青蒿素下脚料功能成分分析及其应用前景

沈昕苒，束成杰，姜洪芳，路露，杨永安，石宝俊,*，马世宏

(1.南京野生植物综合利用研究所，江苏 南京 211111； 2. 英属哥伦比亚大学 加拿大 温哥华 V6T1Z4；3.亿利耐雀生物科技有限公司，江苏 南京 210038；4.南京林业大学 化学工程学院，江苏 南京210037)

青蒿素(Artemisinin)是从植物黄花蒿(ArtemisiaannuaLinn.)茎叶中提取出来的抗疟类药物，是由著名科学家屠呦呦发现的，并因此获得了2015年诺贝尔生理学奖。青蒿素对于疟原虫具有很强的抑制及杀灭作用，因此广泛应用于疟疾治疗。由于青蒿素的发现，世界上数以万计的疟疾病人得到治疗，青蒿素更是作为抗疟疾类药物的主要手段，被世界卫生组织广泛推广。除此之外，青蒿素还具备多种药理作用，例如抗细菌脓毒症、放疗增敏、抗菌增敏等[1]。青蒿素衍生物也被广泛用于疾病治疗，例如二氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯钠等具有抗肿瘤活性[2]。该衍生物不但可单独作用于肿瘤细胞，而且还可以与5-氟脲嘧啶等多种抗肿瘤药物起协同作用，共同作用于肿瘤细胞，达到事半功倍的效果[3]。

由于青蒿素独特的抗疟药性以及复方蒿甲醚药效显著且不易产生抗药性，2004年被世界卫生组织(WHO)列入基本药物名单，并推广到世界范围内[4]。许多商家看准世界卫生组织带来的大量订单，开始大量种植青蒿，导致提取青蒿素的企业迅速增加至100余家[5]。过高的青蒿素供给量致使青蒿素市场饱和，根据市场运行规律，青蒿素的价格也随之下降，许多生产青蒿素的企业因此蒙受了损失。其次，由于青蒿素的发现，疟疾疾病得到有效控制，青蒿素的需求量也在减少。另外，非洲是疟疾的主要流行地区，但是非洲人民普遍生活水平较低，不能负担起对他们而言相对昂贵的抗疟疾药物——青蒿素，导致青蒿素市场容量被过高估计。诸如以上各类因素致使青蒿素市场供大于求，青蒿素产业的利润空间被缩小，因此我们亟需开发青蒿素副产业。青蒿素下脚料是黄花蒿经提取分离出青蒿素后的剩余物，为综合开发黄花蒿的价值，提升青蒿素产业利润，维持整个青蒿素产业的平稳运行，对青蒿素下脚料分离得到挥发油、植物蜡以及叶绿素这三类成分进行研究，并进一步探究其应用前景。

1 材料与方法

1.1 仪器、试剂与原料

气质联用仪，色谱柱：Agilent HP-5MS (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)，工业酒精(南京金庆祥贸易有限公司)，挥发油提取器(南京金庆祥贸易有限公司)，旋转蒸发仪(RE52-AA,上海亚荣生化仪器厂)，多用循环水式真空泵(SHZ-DⅢ，巩义市予华仪器有限公司)，青蒿素下脚料(湖南湘西)。

1.2 试验方法

本试验利用挥发油提取器将挥发油从青蒿素下脚料蒸馏出来。利用叶绿素溶于有机溶剂的特性，采用85%酒精将其从青蒿素下脚料中分离出来，剩余物为植物蜡。利用气相色谱与质谱联用分析青蒿挥发油化学成分及其相对含量。

1.3 试验处理

称取青蒿素下脚料约100 g，测得其质量，将其放置于圆底烧瓶中，加入500 mL水，利用水蒸气蒸馏法将挥发油提取出来。利用此方法直至容器里挥发油不再增加为止，得到挥发油并测其质量。余液趁热倒出，待其冷却后得到固体蜡状物及水。将水倒出，测量固体蜡状物的质量。80℃水浴恒温加热蜡状物使其融化，加入85%酒精250 mL充分搅拌，将叶绿素溶解于酒精中。静置冷却，固液分离。将固体蜡状物，再次加入85%酒精250 mL，使叶绿素溶解于酒精中。随后放入冰箱静置冷却，待蜡析出，再次固液分开。利用旋转蒸发器，将剩余酒精分离出来，剩余物即为叶绿素，最后测定叶绿素质量。

采用气相色谱仪分析青蒿素挥发油中各化学成分，并利用面积归一化法测定其相对含量。

2 结果与分析

重复上述试验过程5次，得到以下试验结果(表1)。将上述5次试验沉淀收集在一起再度离心，并利用酒精将叶绿素提取出来，得到叶绿素质量20.1 g。由以上试验得知，青蒿素下脚料中主要成分为挥发油、叶绿素、植物蜡。经过计算，五次试验挥发油的平均含量为6.02%，最后剩余沉淀平均含量为99.13%，叶绿素平均含量为56.07%。根据计算结果可知，最后剩余沉淀较多，因为通过离心机两次离心，最后剩余沉淀中除了含有植物蜡，仍有部分酒精残余其中。

表1 青蒿素下脚料质量及其主要成分和相对含量

经过气相色谱与质谱联用分析，测得挥发油主要化学成分及相对含量如下表(表2)。

表2 青蒿素精油(挥发油)主要化学成分及其相对含量

3 讨论

根据青蒿素下脚料的提纯分离试验，可以将青蒿素下脚料的主要成分进行再开发，提升青蒿素产业价值，从而提高青蒿素产业利润空间。青蒿素下脚料主要成分为叶绿素、青蒿素精油及植物蜡。

3.1 叶绿素的应用及开发

叶绿素凭借其安全性高、低毒副作用、色调自然、具有营养作用等优点越来越受市场欢迎。对于青蒿素下脚料分离得到的叶绿素，可以开发其食用价值、营养价值等，还可以作为天然着色剂。由于叶绿素是一类具有卟啉类结构的化合物，易溶于各种有机溶剂，性质很不稳定，易受到热、光等条件的影响，因此一般将叶绿素制成铜钠盐进行销售[6]。有关研究表明，叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变等多种药理作用[7]。因此，市场上也出现了有关叶绿素的保健产品，如大麦若叶青汁等。FAO/WHO更是将其合成的叶绿素铜钠盐等多种化合物作为允许使用的植物源天然食用色素，叶绿素得以被广泛应用于食品工业中。经过市场调研，国内叶绿素常见价格在90～150元/500 mL，进口一般在200～500元/500 mL。根据之前的试验，每100 g青蒿素下脚料平均可提取出56.07 g叶绿素，每100 g青蒿素下脚料大约能创造出9～15元额外收入。由此可见，通过对于叶绿素价值的开发，可以在一定程度上提升青蒿素产业的利润空间。

3.2 青蒿精油的应用及开发

根据试验结果可知，青蒿精油中樟脑含量为63.94%，桉树脑也是青蒿素精油的主要成分，其含量为6.03%。樟脑具有局部刺激作用和轻度麻醉作用，临床上樟脑擦剂有镇痛、止痒作用[8]。另外，樟脑还具有兴奋中枢神经系统的作用，可用作强心剂。桉树脑也具有解热、抗炎、抗菌和平喘镇痛等作用，可作为制药工业的原料[8]。除此之外，青蒿素精油本身由于具有较高的樟脑和桉树脑成分，可以加工成为抗菌、消炎、镇痛药物，也可以制成环境驱虫剂等[9]。由于青蒿素精油具有强烈且持久的药草特殊香气，根据轻工部香料工业研究所评定还可以用作调香原料用于调香[10]。因此，开发青蒿素精油可以提升青蒿素产业的收入，促使青蒿素产业更加多元化。

3.3 植物蜡的应用及开发

试验最后剩余沉淀中绝大部分都是植物蜡，其具有较高价值。由于低熔点，植物蜡可被用作唇膏的油脂性基质，可增强皮肤的水合作用，防止水分蒸发，还可以防止唇膏发脆，避免折断。此外，植物蜡对皮肤的亲和作用好，无刺激性，还可以被用来调节唇膏硬度，提高唇膏光泽[11]。除了唇膏，植物蜡还被广泛用于地板蜡、汽车蜡、家具蜡等上光蜡制品的合成。

4 结论

本试验主要利用水蒸气蒸馏法对青蒿素下脚料进行分离提纯，分离得到三种主要成分：叶绿素、青蒿素精油和植物蜡，并采用气相色谱与质谱联用分析青蒿素精油化学成分及其相对含量。利用这三种成分的特殊药理及物理性质，提出这三种成分再开发的可能性。通过对青蒿素下脚料的利用及开发，从而提升青蒿素产业价值，提高青蒿素产业利润空间，促进青蒿素产业多元化。