求一份黄花蒿中青蒿素的分离纯化研究实验方案

超临界流体萃取青蒿素，作为溶剂的CO2价格低，无毒、不燃，可以循环使用，生产不造成环境污染。CO2萃取青蒿素工艺简单，周期短，操作温度接近常温，青蒿素几乎不发生热裂解等化学变化。通过改变CO2密度和操作参数(萃取压力、温度)，可提高CO2对青蒿素的溶解选择性，萃取物中杂质(蜡状物)含量低，青蒿素提纯精制简单，收率高，产品质量好，有很好的工业应用前景。
1　试验装置与操作
　本试验采用瑞士NOVA公司生产的超临界流体萃取装置，萃取罐容积为4 L。
试验所用的原料为黄花蒿全草，产于广西百色地区，含水率为8%～12%(气干)，青蒿素含量为0.296%。CO2为广西河池化学工业集团公司产品，纯度≥99.5%，含水率≤0.02%，无异味。
黄花蒿草经粉碎筛分后投进萃取罐，从钢瓶出来的CO2经过滤器过滤后由压缩机压缩至设定压力。温度由经过萃取罐夹套的循环水控制并稳定。当萃取罐达到所需压力、温度后，开始循环萃取并计算萃取时间。含有青蒿素的CO2降压后进入分离罐，青蒿素(及杂质)在分离罐分离析出，CO2送入压缩机循环使用。萃取物进行简单的分离精制即得到青蒿素纯品。
2　萃取物处理与分析
2.1　萃取物处理：萃取物从分离罐取出，加数倍量的乙醇溶液在一定温度下溶解，并加粉状活性炭适量，脱色趁热过滤除去活性炭，用少量热乙醇溶液洗涤活性炭3次，洗涤液和过滤液合并，静置，青蒿素即结晶析出，过滤，结晶体用50%乙醇溶液进行重结晶。重结晶体置恒温烘箱中在60℃～70℃下烘干即得青蒿素纯品。
2.2　青蒿素分析
2.2.1　薄层层析(TLC)：将产品与青蒿素标准品进行TLC分析比较，用碘紫外光显色或用过氧化物显色剂(硫氰酸铵0.625g，硫酸亚铁0.875 g，溶解于12 mL蒸馏水中并滴加0.1 mL浓硫酸配制成溶液)［4］喷洒显色，两者的Rf值一致。用60%石油醚(40℃～60℃)和40%混合液为展开剂时，Rf值为0.36。各样品TLC分析均显示单一圆点。
2.2.2　光谱分析：产品经IR、NMR(1H，13C)、MS分析确认青蒿素结构。
2.2.3　质量指标分析：产品质量指标：熔点为152℃～154℃，旋光度［α］25D=+75.3°(c，1.644，氯仿)，含量99.42%。
3　结果与讨论
3.1　黄花蒿草粒度试验：试验表明，适宜的原料粒度能缩短萃取时间，有利于提高青蒿素收率。说明超临界CO2萃取青蒿素的传质过程是受植物细胞内扩散控制的。因此试验原料需预先破碎。本研究均采用粒度为0.2～2 mm的黄花蒿草碎料进行试验。
3.2　青蒿素收率与萃取时间关系：以相同的原料粒度(0.2～2 mm)在相同的萃取温度(333 K)、萃取压力(20 MPa)和CO2循环量(2.0～2.5 kg/h)下，进行萃取时间与青蒿素收率关系试验。试验结果表明，萃取开始时青蒿素收率随萃取时间的延长而增加，当萃取时间达2 h，收率基本达到Z大值，此时延长萃取时间收率增加甚微。因此后面的试验按萃取2 h进行。
3.3　青蒿素收率与萃取压力关系：以相同的原料粒度(0.2～2 mm)在相同的萃取条件下，进行三个萃取温度(308 K，318 K，333 K)的萃取压力与青蒿素收率关系试验。从试验结果看出，在相同的萃取条件下，青蒿素收率随萃取压力的升高而增加。各试验温度在萃取压力达20 MPa时，青蒿素收率基本达到Z大值。
3.4　青蒿素收率与萃取温度的关系：在相同的萃取条件下，在一定的温度内(308K～333K)，青蒿素收率随温度升高而显著提高。如萃取压力为20 MPa时，青蒿素收率308 K时为72.3%，318K时为85.5%，333K时为94.6%。升高萃取温度，有利于青蒿素的超临界CO2萃取。但温度上升，萃取物中杂质含量也随之升高，增加了青蒿素提纯精制的难度，同时温度过高，青蒿素还会发生热裂解等化学变化。因此，萃取温度不宜过高。当萃取温度为333K时，收率已达94.6%，基本达到萃取要求。
4　结论
4.1　用超临界CO2从黄花蒿草萃取青蒿素，其质量传递是受植物细胞的内部扩散控制的。因此，对黄花蒿草必须进行粉碎或预浸泡。
4.2　萃取操作条件对青蒿素收率有很大影响，在一定萃取温度下，提高萃取压力，收率提高。同样，在一定萃取压力下，提高萃取温度，青蒿素收率亦提高。即改变萃取压力、温度可以得到较高的收率，但有个极限值。本研究在Z佳萃取工艺条件下，青蒿素收率大于95%。
4.3　超临界CO2对青蒿素具有良好的溶解性，萃取周期短。通过改变超临界CO2萃取工艺条件，可提高青蒿素的溶解选择性，使提纯精制青蒿素简单、容易，青蒿素产品纯度高、质量好。