Visoko efikasna ekstrakcija kanabidiola (CBD) iz kanabisa
Hielscher ultrazvučni ekstraktori su najsavremenija tehnika kada je riječ o pouzdanoj i efikasnoj ekstrakciji ulja konoplje i CBD ulja. Ultrazvučna obrada je poznata kao veoma snažna tehnika ekstrakcije za oslobađanje vrijednih spojeva iz biljnog materijala. U poređenju s drugim metodama ekstrakcije, kao što je superkritična CO2 ekstrakcija, ultrazvučna tehnika se ističe efikasnošću, jednostavnim rukovanjem i svestranom primjenom.
Ultrazvučna ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija je dobro poznat i odavno uspostavljen proces za ekstrakciju vrijednih spojeva iz biljnog materijala. Stoga je sonikacija idealna tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih CBD ulja. Precizno kontroliranom ultrazvučnom kavitacijom biljne ćelije se perforiraju, a otapalo se potiskuje u ćeliju, gdje apsorbira unutarćelijske spojeve kao što su kanabinoidi, terpeni, flavonoidi itd.
Velika prednost ultrazvučne obrade je temperaturni raspon u kojem se ekstrakcija može provoditi. Ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi od vrućeg/toplog etanola do kriogenog etanola (-70°C). To omogućava ciljanu izolaciju željenih spojeva. Sonikacija u kriogenom etanolu daje uglavnom kanabinoide i terpene, dok ekstrakcija toplim/vrućim etanolom rezultira širokim spektrom fitokemijskih spojeva (npr. aldehidi, esteri, etili, ketoni). Ekstrakti punog spektra sadrže mnoštvo kanabinoida, terpena i drugih fitokemikalija. Prema efektu pratnje (entourage effect), fitokemikalije (npr. kanabinoidi) imaju sinergijske efekte i stoga bolje djeluju zajedno s drugim biljnim hemikalijama. To znači da će CBD ulje koje sadrži CBD plus druge kanabinoide, terpene i fitokemikalije imati znatno veći terapijski učinak od CBD ulja koje sadrži samo CBD. Međutim, ekstrakcija hlorofila se izbjegava jer ekstraktu daje neugodan okus.
Korak po korak
- Ultrazvučna ekstrakcija: Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno provoditi u šaržnom ili kontinuiranom protočnom režimu – ovisno o volumenu vašeg procesa. Proces ekstrakcije je veoma brz i daje veliku količinu aktivnih spojeva.
- Filtracija: Smjesu biljnog materijala i tekućine profiltrirajte kroz papirni filter ili filter vrećicu kako biste iz tekućine uklonili čvrste dijelove biljke.
- Isparavanje: Za odvajanje CBD ulja od otapala obično se koristi rotacioni uparivač. Otapalo, npr. etanol, može se ponovo prikupiti i ponovo upotrijebiti.
- Nanoemulgiranje: Ultrazvučnom obradom prečišćeno CBD ulje može se preraditi u stabilnu nanoemulziju, koja nudi izvrsnu bioraspoloživost.
Ovdje preuzmite svoje detaljne upute korak po korak!
Visok stepen ekstrakcije
Ultrazvučni ekstraktori kompanije Hielscher mogu se precizno podesiti na optimalne uvjete ekstrakcije – čime se iz vaše sirovine (listova, cvjetova, stabljika kanabisa itd.) izdvaja najveća količina i kvaliteta. Intenzitet ultrazvuka je ključan kada je riječ o ekstrakciji botaničkih spojeva, kao što je visokokvalitetno CBD ulje iz kanabisa. Naši ultrazvučni uređaji UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt i UIP2000hdt opremljeni su preciznom kontrolom amplitude, temperaturnim senzorom i kontrolom vremena kako bi vam omogućili rad u optimalnim uvjetima. Obojeni ekran osjetljiv na dodir i kontrola putem preglednika čine rad i nadzor jednostavnim i pouzdanim.
Šaržna ultrazvučna CBD ekstrakcija kanabisa od 120L pomoću UIP2000hdT i mješalice
UP400St za ekstrakciju kanabinoida iz kanabisa
Otapala za ultrazvučnu ekstrakciju
Etanol se široko koristi kao otapalo za ekstrakciju kanabinoida. Ultrazvučni uređaji kompanije Hielscher drastično proširuju izbor otapala: smjesa vode i etanola, kriogeni etanol, etanol, alkohol visokog procenta (over-proof), glicerin itd.
Etanol je veoma popularno otapalo jer otapa i polarne (hidrofilne) i nepolarne (hidrofobne/lipofilne) tvari. Za ultrazvučnu ekstrakciju mogu se koristiti i smjese etanola i vode u različitim omjerima. Prednosti etanola/vode uključuju niže troškove (zbog manje etanola) i veću sigurnost jer je manje zapaljiv. Ultrazvučna ekstrakcija kriogenim etanolom (otprilike -70°C) daje veoma visok prinos i kvalitetu.
Jednostavan i siguran rad
Naši ultrazvučni uređaji osmišljeni su za optimalnu jednostavnost korištenja, što znači da se naši ultrazvučni ekstraktori mogu lako i sigurno koristiti. Rado pomažemo našim klijentima pri postavljanju i dajemo im preporuke u vezi s ultrazvučnim postavkama i parametrima. Nudimo vam najprikladniji uređaj – za šaržnu i inline obradu.
Prednosti u odnosu na CO2 ekstrakciju
Superkritični CO2 ekstraktori su skupi za nabavku i rad. Rad CO2 ekstrakcije je složen i zahtijeva stručnjaka koji zna koji su pritisci i temperature odgovarajući za dobivanje željenih kanabinoida i terpena. Visoki pritisci i visoke temperature znatno doprinose povećanju troškova u poređenju s konvencionalnom tečnom ekstrakcijom. Nasuprot tome, ultrazvučna ekstrakcija je jeftina za nabavku i rad, daje veliku količinu ekstrakta, koji se dobiva za nekoliko minuta. Budući da se ultrazvučna obrada provodi pri atmosferskom (ili blago povišenom) pritisku i niskim temperaturama, ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna i sigurna za rukovanje. Hielscher sonikatori su prepoznati i preferirani zbog visokog stepena ekstrakcije, kompatibilnosti s raznim otapalima, jednostavne upotrebe i linearne skalabilnosti.
Nanoemulzije
Da bi se postigla visoka bioraspoloživost i najbolji učinci CBD-a, kapljice CBD ulja trebalo bi primjenjivati u nanoobliku.
Prednost Hielscher sonikatora je njihova svestrana upotreba: naši ultrazvučni sistemi mogu se koristiti za ekstrakciju kanabisa I za proizvodnju nanoemulzija. Potrebno je kupiti samo jedan uređaj da biste iz kanabisa ekstrahirali CBD, a zatim CBD ulje preradili u stabilnu nanoemulziju visoke bioraspoloživosti.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnom nanoemulgiranju CBD-a!
Ultrazvučni sistemi velike snage od laboratorijske do pilot i industrijske skale.
Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori
Hielscher Ultrasonics isporučuje opremu za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa i emulgiranje nanoformulacija.
Osim precizne upravljivosti i jednostavnosti korištenja, svi naši ultrazvučni uređaji izrađeni su za rad 24/7. Naši sistemi mogu isporučiti amplitude od niskih do veoma visokih. Za ekstrakciju kanabinoida i terpena nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koje su optimizirane za osjetljivu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Svi naši sistemi mogu se koristiti za ekstrakciju i naknadno emulgiranje kanabinoida.
Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.
Kontaktirajte nas još danas! Rado ćemo vam preporučiti najprikladniju ultrazvučnu postavku za vaše potrebe ekstrakcije!
- Visokokvalitetni ekstrakti
- Potpunija ekstrakcija
- Visok stepen ekstrakcije
- Ekstrakt punog spektra
- Upotreba raznih otapala
- Netoksično
- Netermička (hladna) metoda
- Brz proces ekstrakcije
- Siguran i jednostavan za korištenje
- Linearna skalabilnost
Literatura / Reference
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Espinoza-Silva, Clara, Pascual, Erika, Delgadillo, Yacnehs, Flores, Omar R., Artica, Luis M., Marmolejo, Doris and Baños-Medina, Lilian (2023): Optimization of extraction using surface response methodology and quantification of cannabinoids in female inflorescences of marijuana (Cannabis sativa L.) at three altitudinal floors of Peru. Open Agriculture, Vol. 8, No. 1, 2023.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Zanimljivosti vrijedne znanja
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija zasniva se na principu akustične kavitacije. Kavitacija nastaje kao rezultat ultrazvuka visoke snage u tekućini i karakterizirana je mehaničkim efektima guste energije, koji se odvijaju u tzv. žarištima (hot-spots).
Ultrazvučna ekstrakcija – efekti kavitacije
Kada se talasi snažnog ultrazvuka unose (kuplaju) u tekućinu (npr. suspenziju koja se sastoji od botaničkog materijala u otapalu), ultrazvučni talasi putuju kroz tekućinu uzrokujući naizmjenične cikluse visokog i niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska nastaju sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu kroz nekoliko ciklusa pritiska. Pri određenoj veličini, kada mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, silovito implodiraju tokom ciklusa visokog pritiska. Implozija mjehurića karakterizirana je intenzivnim kavitacijskim silama, uključujući mikroturbulencije i tokove tekućine brzina do 100m/s. Ti kavitacijski smični efekti poznati su i kao sonomehanički efekti. Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih molekula uglavnom je uzrokovana sonomehaničkim efektima:
Izvanredni uvjeti ultrazvučne kavitacije perforiraju i/ili razaraju ćelijske zidove i membrane te omogućavaju veći prodor otapala u uzorak. Ultrazvučna ekstrakcija stoga postiže veoma brzu izolaciju spojeva – nadmašujući konvencionalne metode ekstrakcije kraćim vremenom procesa, višim prinosom i pri nižim temperaturama. Kao blag (sono-)mehanički tretman, ultrazvučna ekstrakcija sprječava termičku degradaciju bioaktivnih spojeva i nadmašuje druge tehnike kao što su konvencionalna ekstrakcija otapalom, hidrodestilacija ili Soxhlet ekstrakcija, za koje je poznato da uništavaju molekule osjetljive na toplotu. Te prednosti čine ultrazvučnu ekstrakciju preferiranom tehnikom za oslobađanje aktivnih spojeva osjetljivih na temperaturu iz biljnog materijala.
Stoga je ultrazvučna ekstrakcija preferirana tehnika za ekstrakciju bioaktivnih molekula kao što su polifenoli, terpeni, esencijalna ulja i kanabinoidi iz biljnih materijala.
Izvanredni uvjeti ultrazvučne kavitacije perforiraju i/ili razaraju ćelijske zidove i membrane te omogućavaju veći prodor otapala u uzorak. Ultrazvučna ekstrakcija stoga postiže veoma brzu izolaciju spojeva – nadmašujući konvencionalne metode ekstrakcije kraćim vremenom procesa, višim prinosom i pri nižim temperaturama. Kao blag mehanički tretman, ultrazvučna ekstrakcija sprječava termičku degradaciju bioaktivnih spojeva i nadmašuje druge tehnike kao što su konvencionalna ekstrakcija otapalom, hidrodestilacija ili Soxhlet ekstrakcija, za koje je poznato da uništavaju molekule osjetljive na toplotu. Te prednosti čine ultrazvučnu ekstrakciju preferiranom tehnikom za oslobađanje aktivnih spojeva osjetljivih na temperaturu iz biljnog materijala.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih ćelija: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tokom ultrazvučne ekstrakcije iz ćelija (uvećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011]
Kanabinoidi
Kanabinoidi su prirodno prisutni spojevi koji se nalaze u biljci Cannabis sativa. U biljci kanabisa prisutno je više od 480 različitih spojeva. Kanabis (zvan i marihuana) je izuzetno moćna ljekovita biljka. Od širokog spektra terapijski aktivnih spojeva, 85 fitokemikalija naziva se kanabinoidima (a moguće je da će se otkriti i još). CBD i THC (tetrahidrokanabinol / Δ9-THC) najistaknutiji su kanabinoidi. Najvažnija razlikovna karakteristika je da CBD nije psihotropan, dok THC pokazuje psihoaktivne efekte.
Kanabinoidi se konzumiraju iz rekreativnih i medicinskih razloga.
Farmakokinetički podaci za CBD:
bioraspoloživost – oralno: 13–19%, inhalacijom: 11–45% (srednja vrijednost 31%)
vrijeme poluraspada eliminacije: 9 sati
U SAD-u su CBD proizvodi koji sadrže manje od .03% THC-a, ekstrahirani iz sjemenki ili stabljika industrijske konoplje, federalno legalni i mogu se legalno kupiti u svim saveznim državama, bez obzira na njihove zakone o marihuani.
Farmakokinetički podaci za THC:
bioraspoloživost – oralno: 6–20%, inhalacijom: 10–35%
vrijeme poluraspada eliminacije: 1,6–59 sati, 25–36 sati (oralno primijenjen dronabinol)
Nanoformulacije
Nanokanabinoidi su ulja kanabisa formulirana u emulziju ulja u vodi nano veličine, koja nudi visoku bioraspoloživost (brže preuzimanje i pojačane zdravstvene učinke) i stoga se može primjenjivati u nižoj dozi. Osim toga, nanoemulzije kanabisa mogu se lako umiješati u medicinske proizvode, napitke, jestive proizvode i kozmetičke proizvode (npr. kreme, losione). Budući da su nanoemulzije često prozirne, mogu se lako formulirati u druge proizvode bez utjecaja na izgled.
Da bi se dobila visokokvalitetna nanoemulzija, veličina kapljica i indeks polidisperznosti (PDI) važni su faktori koji znatno utječu na stabilnost nanoemulzije. Visok indeks polidisperznosti ukazuje na postojanje velikih kapljica, koje destabiliziraju emulziju koalescencijom i Ostwaldovim sazrijevanjem. Mala i uska raspodjela veličine kapljica stoga je važan faktor koji doprinosi stabilnosti i dužem roku trajanja (nano- / mikro-) emulzije.
Nanoemulzije kanabisa: Za nanoemulzije ulja konoplje ili CBD-a, ulje konoplje / CBD ulje miješa se u visokokvalitetno ulje prehrambene kvalitete. Tipična biljna ulja su MCT ulje, kokosovo ulje, ulje avokada, maslinovo ulje, laneno ulje, ulje slatkog badema i ulje oraha. Kao emulgatori (surfaktant, sredstvo za vlaženje, stabilizator) uspješno se koriste polisorbat 80, lecitin, kilajini saponini, sojin lecitin i sapunova kora. Ksantan guma, pektin ili proteini sirutke mogu se dodatno dodati radi poboljšanja reologije i stabilnosti emulzije.
CO2 ekstrakcija
CO2 ekstrakcija može se provoditi na dva načina: superkritičnom i subkritičnom ekstrakcijom. Kada se CO2 koristi kao otapalo, ima različita svojstva koja ovise o njegovom agregatnom stanju. Subkritični CO2 označava CO2 u stanju između 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) i pritiska između 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Pri toj temperaturi i pritisku CO2 ponaša se kao gust fluid. Kada se uvjeti temperature i pritiska povećaju i premaše kritičnu temperaturu (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) i kritični pritisak (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), CO2 se širi u posudi poput plina, ali s gustoćom sličnom gustoći tekućine. To je poznato kao superkritični ugljik-dioksid (sCO2 ili SC-CO2)).
Subkritična CO2 ekstrakcija koristi nisku temperaturu i nizak pritisak i stoga traje duže. Subkritična CO2 ekstrakcija daje manje prinose i može zadržati neke terpene i ulja. Za superkritičnu CO2 ekstrakciju primjenjuju se više temperature i viši pritisci, što može oštetiti terpene i druge fitokemikalije. Za superkritične CO2 ekstrakcije potreban je naknadni proces – poznat kao winterizacija – za uklanjanje neželjenih spojeva kao što su lipidi i hlorofil. Tokom koraka winterizacije sirovi ekstrakt se zamrzava u etanolu kako bi se čisti kanabinoidi i terpeni odvojili od drugih nusproizvoda izdvojenih tokom ekstrakcije.