阅读说明：本技术 一种壳聚糖功能膜强化青蒿素纯化分离的方法 (Method for enhancing purification and separation of artemisinin by chitosan functional membrane ) 是由 王慧 曹莹莹 张迎 张永强 张锁江 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种壳聚糖功能膜强化青蒿素纯化分离的方法,在含有青蒿素和蜡油的浸膏中加入萃取剂得到萃取液,在所述萃取液中加入壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜,分离纯化获得青蒿素。所述壳聚糖功能膜或改性的壳聚糖功能膜可以吸附所述萃取液中的蜡油,蜡油被吸附之后易与青蒿素分离,从而获得高纯度的青蒿素,同时所述壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜的制备方法简单、原料丰富且无毒无害。本发明还可以减少获得青蒿素产品过程中所需的结晶次数和结晶时间,是一种高效的纯化分离方法。(The invention relates to a method for reinforcing purification and separation of artemisinin by using a chitosan functional membrane. The chitosan functional film or the modified chitosan functional film can adsorb wax oil in the extraction liquid, the wax oil is easy to separate from artemisinin after being adsorbed, and therefore high-purity artemisinin is obtained. The invention can also reduce the crystallization times and the crystallization time required in the process of obtaining the artemisinin product, and is a high-efficiency purification and separation method.)

一种壳聚糖功能膜强化青蒿素纯化分离的方法

技术领域

本发明涉及天然产物提取领域，具体涉及提取青蒿素的方法，尤其涉及一种壳聚糖功能膜强化青蒿素纯化分离的方法。

背景技术

青蒿素(Artemisinin or Qinghaosu，QHS)是一种新型倍半萜内酯药物，来源于植物黄花蒿(Artemisia annua L.)，被世界卫生组织称为“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”。它能够直接杀伤疟原虫，对治疗氯喹恶性疟疾具有速效、低毒的特点。此外，近年研究发现青蒿素还具有抗血吸虫、抗肿瘤、治疗糖尿病、黑热病、红斑狼疮等药理作用。因此，有关青蒿素的理化性质、提取分离及检测方法、药理作用以及合成方法等方面的研究也引起了全球科研工作者的广泛关注。

目前工业上生产青蒿素主要以黄花蒿为原料，经过传统的有机溶媒提取分离法，即采用有机溶剂如乙醇、丙酮等对黄花蒿进行提取，得到提取液后，再经过大孔树脂或硅胶柱分离结晶得到青蒿素纯品。黄花蒿成分复杂，青蒿素含量低，仅为0.1～1％，浸提过程中蜡油会伴随青蒿素进入浸提液，给后续纯化分离带来困难。现有的大孔树脂或硅胶柱分离结晶分离纯化的方法存在过程繁琐、硅胶再生能耗高、分离效率低等问题，因此开发高效青蒿素纯化分离新方法是获得绿色生产工艺的必需。

CN102219790A公开了一种青蒿素绿色提取工艺，该提取工艺包括原料的干燥处理、青蒿素的初制以及青蒿素的精制。该方法提供的分离纯化工艺产品回收率高、纯度高且晶型质量高，同时解决了青蒿素在提取过程中受热分解而影响收率的问题，但是该方法中青蒿素的初制与精制步骤中都需要结晶15～20小时，工艺流程耗时长，严重影响了生产效率；而且其中使用硅胶柱进行纯化，使得青蒿素的收率较低。

CN107383047A公开了一种醇醚类溶剂高效提取青蒿素的方法，该方法以醇醚类溶剂为提取剂，在温和条件下从青蒿干叶中提取青蒿素，将提取液于50～70℃下真空旋蒸或利用第二溶剂进行反萃取后旋蒸，得到富集青蒿素的提取膏；提取膏经有机溶剂溶解后，通过重结晶或柱层析等分离过程得到高纯度的青蒿素。同时，本发明可以较容易地分离回收醇醚溶剂并循环使用。本发明采用不挥发、低毒性的醇醚类溶剂萃取青蒿素，操作简便、易于工业化生产。然而该方法并在分离时仍然需要重结晶两次以上，分离步骤较为复杂。

因此，如何简化制备青蒿素的工艺流程，快速分离青蒿素与黄花蒿植物中的其他成分，提高分离纯化效率，是目前工业化生产青蒿素的过程中急需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明采用壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜为吸附剂吸附蜡油，抑制结晶过程中蜡油与青蒿素的共析出，快速分离青蒿素与蜡油，强化青蒿素的纯化分离过程，实现了青蒿素的高效纯化分离。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种壳聚糖功能膜强化青蒿素纯化分离的方法，在含有青蒿素和蜡油的浸膏中加入萃取剂得到萃取液，在所述萃取液中加入壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜，分离纯化获得青蒿素。

本发明采用壳聚糖功能膜或改性壳聚糖膜为吸附剂吸附蜡油，蜡油被吸附之后易与青蒿素分离，简化青蒿素的纯化分离过程，提高青蒿素产品的纯度。

作为本发明一种优选的技术方案，所述含有青蒿素和蜡油的浸膏与壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜质量比为1:(0.03～0.5)，例如可以是1:0.03、1:0.05、1:0.1、1:0.2、1:0.25、1:0.3、1:0.4或1:0.5。

作为本发明一种优选的技术方案，所述分离纯化的步骤包括搅拌和结晶。

优选地，所述搅拌时间为0.5～6h，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h。

优选地，所述搅拌温度为30～60℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃。

优选地，所述结晶时间为1～10h，例如可以是1h、1.5h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h。

优选地，所述结晶温度为4～25℃，例如可以是4℃、8℃、10℃、15℃、18℃、20℃、23℃或25℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述萃取剂为甲醇水溶液。

优选地，所述甲醇水溶液中甲醇的体积浓度为50～70％，例如可以是50％、55％、60％、65％、68％或70％。

优选地，所述含有青蒿素和蜡油的浸膏与甲醇水溶液的固液比为1g:(7～10)mL，例如可以是1g:7mL、1g:7.5mL、1g:8mL、1g:8.5mL、1g:9mL、1g:9.5mL或1g:10mL。

优选地，所述萃取剂萃取的时间为0.5～1.5h，例如可以是0.5h、0.8h、1h、1.2h或1.5h。

优选地，所述萃取剂萃取的温度为50～55℃，例如可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃或55℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述壳聚糖功能膜制备方法包括步骤如下：将壳聚糖粉末溶于酸，搅拌溶解后倒入制膜容器，干燥，再用碱性溶液浸泡，洗涤至中性，干燥获得所述壳聚糖功能膜。

作为本发明一种优选的技术方案，所述壳聚糖功能膜制备方法中，所述酸为乙酸。

优选地，所述乙酸的体积浓度为1～3％，例如可以是1％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、2.8％或3％。

优选地，所述壳聚糖粉末与酸的固液比为1g:(30～100)mL，例如可以是1g:30mL、1g:40mL、1g:50mL、1g:60mL、1g:70mL、1g:80mL、1g:90mL或1g:100mL。

优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液。

优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.5～1M，例如可以是0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M或1M。

优选地，所述浸泡的时间为0.5～1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.8h、0.9h、或1h。

作为本发明一种优选的技术方案，所述改性壳聚糖功能膜的制备方法包括步骤如下：将正硅酸乙酯和烷基三甲氧基硅烷加入溶剂中，搅拌，加入所述壳聚糖功能膜，再加入氨水和水混合溶液搅拌后用醇洗涤，干燥获得改性壳聚糖功能膜。

作为本发明一种优选的技术方案，所述改性壳聚糖功能膜制备方法中，所述烷基三甲氧基硅烷为C₈～C₁₈正构烷基三甲氧基硅烷，例如可以是正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷，优选为正辛基三甲氧基硅烷。

优选地，所述正硅酸乙酯和烷基三甲氧基硅烷的体积比为1:(1～3)，例如可以是1:1、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.8或1:3。

优选地，所述正硅酸乙酯和溶剂的体积比为1:(12～20)，例如可以是1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20。

优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或叔丁醇中的任意一种或两种以上的组合，优选为乙醇。

优选地，所述氨水的质量浓度为25～28％，例如可以是25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％或28％。

优选地，所述氨水和水体积比为1:(2～7)，例如可以是1:2、1:3、1:4、1:5、1:6或1:7。

优选地，所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或叔丁醇中的任意一种或两种以上的组合，优选为乙醇。

作为本发明一种优选的技术方案，所述含有青蒿素和蜡油的浸膏的制备方法包括如下步骤：将黄花蒿叶与浸提剂搅拌，抽滤后得到浸提液，蒸发所述浸提剂，获得所述含有青蒿素和蜡油的浸膏。

优选地，所述的浸提剂为石油醚、正己烷、***、乙酸乙酯或氯仿中的任意一种或两种以上的组合，优选为石油醚。

优选地，所述黄花蒿叶与浸提剂的固液比为1g:(8～10)mL，例如可以是1g:8mL、1g:8.5mL、1g:8.8mL、1g:9mL、1g:9.5mL或1g:10mL。

作为本发明一种优选的技术方案，在含有青蒿素和蜡油的浸膏中加入体积浓度为50～70％甲醇水溶液，所述浸膏与甲醇水溶液的固液比为1g:(7～10)mL，50～55℃萃取0.5～1.5h后分离得到萃取液，在所述萃取液中加入壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜，所述浸膏与壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜的质量比为1:(0.03～0.5)，30～60℃搅拌0.5～6h，冷却至4～25℃，结晶1～10h，过滤获得青蒿素。

本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明采用壳聚糖功能膜或改性壳聚糖功能膜为吸附剂吸附蜡油，抑制结晶过程中蜡油与青蒿素的共析出，强化青蒿素的纯化分离过程；

(2)本发明所用壳聚糖功能化膜制备简单，比表面积大，且吸附蜡油后方便与青蒿素分离；

(3)本发明可减少获得青蒿素产品过程中所需的结晶次数和结晶时间，是一种高效的纯化分离方法。

附图说明

图1为实施例1的产品HPLC检测结果图。

图2为对比例1的产品HPLC检测结果图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

在以下实施例中，含有青蒿素和蜡油的浸膏使用如下方法制备：将100g黄花蒿叶与800mL石油醚加入到圆底烧瓶中，于55℃搅拌2h，趁热抽滤，得到浸提液，蒸发溶剂后获得浸膏。

在以下实施例中，壳聚糖功能膜使用如下方法制备：将0.3g壳聚糖粉末溶于10mL的3％乙酸中，25℃搅拌4h，倒入塑料培养皿干燥，之后用50mL 0.5M氢氧化钠水溶液浸泡0.5h，再用去离子水洗至pH为7.0，真空干燥即可获得壳聚糖功能膜。

在以下实施例中，均采用液相色谱仪(LC-20AT,Shimadzu,Japan)测定青蒿素纯度，固定相为C₁₈柱(4.6mm*250mm,5.0μm)，流动相为乙腈和水，乙腈与水的体积比为55:45，流速为1.0mL/min；柱温箱温度25℃，检测波长为210nm。

实施例1

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，25℃结晶1h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱如图1所示，出峰时间为14.048min，青蒿素纯度为98.4％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法为：将5mL正硅酸乙酯和5mL正辛基三甲氧基硅烷加入85mL乙醇中，正硅酸乙酯和乙醇体积比为1:17，搅拌0.5h；加入0.1g壳聚糖功能膜之后快速加入含有5mL氨水和35mL水的混合溶液，实验中所用氨水的质量浓度为28％，室温搅拌4h，用乙醇洗涤，真空干燥获得改性壳聚糖功能膜。

实施例2

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.03g壳聚糖功能膜，50℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，HPLC检测得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.041min，纯度为86.8％。

实施例3

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中10℃结晶1h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.079min，青蒿素纯度为100％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相同。

实施例4

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶3h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.121min，青蒿素纯度为99.7％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相同。

实施例5

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.089min，青蒿素纯度为99.7％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相同。

实施例6

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，4℃结晶1h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.056min，青蒿素纯度为90.5％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相同。

实施例7

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.05g C₈改性壳聚糖功能膜，50℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.048min，青蒿素纯度为89.0％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比区别仅在于加入含有5mL氨水和20mL水的混合溶液，其余条件与实施例1相同。

实施例8

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，50℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.070min，青蒿素纯度为94.7％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别仅在于加入含有5mL氨水和20mL水的混合溶液，其余条件与实施例1相同。

实施例9

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.3g C₈改性壳聚糖功能膜，50℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.056min，青蒿素纯度为97.2％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别仅在于加入含有5mL氨水和20mL水的混合溶液，其余条件与实施例1相同。

实施例10

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，50℃搅拌4h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.037min，青蒿素纯度为91.3％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别仅在于加入含有5mL氨水和20mL水的混合溶液，其余条件与实施例1相同。

实施例11

将1g浸膏溶于10mL 50％的甲醇水溶液中，50℃搅拌1.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，30℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.012min，青蒿素纯度为97.6％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别为所用乙醇的体积为100mL，其余条件与实施例1相同。

实施例12

将1g浸膏溶于10mL 50％的甲醇水溶液中，50℃搅拌1.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，40℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.053min，青蒿素为93.9％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别为所用乙醇的体积为100mL，其余条件与实施例1相同。

实施例13

将1g浸膏溶于10mL 50％的甲醇水溶液中，50℃搅拌1.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.2g C₈改性壳聚糖功能膜，60℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.052min，青蒿素纯度为89.4％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别为所用乙醇的体积为100mL，其余条件与实施例1相同。

实施例14

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再加入0.03g C₁₈改性壳聚糖功能膜，50℃搅拌2h后置于低温恒温槽中，10℃结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱得到与实施例1相似的出峰位置，出峰时间为14.026min，青蒿素纯度为90.3％。

其中，改性壳聚糖功能膜的制备方法与实施例1相比，区别仅在于使用十八烷基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯反应，其余条件与实施例1相同。

对比例1

将1g浸膏溶于7mL 70％的甲醇水溶液中，55℃搅拌0.5h，过滤后获得含有青蒿素和蜡油的萃取液，再置于低温恒温槽中，10℃下结晶5h，过滤，50℃烘干，所得产品的HPLC图谱如图2所示，所得产品杂质较多，青蒿素的出峰时间为14.100min，纯度为77％。

结合实施例2与对比例1分析可知，壳聚糖功能膜也能够吸附萃取液中的蜡油，同时，结合实施例2与实施例14分析可知，改性壳聚糖功能膜对萃取液中蜡油的吸附效果优于未改性的壳聚糖功能膜，使用改性的壳聚糖功能膜可以得到纯度更高的青蒿素。

结合实施例5与对比例1分析可知，在所述萃取液中加入改性壳聚糖功能膜之后，经过相同的结晶温度与结晶时间之后，实施例5得到的青蒿素的纯度高于对比例1，说明改性壳聚糖功能膜能够吸附萃取液中的蜡油，减少蜡油与青蒿素的共析出，提高青蒿素产品的纯度。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。