染和适合于处理易热分解和易氧化物质的特性，因而在化学工业、能源工业和医药工业中引起广泛的兴趣和应用。

SCF 萃取剂特别是超临界CO2 流体与普通的有机溶剂相比，具有明显的优势。它是环境友好型溶剂，对人畜无害，不污染环境，也不会残留在产品中［2］，而且临界温度（31。1度）和临界压力（7.387MPa）较低，故操作条件相对较温和。由于超临界CO2流体密度接近于液体，因而具有很大的溶解能力，而粘度却接近于气体，其扩散能力又比液体大100倍以上。并且，其溶解能力和选择性很方便的通过改变压力和温度进行调节，萃取速率快，操作时间短，所以一直受到大家的重视。

SFE技术在食品、医药、香料和天然色素等领域的天然物提取分离上的应用研究，一直是SFE技术研究最活跃的领域，受历史和传统习惯的影响，国外这方面的研究主要集中在天然香味物、调味品和天然色素的提取上［3］，而国内则多集中在传统中药的有效成分的

提取上［4］，以适应中药现代化的发展要求。但萃取原理，都是从天然物中提取有效成分，其中，植物精油的提取占据了主导地位。

传统的植物精油或其它有效成分的提取方法，有水蒸气蒸馏法和有机溶剂萃取法。 它们都有明显的缺陷［5，6］。 水蒸气蒸馏法由于温度较高，会引起精油中热敏性成分的热分解和易水解成分的水解。所提取的精油还必需除去所夹带的水分，以防止霉变，延长产品的储存和保质期。有机溶剂萃取法除了面临大量的溶剂筛选工作外，萃取所得产品还必需经过一系列的脱溶剂操作，才能得到最终产品。而且，产品中不可避免的会含有残余的有机溶剂，产品的使用范围受到很大的。大量的实验研究证实SFE技术在天然物提取上优于传统的提取方法［6，7，8］。所以，SFE技术在天然物的提取上有取代上述两种方法的趋势。青蒿素的提取也可以用这种方法。

在过去的十几年中，天然物的SFE无论在技术上，还是在基础理论的研究上，都取得了很大的进展［4］。 葛发欢［9］和萧效良［10］等人对SFE技术在香料工业和医药工业上的应用作过综述，分析了SFE技术在天然物提取上的优势和缺陷。但他们只是对SFE技术在香料工业和医药工业上的各个具体产物提取的情况作了介绍。有关近年来SFE技术提取天然物的实验方法和基础理论的研究进展，未见任何评述。

尽管超临界萃取技术的研究已经进行了二三十年［2］，现在已有工业化的SFE 装置。但仍有许多与之相关的内容有待进一步研究。天然物组分更广泛和更可靠的溶解度数据仍有待测定，有关流体相和固相间的分离因子的数据更是缺乏。 目前，有关SFE 过程设计的可靠资料十分零碎。 描述过程的数学模型和过程模拟的研究才刚刚起步。 萃取后的天然物有效成分的进一步分离问题是SFE 研究中必须面临的新的领域。

虽然工业化超临界设备的投资过高，使该技术风险较大。 但由于该技术与传统的方法相比，在保证产品的纯天然特征和生产过程中不产生污染物排放以及能耗低等方面，具有明显的优势。 所以，在精细化工和制药等生产高附加值产品的行业受到广泛重视。 尽管超

临界技术只是提取分离天然物时的一种选择，对具体的过程也不一定是唯一和最佳的选择。 但是，由于对环境保护的日益重视，而有机溶剂的使用；以及人们对纯天然高附加值产品需求的增加，必将大力促进超临界技术的研究开发向前发展。现在以青蒿素的萃取[12]为例进行简介。

黄花蒿又名青蒿，为菊料艾属植物的全草。它具有抗疟、抗菌、解热、免疫等药理活性。青蒿素是我国科学工作者于70年代从黄花蒿中分离鉴定的含有过氧基团的倍半萜内酯类化合物，治疗恶性疟疾及抗氯喹株疟疾等疾病具有高效、速效、低毒等特点，是我国得到国际承认的唯一抗疟新药[11]。以青蒿素为原料衍生而成的蒿甲醚、青蒿酯钠、还原青蒿素、蒿乙醚等也具有较高的抗疟效果。青蒿素结构中有一过氧基团，传统的溶剂提取法由于经过长时间的提取和浓缩，易使青蒿素破坏损失，收率降低，且要浓缩大量的有机溶剂，易燃易爆，污染大，提取周期长，成本高。

1、材料

菊科艾属植物黄花蒿的干燥全草，来自云南植物药厂或广西本林县，粉碎成10~20目备用，青蒿素标准品（中国药品生物制品检定所）。

2、SFE-CO2实验方法与步骤

基本流程如下：CO2钢瓶——冷却系统——高压泵——萃取釜——分离器（分离柱和解析釜）——冷却系统（循环）

将黄花蒿全草粉碎，装入萃取釜，将CO2冷却后由高压泵加压到预定压力，选择所要求的萃取温度、压力、分离温度、分离压力和CO2流速，通过釜和分离柱进行一级或分级解析分离，到达所选时间后，出料并进行质量分析。粗品用稀乙醇简单重结晶并进行产品质量分析。

3、结果

3．1压力

压力是影响青蒿素提取的最关键因素，提取青蒿素应采取二级分离，最佳压力为：萃取压力18 MPa,分离器Ⅰ压力14MPa ，分离器Ⅱ压力为 6 MPa

3．2温度

温度是青蒿素提取的又一重要影响因素。其影响较为复杂，与萃取压力有关。它对青蒿素提取的影响存在两种趋势：当萃取压力高于14MPa时，随温度的升高，产品收率逐渐增加，当超过40度时，又逐渐下降；萃取压力低于14MPa时，随温度升高，产品收率呈降低趋势。实验结果证明，最佳的萃取温度为40度，分离器Ⅰ温度为60度.，分离器Ⅱ温度为50度。

3．3萃取时间

青蒿素的SFE-CO2循环萃取一开始便有青蒿素分离。从工业化的角度，较适宜的提取时间为5h.

3．4 流量

随着CO2流量为每小时10~20kg较为适宜。

4、工业化试验结果与常规汽油法的比较

结果表明，SFE- CO2萃取工艺与旧工艺相比有较多优点，最突出是青蒿素的平均收率比旧工艺提高了1．9倍，总制造成本降低约447元/kg，全流程提取时间由120h缩短约100h.还可节约能源、劳动力和大量的有机溶剂!特别是汽油。

参考文献：

［1］张定安，陆志禹，时钧.超临界流体及超临界萃取.南京化工学院学报，1992,14(2):79-93.

［2］杨基础，王涛.环境友好的可调性溶剂：超临界和近临界流体沈忠耀［A］. 第3 届全国超临界流体技术及应用研讨会论文集［C］.西安：2000.1-6.

［3］ Kerrola K.Literature review:isolation of essential oils and flavor compounds by dense carbon dioxide.Food Rev Int,1995,11(4):7-573.

［4］陈开勋，郑岚，刘博，等.从3届全国超临界流体技术学术及应用研讨会看我国超临界流体技术的研究及发展［A］.等.第3届全国超临界流体技术及应用研讨会论文集［C］. 西安：2000.7-13.

［5］肖崇厚.中药提取鉴定原理［M］.上海：上海科技出版社；1983

［6］Scalia S ,Giuffreda L,Pollado P.Analytical and preparative supercritical fluid extraction of chamomile flowers and its comparison with conventional methods.J Pharm Biomed Anal,1999,21(3):9-558.

［7］ 曾健青，李迎春，刘莉玫.香附的超临界二氧化碳萃取研究［J］. 化学工程，2001.29(4):11-13

［8］ Simandi B,Sass-Kiss A,Czukor B,et al.Pilot-scale extraction and fractional separation of onion oleoresin using supercritical cabon dioxide.J Food Eng,2000,46(3):183-188.

［9］ 葛发欢，李菁，王海波，等.超临界CO2流体萃取技术在天然产物提取及药物分析中的最新研究进展和前景. 中药材，1995,18(1):316-319

［10］ 萧效良，甘海涛，戚东林..超临界萃取技术提取中药物有效成分［J］.化工进展，2001,20(5):7-9.

[11] 葛发欢, 张镜澄, 陈列, 等。黄花蒿中青蒿素的超临界CO_2流体提取工艺研究，中国医药工业杂志2000