全 文 ：时 10-DAB, bacca tinⅢ的含量也相应上升。通过动
力学分析 ,确定花生四烯酸在紫杉醇生物合成途径
上的作用位点在 10-DAB之前。
如果在细胞培养的对数期后期加入三种作用位
点不同的诱导子 ,分别提高紫杉醇合成途径上三个
阶段的反应速度 ,从而解除紫杉醇合成途径的多重
限速步骤 ,提高紫杉醇合成代谢途径的代谢通量 ,结
合释放与反应分离偶合技术 ,就可以大幅度提高紫
杉醇产量。
参 考 文 献
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( 1999-09-08收稿 )
青蒿素提取条件研究△
中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室 (北京 100080)
赵　兵 　王玉春　吴　江* * 　闭静秀　欧阳藩
摘　要　以干青蒿叶末为原料 ,分别用乙醚、氯仿、正己烷、石油醚 ( 30℃～ 60℃ )搅拌提取青蒿素 ,结果表明石油
醚是较适宜的提取介质。对石油醚提取青蒿素的工艺条件 ,如温度、时间、溶剂量及搅拌速度等进行了较系统研究 ,
确定了较佳的工艺操作条件。
关键词　青蒿素　青蒿　提取工艺
Studies on the Extraction Processes of Artemisinin
　　 Sta te Key Labo rato ry o f Biochemical Eng ineering , Institute of Chemica l Metallurg y , Chinese Academy of Sciences
( Beijing 100080)　 Zhao Bing , Wang Yuchun, Wu Jiang , Bi Jingx iu and Ouyang Fan
Abstract　　 Powdered dry leaves of Artem isia annua L. w ere ex t racted wi th ether, chlo roform , n-
hexane and petroleum ether ( 30℃～ 60℃ ) under sti rring. Results showed tha t pet roleum ether w as the
best solv ent o f choice. The major condi tions fo r the ex t raction, such as temperature, duration of
ex t raction, amount o f so lv ents used and the rota tional v elo city of sti rring w ere studied to arriv e a t an
optimal ex t raction condi tion.
Key words　　 artemisinin　 Artemisia annua L.　 ex t raction processes
　　青蒿 Artem isia annua L. 中含有多种药用成
分 ,它们具有抗菌、抗寄生虫、解热以及促进免疫等
作用 ,且毒性极低 ,无副作用。青蒿素是含有过氧基
团的倍半萜内酯 ,对脑型及抗氯喹恶性疟疾有特殊
疗效。 我国及世界各国科学家在青蒿素化学结构的
基础上开发出一系列衍生物 ,其药效大大提高 [1～ 3 ]。
青蒿中药用成分提取方法主要有:水蒸气蒸馏
法 [4, 5 ] ,有机溶剂提取法 [6～ 8 ] ,超临界流体提取 [ 9, 10]
等。目前青蒿药用成分提取收率低是造成资源浪费
的重要原因。大规模生产中 ,挥发油主要采用水蒸气
蒸馏提取 ,减压蒸馏分离 ;非挥发性成分主要采用有
机溶剂提取 ,柱层析及重结晶分离。尽管进行了一些
其它提取分离方法研究 ,如超临界萃取 ,但由于存在
投资大等问题未能用于大规模生产 [11 ]。
青蒿药用成分多为胞内产物 [12 ] ,提取时有效成
分从胞内释放 ,扩散进入提取介质的快慢是影响过
程提取率和操作成本的主要因素。 如果在提取设备
·421·中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　 2000年第 31卷第 6期
Addrees: Zh ao Bing, State Key Laborato ry of Bioch emical Engin eering, Ins ti tu te of Ch emical Metal lurgy, Chines e Acad emy of Sciences ,
Beijing赵　兵　男 ,博士 ,生化工程专业 ,副研究员 ,主要从事植物天然产物、海藻多糖等提取新技术及工艺设备研究 ;此外还进行了大规模植物细胞、组织及器官培养、代谢调控生产天然药物研究。 现负责海洋“八六三”有关海藻多糖提取新技术研究项目 ( 819-Q-15) ,进行国家“九 . 五”攻关重点项目“植物细胞大规模培养生产青蒿素” ( 96-C02-03-02)研究 ,申请专利 10项 ,已获专利权 5项 ,在国内外发表论文 50余篇。
* * 北京轻工业学院九八届毕业生。△国家“九 . 五”科技攻关项目 ( 96-C02-03-02)
设计中采用生化反应工程原理提高传质性能 ,仍有
可能在改进现有设备及工艺的基础上大大提高回收
率以及经济效益。
1　原料、设备及分析方法
1. 1　实验原料: 四川酉阳干青蒿叶末 ,将经过筛选
的青蒿叶置于烘箱中 40℃烘烤 3 h后取出 ,用瓷乳
钵研磨至粉状 ,过筛 ,制成青蒿叶粉 ,储于干燥器中
备用。
1. 2　主要试剂: 青蒿素标准品为 Sigma Chemical
Co. , 2℃储存。试剂均为 A R。
1. 3　仪器分析: 紫外分光光度法 [13 ] , Beckman
DU 7500紫外 -可见光分光光度计。
2　实验及标准曲线测定
2. 1　冷浸提取:准确称取青蒿样品 1 g置纸筒中 ,
置于反应器中 ,加入石油醚浸泡 ,每 24 h更换一次
溶剂 ,提取至溶剂无色。
2. 2　搅拌提取: 称取青蒿样品 1 g ,置于反应器中 ,
加入一定量体积的溶剂 ,设定并保持温度恒定 ,进行
搅拌提取。
2. 3　样液处理: 提取结束时 ,将提取液冷却至室温
后 ,抽滤 ,滤液置于分液漏斗中 ,加入 2% NaOH溶
液洗去碱溶性部分 ,弃去下层碱液后 ,以蒸馏水洗涤
至中性。经水洗后的提取液置于圆底烧瓶中 55℃减
压蒸馏 ,得到含青蒿素的浸膏 ,再以 95%乙醇溶解
浸膏 ,并定容于 50 mL容量瓶中备测。
2. 4　标准曲线的制备: 精确称取 80℃干燥至恒重
的青蒿素标准品 10 mg置 100 mL容量瓶中 ,用
95%乙醇稀释至刻度。 分别吸取 0, 2, 4, 6, 8, 10 mL
于 50 mL容量瓶中 ,以 95%乙醇补充至 10 mL,补
加 0. 2% NaOH溶液至刻度 ,置 ( 50± 1)℃水浴中反
应 30 min,流水冷却至室温。 在 292 nm处测吸光
值。标准曲线的线性回归相关系数为 0. 999。青蒿素
浓度 C可按下式计算:
C= 1. 05138×A+ 0. 0105983( mg /50 mL)
2. 5　样品溶液的测定:吸取样液 2 mL于 20 mL容
量瓶中 ,补充 95%乙醇至 4 mL后 ,加入 0. 2%
NaOH溶液至刻度。 50℃水浴中反应 30 min后取
出 ,流水冷却至室温。292 nm处测吸收峰。青蒿素提
取量 M及提取回收率 E的计算式如下:
M= C÷ 50×Vs× n÷ W0　 ( mg /g )
E= M÷ M0× 100%
其中: Vs= 20 mL,被测样品体积 ; n= 25,稀释
倍数 ; W0= 1 g,原料用量 ; A-吸光度 ; M -青蒿素提
取量 , mg /g; M0-原料青蒿素含量 , mg /g。
3　实验结果及讨论
3. 1　实验条件的选择: 实验分别对提取介质、原料
粒度以及原料中青蒿素含量进行了研究。
3. 1. 1　溶剂选择:不同溶液对青蒿中青蒿素以及其
它成分的溶解度不同 ,本组实验分别以 60 m L乙
醚、氯仿、正己烷、石油醚 ( 30℃～ 60℃ )为溶剂 ,在
50℃水浴下搅拌提取 2 h ,紫外吸收谱图测定结果
如表 1所示。从表观上看 ,氯仿和乙醚的吸光度均较
高 ;石油醚、正己烷的吸光度则较小。从四种溶剂提
取产物的紫外吸收图谱可以明显看出乙醚和氯仿在
波长 200～ 240 nm之间有很强的杂质峰。其中氯仿
提取产物中杂质峰最强 ,乙醚次之 ,此两种溶剂的杂
质峰远远大于石油醚。正己烷虽然杂质峰较弱 ,但提
取率较石油醚低。考虑到乙醚及氯仿的挥发性、刺激
性气味和正己烷回收温度较高 ,超过了 60℃ ,而青
蒿素在温度超过 60℃以后则过氧桥结构被很快破
坏 ,完全失去药效 ,所以 4种溶剂中石油醚为较适宜
的溶剂。
3. 1. 2　原料粒度的影响:据研究认为 [ 12]青蒿素主
表 1　不同溶剂提取物紫外扫描结果
溶剂 波长 nm /吸收峰值
氯仿 205 /1. 5878　　 211 /0. 8057　　 217 /0. 8053　　 231 /0. 7789　　 292 /0. 7365
正己烷 202 /0. 2706　　 209 /0. 2354　　 216 /0. 2058　　 235 /0. 2090　　 292 /0. 4240
石油醚 211 /0. 3669　　 218 /0. 3520　　 225 /0. 3481　　 292 /0. 5161
乙醚 202 /0. 7777　　 208 /0. 5002　　 214 /0. 4754　　 220 /0. 4822　　 292 /0. 6570
要存在于植物细胞的腺体中 ,属于胞内次级代谢产
物。提取介质首先从原料颗粒外部扩散进入颗粒内
部和细胞内溶解青蒿素 ,由于内外青蒿素浓度差异 ,
青蒿素再扩散进入主体溶液 ,因而原料颗粒大小对
提取效率存在影响。不同粒度对提取影响结果如表
2所示。 显然粒度超过 60目以后 ,粒度影响逐渐不
明显。因为过细的原料不仅增加原料预处理成本 ,而
且还会给后续的液 -固分离带来困难 ,实验操作过程
中选 60目为宜。
3. 1. 3　原料青蒿素含量测定:采用索氏提取法 ,对
原料进行平行测定 ,结果如表 3所示。
3. 2　搅拌提取的单因素实验:实验中分别对提取时
间、温度、溶剂量及搅拌速度等因素的影响进行了研
究。下述讨论中若无特别说明原料粒度为 60目 ,提
·422· 中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　 2000年第 31卷第 6期
表 2　原料粒度的影响
粒度 (目 ) 10 20 40 60 100
提取量 M ( mg /g) 3. 55 4. 36 5. 69 5. 82 5. 97
提取收率 E(% ) 48. 6 59. 6 77. 8 79. 6 81. 7
表 3　原料青蒿素含量测定
提取时间 ( h) 12 24 48 平均
M 0( mg /g) 7. 23 7. 32 7. 38 7. 31
取时间均为 2 h,提取温度均为 50℃ ,溶剂量为 60
m L,搅拌速度为 800 r /min。
3. 2. 1　提取时间对提取率的影响:不同提取时间结
果如表 4所示。提取开始随时间的延长 ,提取率显著
表 4　提取时间的影响
提取时间 (min) 15 30 60 120 180 240
提取量 M( mg /g ) 2. 28 3. 51 5. 24 5. 99 5. 84 5. 70
提取收率 E(% ) 31. 2 48. 0 71. 7 81. 9 79. 9 78. 0
上升 ,提取时间在 2 h达到最高。此后 ,时间增加 ,提
取率无显著增加。 这可能是由于青蒿素中具有对热
不稳定的过氧基团 ,而长时间的加温搅拌可能会导
致青蒿素的缓慢分解。
3. 2. 2　温度对提取率的影响:分别以不同温度提取
2 h,提取结果如表 5。可见温度上升到一定高度时 ,
表 5　温度的影响
温度 (℃ ) 30 35 40 45 50 55 60
提取量 M( mg /g ) 1. 91 2. 65 3. 56 5. 06 5. 87 4. 85 3. 57
提取收率 E(% ) 26. 1 36. 3 48. 7 69. 2 80. 3 66. 4 48. 8
提取率开始下降 ,原因是由于高温导致青蒿素的分
解 ,提取温度控制在 50℃比较适宜。
3. 2. 3　溶剂量对提取率的影响:分别加入不同体积
石油醚 50℃提取 2 h ,结果如表 6所示。经过预实验
证明 ,每 1 g青蒿粉样提取过程中可吸收 12 mL溶
剂左右。在实际分离提取过程中 ,提取残渣中的溶剂
需采用压滤等方法进一步回收。 显然 ,在溶剂量从
20 mL增加到 60 mL时 ,提取回收率增加很快 ,超
过 60 mL以后则变化很慢。
表 6　溶剂量的影响
溶剂量 ( min ) 20 40 60 80 120 160
提取量 M ( mg /g) 3. 27 4. 28 5. 87 5. 89 5. 90 5. 91
提取收率 E(% ) 44. 7 58. 6 80. 3 80. 6 80. 7 80. 9
3. 2. 4　搅拌速度对提取率的影响:以不同搅拌速度
提取 2 h,得到结果如表 7所示。
表 7　搅拌速度的影响
提取时间 ( min) 0 200 400 600 800 1000
提取量 M ( mg /g) 0. 91 2. 76 4. 28 5. 07 5. 92 6. 03
提取收率 E(% ) 12. 5 37. 8 58. 6 69. 4 81. 0 82. 5
　　显然 ,搅拌速度对提取率有显著影响 ,实验条件
下搅拌速度以 800 r /min为宜。 在实验操作中应从
经济性综合考虑选择合适的搅拌速度。
3. 3　不同方法提取产物比较:表 8对不同提取方法
得到提取产物紫外扫描结果进行了比较。同标准样
品比较 ,搅拌提取较索氏提取、室温冷浸提取产品含
杂质量少。这主要是由于强烈的搅拌有效地增加了
表 8　不同溶剂提取物紫外扫描结果
提取方法 波长 nm /吸收峰值
对照品 204 /0. 039　 　 217 /0. 0399　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 292 /0. 2805
搅拌提取 202 /0. 3183　　 208 /0. 3088　　 220 /0. 3211　　　　　　　　　　　　　　　　 292 /0. 500
搅拌提取 202 /0. 3183　　 208 /0. 3088　　 220 /0. 3211　　　　　　　　　　　　　　　　 292 /0. 500
索氏提取 204 /0. 7358　　 210 /0. 7154　　 216 /0. 6483　　 220 /0. 6166　　 226 /0. 6147　　 292 /0. 6462
渗　滤 211 /1. 1364　　 215 /1. 1550　　 224 /1. 1352　　 226 /1. 1085　　 286 /0. 6340　　 292 /0. 6115
青蒿素在提取溶剂中的传质速率 ,大大缩短了提取
时间 ,减少其他成分溶出的机会。不同方法得到的提
取产物紫外吸收光谱中杂质峰的数量及强弱可以作
为判别提取方法的标准之一。
4　结语
对乙醚、氯仿、正己烷、石油醚 ( 30℃～ 60℃ )
为溶剂搅拌提取青蒿素研究表明 ,石油醚是青蒿素
提取较适宜的溶剂。对石油醚提取青蒿素的工艺条
件进行了较系统研究 ,较适宜的提取条件为原料粒
度 60目 ,提取时间 2 h,提取温度 50℃ ,溶剂量 60
m L( 1 g原料 ) ,搅拌速度 800 r /min。本实验结果可
为改进现有青蒿素石油醚提取工艺提供一些依据。
参 考 文 献
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4　屠呦呦 ,等 .药学学报 , 1981, 16( 5): 366
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( 1999-09-12收稿 )
·423·中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　 2000年第 31卷第 6期