高压与柱层析耦联技术
提取分离青蒿素的研究可行性研究报告
大兴安岭林格贝有机食品有限责任公司
二O一O年九月
一、课题概述
青蒿素用于间日疟、恶性疟的症状控制，以及耐氯喹虫株的治疗，也可用以治疗凶险型恶性疟，如脑型、黄疸型等。亦可用以治疗系统性红斑狼疮与盘状红斑狼疮具有极大的开发潜力。
大兴安岭地区青蒿资源丰富，分布广泛，约占大兴安岭林地面积的3/4，近500万公顷，但到目前为止开发应用得很少，仅在当地被采食嫩叶，喂饲牛羊，绝大多数自生自灭，造成资源的极大浪费。因此，研究青蒿资源的有效利用途径，对于深度开发青蒿资源、提高资源附加值具有极其重要的意义。
课题本着“凝练目标、突出重点”的基本原则，立足原始创新和集成创新，针对目前采用的溶剂加热提取青蒿素工艺中存在的产品纯度低，极易造成活性下降的问题，突破关键技术，重点开发有自主知识产权的高压与柱层析耦联技术，建立高效、绿色、自控的青蒿素提取工艺，并实现全程在线监测，从而大幅度提高提取物的纯度和活性。同时，研究青蒿素提取物的活性，突破青蒿素的缓释剂型技术。纯度高于99%，达到国际高端市场的需求。
通过项目实施，能够大幅提高青蒿附加值，变废为宝，并能为消费者提供有益健康的功能食品和药品，而且能够为大兴安岭林区经济的发展培育新的增长点，有利于增加就业，促进林区人民增收，保护生态环境，促进林区经济的可持续发展。
二、课题的目标与任务
1. 项目确定的课题目标与任务需求分析
1）课题目标
（1）开发高压与柱层析耦联的青蒿素提取纯化技术1~2项，相关检测技术1~2项，实现青蒿素纯度99%以上，提取效率提高30%以上。
（3）发表文章15～20篇，其中SCI文章3~5篇，申请专利6~8项，制定技术规程5～6项，鉴定成果2~3项。培养学术带头人2－3名，培养研究生10～15名，培训技术骨干40～50人。
2）任务需求分析
我国政府高度重视大兴安岭林区经济的发展，依托于林区资源优势，发展绿色食品、药材深加工已成为目前大兴安岭生态经济的主打产业，对于加快林区经济发展步伐，优化林区经济结构起了积极地推动作用。大兴安岭拥有丰富的青蒿资源，约占大兴安岭林地面积的3/4，近500万公顷，但尚未得到有效开发利用，造成资源的极大浪费。因此，亟待寻找青蒿资源的有效利用途径。
青蒿可以抗疟疾在晋代就被列入偏方中，晋代葛洪著《肘后备急方》中记录的40多个治疗疟疾的办法，其中第2个是“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”青蒿素的研究发端于六十年代越南战争,当时交战双方因疟疾而失去战斗力的人数远多于真正倒在枪林弹雨中的,而这里的疟原虫已经对当时的特效药氯奎产生了抗药性。越南饱
受战争之苦，民贫国弱，只好向中苏求援，研制新的抗疟药。再加上中国自己对抗疟药物的需求也很大,于是1967年在北京成立全国疟疾防治领导小组，数十个单位组成攻关协作组，500多名科研人员在统一部署下，从生药、中药提取物、方剂、奎宁类衍生物、新合成药、针灸等六个大方向寻求突破口。
从选取的研究方向可以看出，项目协作组一开始就把研究重心放在了传统的中医药上，符合当时中央扶植提倡中医的政治气氛。为此各研究组在1967至69年间筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药，但没有得到令人满意的发现。
1969年，北京的卫生部中医研究院加入项目，屠呦呦任科研组长。首先从系统收集整理历代医籍、本草入手，并收集地方药志及中医研究院建院以来的群众来信，寻访老大夫总结实际经验等，汇总了植物、动物和矿物等2000余种内服外用方药，从中整理出一册《抗疟单验方集》，包含640多种草药，其中就有后来声名远扬的青蒿。不过，在药物筛选实验中，青蒿提取物对疟疾的抑制率很差,甚至还不及胡椒有效。因此，在相当长的一段时间里，青蒿并没有引起重视。
由于一般提取工艺中仍然存在产品纯度低，极易造成提取物活性下降的问题，急需开发高效、绿色的提取技术。超高压提取是近年来发展起来的在常温下通过加压实现对植物原料中有效成分提取的新技术。与传统提取技术相比较，超高压提取技术可以大大缩短提取时间、降低能耗、减少杂质成分的溶出，提高有效成分的收率，而且可
避免因热效应引起的有效成分结构变化、损失以及生理活性的降低，同时超高压提取是在一个密闭的环境下进行的，避免溶剂的挥发。
本项目采用现代高压技术提取大兴安岭野生请青蒿中的青蒿素，并与硅胶柱层析技术相耦联，使其纯度高于99%，可达到出口药用单体的指标要求。
2. 课题目标与任务解决的主要技术难点和问题分析
超高压提取技术在天然产物提取方面具有提取时间短、能耗低，以及提取物中不含有蛋白质、淀粉等大分子杂质和常温提取不破坏中药有效成分等优点，但由于超高压提取是在100 MPa 以上的压力下对有效成分进行提取，这就对设备的耐压性提出了非常高的要求。因此，如何在保证提取率的前提下，实现尽量小的压力进行提取是工艺研究的难点。此外，通常采用的提取溶剂-原料比较高，最高可达100:1，这就需要利用一个有效容积较大的设备进行提取。对于高压设备而言，容积的扩大意味着设备投资的成倍增长，因此，如何在减小溶剂-原料比的同时不牺牲提取率也是建立适用于工业化的提取工艺的难点之一。此外，如何实现高压与柱层析技术的耦联，并实现自动化和提取过程的全方位动态在线监测也有待于进一步探索。
三、现有工作基础与优势
1．课题申请单位及主要参与单位研究基础（已有的研究开发经历，科技成果、科研条件与研究开发队伍现状等）1）大兴安岭林格贝有机食品有限责任公司
大兴安岭林格贝有机食品有限责任公司是在推进北药开发，调整大兴安岭林地区产业结构的环境中，于2002年4月经工商行政管理局注册登记而成立的高科技企业，企业总资产920万，年产值1000万元以上，工厂占地面积5万平方米，现有研发人员48人，其中高级工程师5人，工程师12人，研发人员占职工总数为34%。在国家一类食品期刊上发表各种食品论文22篇，有3人次获地级以上自然科学奖。公司自成立以来，在科研开发上投入了大量资金，特别是2005-2006年，两年里共投入研发经费238万。成立了科丽尔生物技术研发中心，配有现代化的各种检测和研发仪器设备300余套，研发基础设施完善，常规试验手段齐全，有一定的研究开发和对新技术的消化、吸收能力。设有中试车间，完全能满足研究需要。并于国内有关院校建立了长期密切的科研协作关系，与黑龙江中医药大学、江南大学建立了校企合作关系。公司下设三个生产车间：中草药植物提取车间、果汁生产车间、IQF速冻果车间。公司建立了独立的生物研发中心，并于2003年被黑龙江省政府确定为“蓝莓花青素高新技术产业化实施基地”、“黑龙江省专业技术产业化实施基地”国家林业局确定的“2003-2006年全国林业蓝莓花青素标准化示范园”。公司目前拥有8项提取方面的专利，2009年又申请了9项专利。公司于2002年率先从大兴安岭青蒿当中分离出含量70%的青蒿素，2004年公司研发人员采用组合溶剂-树脂法生产出含量为80%的青蒿素，2005年公司研发人员又进一步研成功研发出含量为96%的青蒿素，并迅速试投放国际市场。目前，公司拥有天然活性成分提取方面的研发队伍，技术实力雄厚。
