周源凯　万凌云　韦树根　潘丽梅　付金娥

关于青蒿蜡精制的研究

周源凯1万凌云2韦树根2潘丽梅2付金娥2

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

探索青蒿素生产中产生的副产品青蒿粗蜡的精制工艺。根据青蒿蜡在不同溶剂中的溶解度确定萃取溶剂，采用正交试验法确定青蒿蜡的除灰、脱脂精制工艺。选用丙酮为萃取溶剂，经0.1%磷酸水化除灰和丙酮脱脂，可得到纯度大于90%，淡黄色的精制青蒿蜡。该工艺为青蒿蜡的进一步开发应用提供了基础。

青蒿蜡；萃取；精制；除灰；脱脂

引言

青蒿为菊科植物黄花蒿（Artemisia annua L.）的干燥地上部分，其苦、辛，性寒，归肝、胆经，具有清虚热、除骨蒸、解暑热、截疟、退黄之功效。用于温邪伤阴、夜热早凉、阴虚发热、骨蒸劳热、暑邪发热、疟疾寒热、湿热黄疸等之症[1]。青蒿中含有多样化学成分，如倍半萜、二萜、苯丙酸、香豆素、黄酮等类成分，其中以倍半萜为主要化学成分的青蒿素（Artemisinin）是我国医药工作者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[2]，是世界卫生组织明确规定取代奎宁的抗疟疾原料药。目前青蒿素的提取一般采用有机溶剂，如乙醇、丙酮、石油醚等提取，再经硅胶柱层析分离，含青蒿素流份浓缩结晶后进行精制得到青蒿素。不含青蒿素的流份及结晶母液浓缩回收溶剂后得到油脂和蜡质混合物，再用水蒸气蒸馏除去部分油脂冷却得到青蒿粗蜡。

青蒿粗蜡，含有较多的杂质、水分及油脂，颜色为褐色，形态不稳定，较软，熔点较低，室温高时会熔化，因此不能满足市场的及客户的要求，大多作为燃料烧掉，这样既污染环境又浪费资源，因此需要对其进行精制处理。蜡的精制一般要经过除灰（杂）、脱脂、脱色等步骤，其中脱脂工艺是关键。青蒿粗蜡的脱脂工艺参考其他植物蜡的脱脂工艺主要有两种方法：压滤皂化法和溶剂萃取法。前者工艺简单，设备成本低，但成品质量差，并用大量废水排放；后者利用蜡与油脂在有机溶剂中的溶解度差异进行分离，目前常用的溶剂有丙酮、石油醚、苯、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯等，工艺成品质量好、油脂与蜡分离较好，无废水排放[3]。

本实验拟采用溶剂萃取法对青蒿粗蜡进行精制研究，探索青蒿蜡脱脂精制的工艺路线，开发出高纯度的青蒿蜡产品，为青蒿素生产中产生的副产品深加工找到新的方法，提高青蒿素生产的经济效益。

1　材料与方法

1.1　实验材料

青蒿蜡粗品（广西仙草堂制药有限责任公司提供），从青蒿素生产厂分离母液中浓缩得到：褐色、熔点45℃～50℃、皂化值130.35 KOH/g、酸值45.56 KOH/g、碘值110 I2/g。

1.2　实验仪器

电子分析天平（日本岛津公司）、旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、磁力搅拌恒温水浴锅（常州澳华仪器有限公司）、循环水真空泵（上海亚荣生化仪器厂）、真空干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）、显微熔点测电仪（天津市新天光仪器公司）、电炉、真空抽滤瓶、酸碱滴定管（A级）、圆底烧瓶、锥形瓶、冷凝管、胖肚吸管（A级）、量筒、具塞离心管。

1.3　实验试剂

优级纯浓盐酸，乙醇、乙酸乙酯、丙酮、石油醚、丁酮、磷酸、氢氧化钠、硫代硫酸钠、碘化钾、溴化钾、氢氧化钾、三氯甲烷、酚酞、乙醚、淀粉均为分析纯。

1.4　实验方法

1.4.1萃取溶剂的选择

因为青蒿粗蜡中含有大量的青蒿油脂部分，在青蒿粗蜡精制过程中，首先要将这部分油脂除掉以达到提纯的目的。结合溶剂的自身特性，本研究选择乙醇、石油醚、乙酸乙酯、丙酮、丁酮作为萃取溶剂，考察了青蒿粗蜡在不同溶剂和不同温度下的溶解度变化情况。具体实验方法为：取青蒿粗蜡分别加入到100 mL上述溶剂中，在不同温度下搅拌使其溶解，测定其在不同溶剂不同温度下的溶解度。

1.4.2精制工艺步骤

（1）除灰工艺：青蒿粗蜡中含有少量的杂质、水分及其他胶质成分，这些杂质的存在会影响产品的质量，需要在脱脂纯化之前除掉。本研究采用汪云等[4]研究的磷酸水化法的方式进行除杂。本研究以加水倍数、加0.1%磷酸倍数和反应时间为考察因素，采用L9（33）正交试验优化青蒿粗蜡除灰工艺条件。正交试验因素水平如表1所示。

表1　青蒿粗蜡除灰正交试验设计的因素及水平

（2）萃取脱脂工艺：将除灰后的青蒿粗蜡用小刀切成小块，置于烧杯中，以1.4.1筛选出最佳萃取溶剂为溶剂，以料液比（g∶mL）、萃取温度和萃取时间为考察因素，采用L9（33）正交试验优化青蒿粗蜡萃取脱脂工艺条件。正交试验因素水平如表2所示。

表2　青蒿粗蜡萃取脱脂正交试验设计的因素及水平

（3）分离：萃取脱脂后，将上层溶液倾去，再把下层混合溶液倒入真空抽滤瓶中，进行减压过滤。

（4）干燥：将过滤后的湿蜡置于真空干燥箱中，在温度为50℃～55℃、真空度为-0.06 Mpa的条件下真空干燥30 min，即可得到精制青蒿蜡。

1.4.3青蒿蜡的理化常数检测方法

（1）熔点、酸值、皂化值、碘值均参考2020年版《中国药典》四部通则[5]。

（2）纯度的测定 准确称取0.20 g（W0）精制青蒿蜡于具塞离心管中，加入分析纯丙酮10 mL，于30℃浸泡1 h，不时摇动。然后离心分离，倾去丙酮层，继续用丙酮洗涤，离心分离数次，至丙酮层无色为止。烘取丙酮后，于50℃～55℃真空干燥箱中干燥至恒重（W1），按下式计算精制青蒿蜡的纯度：

纯度P=( W0- W1)*100/ W0

2　结果与分析

2.1　青蒿蜡在不同萃取剂不同温度条件下的溶解度比较分析

油脂易溶于有机溶剂中，而青蒿蜡在不同溶剂不同温度下其溶解度各不相同。本研究主要利用青蒿蜡在不同有机溶剂不同温度的溶解度不同将其与油脂分离，进而达到脱脂提纯的目的。从表3可以看出，青蒿蜡在各种溶剂中的溶解度随着温度的升高均呈上升趋势，其中在石油醚中上升趋势最明显，5℃青蒿蜡溶解度为0.36 g/100 mL，55℃溶解度仅为 25.44 g/100 mL；丙酮中变化幅度最小，5℃青蒿蜡溶解度为0.22 g/100 mL ，55℃溶解度仅为1.52 g/100 mL。乙醇、乙酸乙酯和丁酮中青蒿蜡的溶解度位于石油醚和丙酮之间。从而可见丙酮可以作为青蒿粗蜡脱油脂的萃取脱脂溶剂，其可以很好地将青蒿蜡与其中的油脂类物质分离，进而达到青蒿粗蜡提纯目的。

表3　青蒿蜡在不同萃取剂不同温度条件下的溶解度（g/100 mL溶剂）

2.2　最佳除灰工艺

在青蒿粗蜡中加入水和0.1%磷酸之后，加热进行除杂除灰。青蒿粗蜡中含有的杂质及灰分经加热酸化处理后沉入下层水相底部，上层为青蒿蜡层，将青蒿蜡质层分离脱水后得到棕褐色的青蒿粗蜡。由表4可知，影响青蒿蜡除灰的因素主次顺序为：反应时间（C）＞加1%磷酸倍数（B）＞加水倍数（A），反应时间（C）是影响青蒿粗蜡除灰的主要因素，而加水倍数（A）对其影响最小，而加1%磷酸倍数（B）的影响居中。故青蒿粗蜡除灰的最佳工艺组合为A2B1C2，即其最佳除灰工艺条件为：加3倍水、1倍1%磷酸、加热反应时间为60 min。

表4　青蒿粗蜡除杂除灰正交实验结果表

2.3　最佳除灰工艺的验证

在A2B1C2（加水倍数为1∶3，加1%磷酸倍数为1∶1，反应时间为60 min）工艺下进行三次平行试验，青蒿粗蜡除灰得率平均值为95.67%，结果高于正交试验中的任一组合，证明其正交试验结果是可靠的。

2.4　最佳萃取脱脂工艺

本研究所筛选的萃取溶剂中，丙酮的萃取效果最好。但料液比、萃取温度与时间等因素均对丙酮萃取脱脂后青蒿蜡纯度有直接影响。表5为在不同因素下的正交实验结果，主要考察指标为青蒿蜡纯度，同时也考察了其得率、熔点、酸值及皂化值。由表5可知，以青蒿蜡纯度影响为考察值，青蒿蜡脱脂的因素主次顺序为：料液比（A）＞萃取时间（C）＞萃取温度（C），说明影响青蒿粗蜡脱脂的主要因素是料液比。青蒿粗蜡脱脂的最佳提取工艺组合为A1B2C2，即溶剂比为8∶1，萃取温度为30℃、萃取时间为60 min。另外从表4可以看出，脱脂后的青蒿蜡随着纯度的增加，其熔点和皂化值呈逐渐增高趋势，而酸化值和得率却没有明显的规律。

2.5　最佳萃取脱脂工艺的验证

在A1B2C2（溶剂比为8∶1，萃取温度为30℃、萃取时间为60 min）工艺下进行三次平行试验，青蒿粗蜡脱脂提纯率平均值为92.18%，其结果高于正交试验中的任一组合，证明青蒿粗蜡萃取脱脂正交设计结果是可信的。在A1B2C2组合下获得淡黄色精制青蒿蜡，其得率为35.49%，熔点为70.95℃，皂化值为75.53。

表5　青蒿粗蜡除脂正交实验结果

3　讨论

蜡的品种较多，根据来源，蜡分为动物蜡、植物蜡、矿物蜡及合成蜡等。动物蜡有虫蜡、蜂蜡、鲸蜡、羊毛蜡等。植物蜡大致有巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡、甘蔗蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、西蒙德木蜡、漆螬、小冠巴西棕蜡、花旗松蜡等几种。其中前 4种产量较大[6]。植物蜡是由长链脂肪酸和长链脂肪醇形成的酯。其中最常见的酸是软脂酸和廿六酸，最常见的醇是十六醇、廿六醇及三十醇，此外还含有少量游离高级脂肪酸、高级醇和烃[7]。植物蜡为可再生能源，其中大部分含有人体中必须要的脂肪酸，是一种健康绿色环保的自然资源。植物蜡在常温下为固体，理化性质与油脂相似，但更稳定一些，表现在不易酸败、不易皂化、高温时不产生丙烯醛[8]等方面，正是这种稳定性，使其广泛运用于食品、化妆品和医药及其它行业，可作为食品中的塑性剂、抛光剂、添加剂、可食用膜，化妆品和医药的凝胶剂以及涂料中的防水剂和光保护剂等[9,10]，市场应用前景十分广阔。

青蒿蜡作为一种新开发的植物蜡之一，其所占青蒿素下脚料的比例较大，具有较高的利用价值。青蒿蜡的熔点比较低，可作为唇膏的油脂性基质，一方面可以调节唇膏的硬度，防止唇膏发脆易断，另一方面可以增强皮肤的水合作用，防止水分流失，使嘴唇更显光泽[11]。青蒿蜡还有植物蜡的一般特性，也可用于地板蜡、汽车蜡、家具蜡等上光蜡制品的合成以及塑料、橡胶和轮胎生产等方面。

4　结论

本研究建立了一套精制青蒿蜡的工艺，以青蒿素生产中产生的副产品青蒿粗蜡为原料，经过除杂除灰处理后（加3倍水、1倍1%磷酸、反应时间为60 min），以丙酮为萃取剂对青蒿粗蜡进行萃取脱脂，最终确定了青蒿粗蜡的最优萃取脱脂工艺为料液比1∶8，萃取温度为30℃，萃取时间为60 min，在此萃取脱脂工艺下，可得到纯度为92.18%的淡黄色精制青蒿蜡。此工艺可以应用于青蒿素生产过程中所产生的副产品的开发和利用，从而提高青蒿素产业价值，增加青蒿素产业利润空间，促进青蒿素产业向多元化发展。

[1]吴叶宽，李隆云，钟国跃. 青嵩的研究概况[J]. 重庆中草药研究，2004(2): 58 -65.

[2]陈毅平，牛晓静，陈双英. 继承和发扬相结合-中药青篙的研究过程与启迪[J]. 时珍国医国药，2008，19(9): 2159-2161.

[3]罗嗣良，葛庆昇，陆仲华. 醋酸乙酯法提制米慷蜡的试验研究[J]. 粮油科技，1984(S2): 656-672.

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[7]王箴. 化工辞典(第三版)[M]. 北京: 化学工业出版社，1992.

[8]肖崇原. 中药化学[M]. 上海: 上海科学技术出版社，1986 .

[9]张执候. 有机化学[M]. 上海: 上海科学技术出版社，1986.

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Study on Refining of Artemisia Annua Wax

To explore the refining process of artemisinin production,which produces a by-product of artemisinin crude wax.The extraction solvent was determined according to the solubility of artemisia wax in different solvents, and the ash removal and degreasing refining process of Artemisia annua wax was determined by orthogonal test.Using acetone as the extraction solvent, after 0.1% phosphoric acid hydration and acetone degreasing, the refined artemisia annua wax with purity greater than 90% and light yellow could be obtained.The technology provides a basis for the further development and application of artemisia annua wax.

artemisia annua wax; extraction; refining; deashing; degreasing

TQ64; R282

A

1008-1151(2022)02-0033-03

2021-11-05

国家自然科学基金项目（81560623）；广西自然科学基金项目（2013GXNSFAA019221，2013GXNSFBA019180）；广西农业科技成果转化资金项目（桂科转10100017-11）。

周源凯，广西仙草堂制药有限责任公司高级工程师，从事药用植物提取物的研究和生产工作。

付金娥，广西壮族自治区药用植物园研究员，研究方向为中药材栽培育种、化学成分分析及药用植物标准化体系研究。