从青蒿素重结晶废料中回收青蒿素的方法

周源凯，万凌云，韦树根，潘丽梅，付金娥

(1.广西仙草堂制药有限责任公司，广西 柳州 545400；2.广西壮族自治药用植物园，广西 南宁 530023)

青蒿为菊花科植物黄花蒿(Artemisia annua L.)的干燥地上部分[1]，其提取物青蒿素( Artemisinin ) 是我国发现的第一个植物化学药品，也是中国唯一被世界卫生组织（WHO）认可的按合成药研究标准开发的中草药提取物，是世界卫生组织明确规定取代奎宁的抗疟疾原料药[2]。对青蒿素的结构进行修饰，可合成出一系列活性更高的青蒿素衍生物，如双氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚等[3]。青蒿素及其衍生物除能抗疟疾外，还有抗肿瘤、抗自身免疫病、抗艾滋病、抗血吸虫病等作用[4]。目前对青蒿素提取的研究很多，如柱层析提取法[5]、超临界CO2萃取法[6]、超声或微波辅助的浸泡提取法[7-8]、有机溶剂浸泡法[9]等，但这些方法仅限于实验室。工业上青蒿素的提取溶剂为汽油，提取工艺一般为汽油提取-硅胶过柱分离-浓缩结晶-粗品乙醇重结晶，进而获得青蒿素。粗品乙醇重结晶后的废母液中仍含有部分青蒿素，但由于含水分、油脂、蜡质等杂质较多，导致青蒿素无法分离，多数厂家将其作为废料处理。

广西仙草堂制药有限责任公司是我国目前最大的一家专门从事青蒿素提取的制药公司，每年的青蒿素产量60 多t，青蒿素粗品重结晶过程中产生的多次结晶母液，每月达300 多kg。现有工艺尚无法对多次重结晶母液中的青蒿素进行回收，只能在回收溶剂后，作为废料处理，导致了严重的资源浪费。因此，从青蒿素重结晶废料中回收青蒿素，已成为青蒿素提取生产企业关注的焦点。

本研究采用了不同的回收方法，对青蒿素重结晶废料进一步分离，以获得青蒿素结晶，并筛选出最佳的回收方法，以提高重结晶精品的回收率，变废为宝，提高企业的整体经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料青蒿素重结晶废料(广西仙草堂制药有限责任公司)，青蒿素对照品。

1.1.2 仪器设备高效液相色谱仪、烧杯、圆底烧瓶，0.038mm 滤布、100L 不锈钢桶、恒温水浴锅、冷凝回收器。

1.1.3 试剂

一级水，色谱纯甲醇，优级纯甲醇、石油醚、95%乙醇、丙酮、石油醚混合溶剂（乙酸乙酯和石油醚比例为1∶33～1∶13 的混合液）、三氯叔丁醇(均为分析纯)。

1.2 回收方法

1.2.1 过柱提取法

将100g 重结晶废液放入圆底烧瓶中，加入1000mL 石油醚提取溶剂，于恒温水浴锅中加热溶解后，按照青蒿素的生产小试过程，进行青蒿素的分离：提取液→40g 硅胶分离柱过柱→石油醚混合溶剂洗脱→洗脱液浓缩→冷却结晶。

1.2.2 加热过滤法

将100g 重结晶废液放入圆底烧瓶中，于恒温水浴锅中30℃低温加热后，用0.038mm 滤布过滤，滤去水分及溶解蜡质。剩余沉淀加入1000mL 的95%乙醇溶解后，浓缩至100mL，冷却至室温重结晶。

1.2.3 丙酮萃取法

将100g 重结晶母液放入圆底烧瓶中，加入1000mL 丙酮溶解，用0.038mm 滤布过滤，滤液用冷凝回收器浓缩至100mL 冷却结晶。

1.2.4 石油醚混合溶剂萃取法

将100g 重结晶废液放入圆底烧瓶中，加入1000mL 石油醚混合溶剂，于恒温水浴锅中加热溶解萃取3 次。上层萃取液用冷凝回收器浓缩至100mL，冷却结晶。

1.2.5 石油醚混合溶剂萃取-两相结晶法

将100g 重结晶母液放入圆底烧瓶中，于恒温水浴锅中加热溶解后，加入500mL 石油醚混合溶剂，搅拌后静置分层。下层自然冷却至室温结晶，上层溶剂用冷凝回收器浓缩至50mL 后，加入5mL 三氯叔丁醇结晶助剂，冷却结晶。

1.3 青蒿素结晶纯度的测定

1.3.1 青蒿素对照品及结晶样品的制备

精密称取青蒿素对照品及结晶样品适量，置于棕色量瓶中，加优级纯甲醇，制成含试样250μg·mL 的溶液。定容后将溶液转移至棕色进样瓶中。每个处理设3 次重复。

1.3.2 色谱条件

色谱柱：Agilent Eclipse XDB-C18，5μm，4.6m×250mm；流速1.0mL·min-1；进样体积5μL，柱温20℃；流动相∶甲醇∶水=70∶30。

蒸发光检测器条件：雾化温度40℃，蒸发温度60℃，载气流速1.0L·min-1。

1.3.3 结晶度的测定

按照1.3.2 的色谱条件进样，根据对照品与结晶样品的面积比进行纯度测定。

2 结果与分析

2.1 重结晶废料母液的初步分析

经多次浓缩结晶后的青蒿素废料为淡黄色至红棕色母液，静置一段时间后，上层为淡黄色黏稠状稀泥。经高效液相色谱初步分析，其中含有10%左右的青蒿素，其余为水、低度乙醇、油脂、蜡质等成分。

2.2 不同方法回收青蒿素重结晶废料中的青蒿素的比较

考虑到重结晶废母液的成分复杂，青蒿素易溶于丙酮、石油醚等有机溶剂中，参考相关文献，结合车间生产的实际，拟采用过柱提取、加热、萃取、结晶等方法处理回收青蒿素。具体结果见表1。

从表1 可知，油醚混合溶剂萃取-两相结晶法获得的青蒿素晶体的感官纯度最高，回收率也很高，达76.5%，且方法的可操作性强，简单易行。丙酮萃取法的回收效果最差，回收液浓缩后，基本无晶体析出。

表1 不同方法从对青蒿素重结晶废料中回收青蒿素的比较

2.3 青蒿素结晶纯度的分析

对各方法回收得到的青蒿素结晶进行纯度分析，发现油醚混合溶剂萃取-两相结晶法获得的青蒿素晶体的纯度最高，为85%，3 次平行测定的RSD值相对较小（0.95%）。加热过滤法获得的青蒿素结晶的纯度最低，仅有25%，3 次平行的RSD 值相对较大（6.68%）。

表2 不同回收方法所得到青蒿素结晶纯度的分析比较

2.4 工艺放大实验

取10kg 重结晶废母液置于100L 不锈钢罐中，蒸汽加热溶解呈液态后，加入5 倍量的石油醚混合溶剂（w/v），搅拌均匀、静置呈两相溶液后，冷却结晶12h。待晶体析出完全，下层结晶滤去母液后，取出晶体晾干，得青蒿素晶体。上层溶剂还含有部分青蒿素，取出加热浓缩后，加入三氯叔丁醇结晶助剂静置结晶，共得青蒿素晶体0.734kg，纯度为85%，青蒿素回收高达73.4%。

3 结论

青蒿素粗品多次重结晶浓缩后的母液，主要成分为水和低浓度乙醇，按照理论，冷却后的青蒿素溶解度极低，绝大部分应该析出，母液可以作为废液处理。但在实际生产中，由于母液中含有大量的蜡质等杂质成分，冷却后与青蒿素形成特殊的黏稠混合物，青蒿素难以分离析出。原因可能是油脂及蜡质在原料提取过程中溶于石油醚等低极性溶剂中，在重结晶多次浓缩后的母液中，有一部分油脂及蜡质即使加热后也不再溶于石油醚等低极性溶剂。在生产过程中，母液的高温加热分解，使得部分油脂及蜡质发生了结构变化。

本研究分别采用过柱提取法、加热过滤法、丙酮萃取法、石油醚混合溶剂萃取法、油醚混合溶剂萃取-两相结晶法等方法，从青蒿素重结晶废料中进一步分离青蒿素，从回收率、成本、可操作性等方面，综合评价工艺的优劣性。结果表明，两相混合溶剂结晶法可以有效地从青蒿素重结晶生产的废母液中回收青蒿素，回收率在70%以上，所得的青蒿素晶体较好，纯度可达85%以上。目前本方法已成功应用于实际生产。按照广西仙草堂制药有限责任公司正常生产时每月产生280kg 重结晶废母液，平均每桶处理后得到20kg 青蒿素计算，每年可回收青蒿素200kg 以上，可以大大节约生产成本，提高公司整体的经济效益。