Vysoce účinná extrakce kanabidiolu (CBD) z konopí
Ultrazvukové extraktory Hielscher představují nejmodernější techniku, pokud jde o spolehlivou a účinnou extrakci konopných olejů a olejů CBD. Sonikace je dobře známá jako vysoce účinná extrakční technika k uvolňování cenných látek z rostlinných materiálů. Ve srovnání s jinými extrakčními metodami, jako je superkritická extrakce CO2, ultrazvuková technika vyniká účinností, jednoduchou obsluhou a všestranným využitím.
Ultrazvuková extrakce
Ultrazvuková extrakce je dobře známý a dlouhodobě zavedený proces extrakce cenných látek z rostlinných materiálů. Sonikace je proto ideální technikou pro výrobu vysoce kvalitních olejů CBD. Přesně řízenou ultrazvukovou kavitací se rostlinné buňky perforují a rozpouštědlo je vtlačováno do buňky, kde absorbuje intracelulární látky, jako jsou kanabinoidy, terpeny, flavonoidy atd.
Velkou výhodou sonikace je teplotní rozsah, ve kterém lze extrakci provádět. Ultrazvukovou extrakci lze provádět od horkého/teplého ethanolu až po kryogenní ethanol (-70°C). To umožňuje cílenou izolaci požadovaných látek. Sonikace v kryogenním ethanolu poskytuje především kanabinoidy a terpeny, zatímco extrakce teplým/horkým ethanolem vede k široké škále fytochemických látek (např. aldehydy, estery, ethyly, ketony). Extrakty s plným spektrem obsahují množství kanabinoidů, terpenů a dalších fytochemikálií. Podle entourage efektu mají fytochemikálie (např. kanabinoidy) synergické účinky, a proto působí lépe společně s dalšími rostlinnými chemickými látkami. To znamená, že olej CBD, který obsahuje CBD spolu s dalšími kanabinoidy, terpeny a fytochemikáliemi, bude mít výrazně vyšší terapeutický účinek než olej CBD obsahující pouze CBD. Extrakci chlorofylu se však zabraňuje, protože dodává extraktu nepříjemnou chuť.
Krok za krokem
- Ultrazvuková extrakce: Ultrazvukovou extrakci lze snadno provádět v dávkovém nebo kontinuálním průtokovém režimu – v závislosti na objemu vašeho procesu. Proces extrakce je velmi rychlý a poskytuje vysoké množství účinných látek.
- Filtrace: Směs rostlinného materiálu a kapaliny přefiltrujte přes papírový filtr nebo filtrační sáček, abyste z kapaliny odstranili pevné části rostlin.
- Odpařování: K oddělení oleje CBD od rozpouštědla se obvykle používá rotační odparka. Rozpouštědlo, např. ethanol, lze zachytit a znovu použít.
- Nanoemulgace: Sonikací lze přečištěný olej CBD zpracovat na stabilní nanoemulzi, která nabízí vynikající biologickou dostupnost.
Zde si stáhněte podrobný návod krok za krokem!
Vysoká míra extrakce
Ultrazvukové extraktory Hielscher lze přesně nastavit na optimální podmínky extrakce – a získat tak z vaší suroviny (listy, květy, stonky konopí atd.) nejvyšší množství a kvalitu. Intenzita ultrazvuku je zásadní, pokud jde o extrakci rostlinných látek, jako je vysoce kvalitní olej CBD z konopí. Naše ultrazvukové přístroje UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt a UIP2000hdt jsou vybaveny přesným řízením amplitudy, teplotním čidlem a časovým řízením, abyste mohli pracovat za optimálních podmínek. Barevná dotyková obrazovka a ovládání přes prohlížeč činí obsluhu a monitorování jednoduchými a spolehlivými.
120L ultrazvuková dávková extrakce CBD z konopí pomocí UIP2000hdT a míchadla
UP400St pro extrakci kanabinoidů z konopí
Rozpouštědla pro ultrazvukovou extrakci
Ethanol se široce používá jako rozpouštědlo pro extrakci kanabinoidů. Ultrazvukové přístroje Hielscher výrazně rozšiřují váš výběr rozpouštědel: směs vody a ethanolu, kryogenní ethanol, ethanol, vysokoprocentní alkohol, glycerin atd.
Ethanol je velmi oblíbené rozpouštědlo, protože rozpouští polární (hydrofilní) i nepolární (hydrofobní/lipofilní) látky. Pro ultrazvukovou extrakci lze použít také směsi ethanolu a vody v různých poměrech. Mezi výhody směsi ethanol/voda patří nižší náklady (díky menšímu množství ethanolu) a vyšší bezpečnost, protože je méně hořlavá. Ultrazvuková extrakce kryogenním ethanolem (přibl. -70°C) poskytuje velmi vysoký výtěžek a kvalitu.
Jednoduchá a bezpečná obsluha
Naše ultrazvuková zařízení jsou navržena pro optimální uživatelskou přívětivost, což znamená, že naše ultrazvukové extraktory lze snadno a bezpečně obsluhovat. Rádi našim klientům pomůžeme při instalaci a poskytneme jim doporučení ohledně nastavení a parametrů ultrazvuku. Nabízíme vám nejvhodnější zařízení – pro dávkové i inline zpracování.
Výhody oproti CO2 extrakci
Superkritické CO2 extraktory jsou drahé na pořízení i provoz. Obsluha CO2 extrakce je komplikovaná a vyžaduje odborníka, který ví, jaké tlaky a teploty jsou vhodné k získání požadovaných kanabinoidů a terpenů. Vysoké tlaky a vysoké teploty výrazně přispívají ke zvýšení nákladů ve srovnání s konvenční kapalinovou extrakcí. Ultrazvuková extrakce je ve srovnání s tím levná na pořízení i provoz a poskytuje vysoké množství extraktů, které se získají během několika minut. Protože sonikace probíhá za okolního (nebo mírně zvýšeného) tlaku a nízkých teplot, je ultrazvuková extrakce snadná a bezpečná na obsluhu. Sonikátory Hielscher jsou uznávané a preferované pro svou vysokou míru extrakce, kompatibilitu s různými rozpouštědly, snadné použití a lineární škálovatelnost.
Nanoemulze
Pro dosažení vysoké biologické dostupnosti a nejlepších účinků CBD by měly být kapičky oleje CBD podávány v nanoformě.
Krása sonikátorů Hielscher spočívá v jejich všestranném využití: Naše ultrazvukové systémy lze použít pro extrakci konopí A výrobu nanoemulzí. Musíte koupit pouze jedno zařízení, abyste extrahovali CBD z konopí a následně zpracovali olej CBD na stabilní nanoemulzi s vysokou biologickou dostupností.
Klikněte sem a dozvíte se více o ultrazvukové nanoemulgaci CBD!
Vysoce výkonné ultrazvukové systémy od laboratorního přes pilotní až po průmyslové měřítko.
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory
Hielscher Ultrasonics dodává ultrazvuková extrakční zařízení pro extrakci konopí a emulgaci nanoformulací.
Kromě přesné ovladatelnosti a uživatelské přívětivosti jsou všechna naše ultrazvuková zařízení konstruována pro provoz 24/7. Naše systémy jsou schopny dodávat nízké až velmi vysoké amplitudy. Pro extrakci kanabinoidů a terpenů nabízíme speciální ultrazvukové sonotrody (známé také jako ultrazvukové sondy nebo hroty), které jsou optimalizovány pro šetrnou izolaci vysoce kvalitních účinných látek. Všechny naše systémy lze použít pro extrakci i následnou emulgaci kanabinoidů.
Robustnost ultrazvukových zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Kontaktujte nás ještě dnes! Rádi vám doporučíme nejvhodnější ultrazvukovou sestavu pro vaše extrakční potřeby!
- Vysoce kvalitní extrakty
- Úplnější extrakce
- Vysoká míra extrakce
- Extrakt s plným spektrem
- Použití různých rozpouštědel
- Netoxické
- Netepelná (studená) metoda
- Rychlý proces extrakce
- Bezpečné a snadné použití
- Lineární škálovatelnost
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.
Fakta, která stojí za to znát
Výhody ultrazvukové extrakce
Ultrazvuková extrakce je založena na principu akustické kavitace. Kavitace vzniká v důsledku působení vysoce výkonného ultrazvuku v kapalině a vyznačuje se energeticky hustými mechanickými účinky, které probíhají v takzvaných hot-spotech.
Ultrazvuková extrakce – kavitační účinky
Když jsou vysoce výkonné ultrazvukové vlny přenášeny do kapaliny (např. suspenze rostlinného materiálu v rozpouštědle), ultrazvukové vlny se šíří kapalinou a způsobují střídavé cykly vysokého a nízkého tlaku. Během cyklů nízkého tlaku vznikají drobné vakuové bublinky (takzvané kavitační bubliny), které rostou v průběhu několika tlakových cyklů. Při určité velikosti, kdy bubliny již nemohou absorbovat více energie, během cyklu vysokého tlaku prudce implodují. Imploze bublin se vyznačuje intenzivními kavitačními silami, včetně mikroturbulencí a proudů kapaliny o rychlostech až 100m/s. Tyto kavitační smykové účinky jsou známé také jako sonomechanické účinky. Ultrazvuková extrakce bioaktivních molekul je způsobena především sonomechanickými účinky:
Mimořádné podmínky ultrazvukové kavitace perforují a/nebo narušují buněčné stěny a membrány a umožňují lepší pronikání rozpouštědla do vzorku. Ultrazvuková extrakce proto dosahuje velmi rychlé izolace látek – a předčí konvenční extrakční metody kratší dobou procesu, vyšším výtěžkem a nižšími teplotami. Jako šetrné (sono)mechanické ošetření zabraňuje ultrazvuková extrakce tepelné degradaci bioaktivních látek a předčí jiné techniky, jako je konvenční extrakce rozpouštědlem, hydrodestilace nebo Soxhletova extrakce, o nichž je známo, že ničí tepelně citlivé molekuly. Díky těmto výhodám je ultrazvuková extrakce preferovanou technikou pro uvolňování teplotně citlivých účinných látek z rostlinných materiálů.
Ultrazvuková extrakce je proto preferovanou technikou pro extrakci bioaktivních molekul, jako jsou polyfenoly, terpeny, esenciální oleje a kanabinoidy, z rostlinných materiálů.
Mimořádné podmínky ultrazvukové kavitace perforují a/nebo narušují buněčné stěny a membrány a umožňují lepší pronikání rozpouštědla do vzorku. Ultrazvuková extrakce proto dosahuje velmi rychlé izolace látek – a předčí konvenční extrakční metody kratší dobou procesu, vyšším výtěžkem a nižšími teplotami. Jako šetrné mechanické ošetření zabraňuje ultrazvuková extrakce tepelné degradaci bioaktivních látek a předčí jiné techniky, jako je konvenční extrakce rozpouštědlem, hydrodestilace nebo Soxhletova extrakce, o nichž je známo, že ničí tepelně citlivé molekuly. Díky těmto výhodám je ultrazvuková extrakce preferovanou technikou pro uvolňování teplotně citlivých účinných látek z rostlinných materiálů.
Ultrazvuková extrakce z rostlinných buněk: mikroskopický příčný řez (TS) ukazuje mechanismus působení během ultrazvukové extrakce z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Kanabinoidy
Kanabinoidy jsou přirozeně se vyskytující látky obsažené v rostlině Cannabis sativa. V rostlině konopí je přítomno více než 480 různých látek. Konopí (nazývané také marihuana) je mimořádně silná léčivá bylina. Z široké škály terapeuticky účinných látek je 85 fytochemikálií označováno jako kanabinoidy (a další mohou být objeveny). CBD a THC (tetrahydrokanabinol / Δ9-THC) jsou nejvýznamnější kanabinoidy. Nejdůležitější rozlišovací vlastností je, že CBD není psychotropní, zatímco THC vykazuje psychoaktivní účinky.
Kanabinoidy se užívají z rekreačních a léčebných důvodů.
Farmakokinetické údaje CBD:
biologická dostupnost – perorálně: 13–19%, inhalačně: 11–45% (průměr 31%)
eliminační poločas: 9 hodin
V USA jsou produkty CBD obsahující méně než .03% THC, extrahované ze semen nebo stonků průmyslového konopí, legální na federální úrovni a lze je legálně zakoupit ve všech státech bez ohledu na jejich zákony o marihuaně.
Farmakokinetické údaje THC:
biologická dostupnost – perorálně: 6–20%, inhalačně: 10–35%
eliminační poločas: 1,6–59 hodin, 25–36 hodin (perorálně podávaný dronabinol)
Nanoformulace
Nanokanabinoidy jsou konopné oleje formulované do emulze typu olej ve vodě s kapičkami nanometrické velikosti, která nabízí vysokou biologickou dostupnost (rychlejší vstřebávání a zvýšené zdravotní účinky), a proto je lze podávat v nižších dávkách. Konopné nanoemulze lze navíc snadno přimíchat do zdravotnických produktů, nápojů, jedlých produktů a kosmetických produktů (např. krémů, pleťových mlék). Protože jsou nanoemulze často průsvitné, lze je snadno začlenit do jiných produktů, aniž by se ovlivnil jejich vzhled.
Pro získání vysoce kvalitní nanoemulze jsou velikost kapiček a index polydisperzity (PDI) důležitými faktory, které výrazně ovlivňují stabilitu nanoemulze. Vysoký index polydisperzity ukazuje na přítomnost velkých kapiček, což destabilizuje emulzi koalescencí a Ostwaldovým zráním. Malá velikost kapiček s úzkou distribucí je proto důležitým faktorem přispívajícím ke stabilitě a delší trvanlivosti (nano- / mikro-) emulze.
Konopné nanoemulze: Pro nanoemulze konopného oleje nebo CBD se konopný olej / olej CBD přimíchává do vysoce kvalitního potravinářského oleje. Typickými rostlinnými oleji jsou olej MCT, kokosový olej, avokádový olej, olivový olej, lněný olej, olej ze sladkých mandlí a olej z vlašských ořechů. Jako emulgátor (povrchově aktivní látka, smáčedlo, stabilizátor) byly úspěšně použity polysorbát 80, lecitin, saponiny kvilaje, sójový lecitin a kůra mýdlokoru. Pro zlepšení reologie a stability emulze lze navíc přidat xanthanovou gumu, pektin nebo syrovátkovou bílkovinu.
CO2 extrakce
CO2 extrakci lze provádět dvěma způsoby: superkritickou a subkritickou extrakcí. Pokud se CO2 používá jako rozpouštědlo, má různé vlastnosti v závislosti na svém skupenském stavu. Subkritický CO2 označuje CO2 ve stavu mezi 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) a při tlaku mezi 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Při této teplotě a tlaku se CO2 chová jako hustá tekutina. Když se teplotní a tlakové podmínky zvýší a překročí kritickou teplotu (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) a kritický tlak (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi), CO2 se v nádobě rozpíná jako plyn, ale s hustotou podobnou kapalině. Tento stav je známý jako superkritický oxid uhličitý (sCO2 nebo SC-CO2)).
Subkritická CO2 extrakce využívá nízkou teplotu a nízký tlak, a proto trvá déle. Subkritická CO2 extrakce poskytuje menší výtěžky a může zachovat některé terpeny a oleje. Při superkritické CO2 extrakci se používají vyšší teploty a vyšší tlaky, které mohou poškodit terpeny a další fytochemikálie. U superkritických CO2 extrakcí je zapotřebí následný proces – tzv. winterizace – k odstranění nežádoucích látek, jako jsou lipidy a chlorofyl. Během kroku winterizace se surový extrakt zmrazí v ethanolu, aby se čisté kanabinoidy a terpeny oddělily od ostatních vedlejších produktů uvolněných během extrakce.