Υπερήχων εκχύλιση χρησιμοποιώντας κάνναβη ως πρώτη ύλη

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε

Υπερήχων εκχύλιση έχει αυξηθεί στην πιο αποτελεσματική και φιλική προς το χρήστη τεχνική, όταν πρόκειται για την εκχύλιση των βιοδραστικών ενώσεων από βότανα. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα επιτυχούς εκχύλισης μπορεί να είναι η απομόνωση της CBD και άλλων κανναβινοειδών από την κάνναβη.

Υπερήχων vs. Συμβατικές μέθοδοι εκχύλισης

Η εμβάπτιση σε αιθανόλη είναι μια απλή μέθοδος, αλλά είναι πολύ χρονοβόρα, η ικανότητα επεξεργασίας είναι περιορισμένη και το κόστος διαλύτη και ενέργειας είναι υψηλό. Ο υπολειμματικός διαλύτης στο τελικό προϊόν παρεμβαίνει στο στόχο παραγωγής εκχυλίσματος υψηλής ποιότητας.
Η εξόρυξη χρησιμοποιώντας ένα κλειστό σύστημα υδρογονανθράκων απαιτεί τη χρήση ορυκτών καυσίμων, έτσι ώστε καρκινογόνες ουσίες όπως το βενζόλιο να μπορούν να βρεθούν στο τελικό προϊόν.
Τα υπερκρίσιμα συστήματα εξαγωγής CO2 έχουν υψηλό κόστος επένδυσης καθώς και κατανάλωση ενέργειας. Οι υπερκρίσιμοι εξολκέες CO2 απαιτούν καλά εκπαιδευμένο προσωπικό για λειτουργία, καθώς τα συστήματα CO2 υψηλής πίεσης είναι επικίνδυνα για λειτουργία. Όταν διαρρέει CO2 μπορεί να προκαλέσει ασφυξία, θάνατο των εργαζομένων που είναι παρόντες.
Η κρίσιμη εκχύλιση νερού είναι μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση, η οποία είναι αργή και απελευθερώνει μόνο ένα μικρό κλάσμα των βιοδραστικών ενώσεων.

Εκχύλιση με υπερήχους

Υπερήχων εκχύλιση είναι μια εντατικοποίηση τεχνική εκχύλισης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με νερό (χωρίς διαλύτες) καθώς και με Διαλύτες όπως αιθανόλη, αιθανόλη-νερό, γλυκερίνη, μεθανόλη, φυτικά έλαια ή άλλοι διαλύτες επιλογής. Υπερήχων εκχύλιση προωθεί τη μεταφορά μάζας έτσι ώστε αποδόσεις εκχυλίσματος 95-99% μπορεί να ληφθεί. Κατεργασία με υπερήχους μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί και παράγει υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα.
Ένας μικρής κλίμακας υπερηχητικός απαγωγέας όπως το UP400St (400W) είναι ικανό να επεξεργαστεί μια παρτίδα έως 10L εντός 5-15 λεπτών (ανάλογα με τις παραμέτρους της διαδικασίας όπως η πρώτη ύλη (νωπά ή αποξηραμένα, μπουμπούκια, φύλλα, μίσχοι), διαλύτης, θερμοκρασία).
Ο ισχυρός υπερηχητικός απαγωγέας 2kW UIP2000hdT μπορεί να λειτουργήσει ως ενσωματωμένο σύστημα. Στη λειτουργία ροής, το εικονίδιο UIP2000hdT επεξεργάζεται εύκολα 200 έως 800L / hr (επίσης ανάλογα με τις παραμέτρους της διαδικασίας).
Το κόστος επένδυσης για έναν επεξεργαστή υπερήχων είναι χαμηλό σε σύγκριση με έναν απορροφητήρα CO2. Επίσης, το ενεργειακό κόστος λειτουργίας είναι αμελητέο. Υπερήχων απαγωγείς είναι πολύ ασφαλές να λειτουργήσει, εύκολο να καθαριστεί και απαιτούν πολύ χαμηλή συντήρηση.

καννάβεις

Οι βιοδραστικές ενώσεις του φυτού κάνναβης (κάνναβη και μαριχουάνα) έχουν κερδίσει μεγάλη προσοχή στο εγγύς παρελθόν. Ειδικά για το κανναβινοειδές Κανναβιδιόλη (CBD) έχουν αποδειχθεί πολλά οφέλη για την υγεία, τα οποία φτάνουν από την καταπολέμηση του καρκίνου και τις αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες έως την ανακούφιση του πόνου και τα αντικαταθλιπτικά αποτελέσματα. Εκτός από την κανναβιδιόλη, το φυτό κάνναβης περιέχει πολλά άλλα κανναβινοειδή όπως THC (τετραϋδροκανναβινόλη), κανναβινόλη (CBN), κανναβιγερόλη (CBG), κανναβιχρωμίνη (CBC) και κανναβινοδιόλη (CBND). Τα κανναβινοειδή έχουν δείξει τεράστιες θεραπευτικές δυνατότητες και βρίσκονται στο επίκεντρο πολλών ερευνητικών μελετών.
Η αλληλεπίδραση των διαφόρων κανναβινοειδών και άλλων βιοδραστικών ενώσεων όπως τα τερπένια, οι πολυφαινόλες, τα φλαβονοειδή και τα αλκαλοειδή φαίνεται να οδηγεί σε ακόμη καλύτερα οφέλη για την υγεία. Η αλληλεπίδραση διαφορετικών τερπενίων, διαφορετικών κανναβινοειδών και άλλων φυτικών ενώσεων ονομάζεται “Εφέ συνέργειας”. Λόγω αυτών των συνεργατικών επιδράσεων, τα εκχυλίσματα πλήρους φάσματος, τα οποία μπορούν να ληφθούν επιτυχώς μέσω υπερηχητικά υποβοηθούμενης εκχύλισης (ΗΑΕ), είναι γνωστά για εξαιρετικά θεραπευτικά αποτελέσματα.

Τερπένια κάνναβης

Τα τερπενοειδή είναι συστατικά αιθέριων ελαίων, τα οποία μπορούν να βρεθούν σε βότανα. Το φυτό κάνναβης είναι πολύ πλούσιο σε Τερπένια. Στην κάνναβη, τα τερπένια παρασκευάζονται στα τριχώματα του φυτού. Τα τριχώματα είναι οι λαμπεροί, κολλώδεις κρύσταλλοι που προσκολλώνται στα φύλλα και τα μπουμπούκια. Αυτά τα τριχώματα είναι ο φυσικός αμυντικός μηχανισμός του φυτού κάνναβης, ο οποίος προστατεύει το φυτό από έντομα και ζώα. Λόγω της αρωματικής οσμής, τα τερπένια δρουν ως απωθητικό. Για εμάς τους ανθρώπους, το πιο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό των τερπενίων κάνναβης είναι η μυρωδιά τους. Αυτά τα τερπένια συμβάλλουν στα πολλαπλά οφέλη για την υγεία του φυτού κάνναβης (κάνναβη και μαριχουάνα).
Εκτός από το άρωμα και το άρωμά τους, τα μόρια τερπενίου είναι ισχυρές βοτανικές ουσίες που προσφέρουν διάφορα ιατρικά οφέλη.
Τόσο η μαριχουάνα όσο και η κάνναβη του γένους Cannabis Sativa περιέχουν μια εξαιρετική ποσότητα τερπενοειδών και περιέχουν περισσότερους από 100 διαφορετικούς τύπους αυτών των ουσιών.
Κάθε τερπένιο έχει μοναδικές ιδιότητες που κυμαίνονται από ηρεμιστικές έως αναζωογονητικές. Για παράδειγμα, η νερολιντόλη έχει ηρεμιστικά και αγχολυτικά αποτελέσματα, η λιναλοόλη βοηθά στη διαχείριση των συμπτωμάτων του άγχους και της αρθρίτιδας, ενώ το μυρσένιο είναι γνωστό ότι ανακουφίζει από τον χρόνιο πόνο. Τα τερπένια β-μυρσένιο, Ɣ-πινένιο και χουμουλένιο μειώνουν τη φλεγμονή και έχουν αναλγητικά αποτελέσματα.
Διάφορα τερπένια είναι μοναδικά για την κάνναβη, αλλά πολλά από τα τερπένια που βρίσκονται στην κάνναβη υπάρχουν και σε πολλά άλλα φυτά. Το καρυοφυλλένιο βρίσκεται π.χ. στα πράσινα φυλλώδη λαχανικά, λυκίσκος καθώς και σε δεντρολίβανο και ρίγανη. Το λιμονένιο είναι το κύριο τερπένιο που βρίσκεται στα εσπεριδοειδή όπως τα λεμόνια και τα πορτοκάλια.

Το φαινόμενο της συνέργειας

Κάθε τερπένιο είναι γνωστό για συγκεκριμένα θεραπευτικά αποτελέσματα. Ωστόσο, τα τερπένια και άλλες βοτανικές ενώσεις όπως οι πολυφαινόλες και τα φλαβονοειδή είναι γνωστό ότι παρουσιάζουν εξαιρετικές συνεργικές επιδράσεις, οι οποίες οδηγούν σε βελτιωμένη συμβίωση μεταξύ των κανναβινοειδών. Αυτή η αλληλεπίδραση διαφόρων βιοδραστικών ενώσεων είναι γνωστή ως “Εφέ συνέργειας“.
Το φαινόμενο της συνέργειας καθιστά τα τερπένια πιο βιοδιαθέσιμα και βοηθά το σώμα να απορροφήσει τα κανναβινοειδή πιο αποτελεσματικά.

Τύποι βιοδραστικών ενώσεων

Ο αριθμός, η συγκέντρωση και η ποικιλία των βιοδραστικών ενώσεων είναι υπεύθυνες για τις φαρμακευτικές ιδιότητες ενός βοτανικού εκχυλίσματος. Αυτές οι βιοδραστικές ενώσεις συντίθενται ως δευτερογενείς μεταβολίτες, οι οποίοι δεν συμβάλλουν στην ανάπτυξη ή τη φωτοσύνθεση στα φυτά. Ωστόσο, είναι ζωτικής σημασίας για τα φυτά’ επιβίωση και αλληλεπίδραση με το περιβάλλον του. Οι βοτανικές βιοδραστικές ενώσεις μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως στις τρεις κατηγορίες τερπενίων και τερπενοειδών, αλκαλοειδών και φαινολικών ενώσεων. Οι φαινολικές ενώσεις είναι η πιο ευρέως κατανεμημένη ομάδα δευτερογενών μεταβολιτών στο φυτικό βασίλειο και είναι γνωστές και εκτιμημένες για τις αντιοξειδωτικές τους επιδράσεις. Μια άλλη σημαντική κατηγορία φαινολικών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους είναι τα φλαβονοειδή, τα οποία παρουσιάζουν επίσης πολύ ισχυρές αντιοξειδωτικές επιδράσεις.
Το φάσμα των φαινολικών ενώσεων περιλαμβάνει φαινολικά οξέα όπως βενζοϊκό και υδροξυκινναμωμικό οξύ, φλαβονοειδή όπως φλαβόνες και φλαβονόλες, λιγνάνες και στιλβένια. Εκχύλισμα πλήρους φάσματος (π.χ. που λαμβάνεται από Υπερήχων εκχύλιση από κάνναβη) περιλαμβάνει όλες αυτές τις διαφορετικές βοτανικές ενώσεις, οι οποίες παρουσιάζουν τις ευρύτερες επιπτώσεις στην υγεία.

Η αρχή λειτουργίας της εκχύλισης με υπερήχους

Υπερήχων εκχύλιση βασίζεται σε ακουστικά κύματα (υπερήχων) σε συνδυασμό με ένα υγρό μέσο. Τα έντονα κύματα υπερήχων παράγουν κύκλους υψηλής πίεσης / χαμηλής πίεσης. Λόγω των διαφορών πίεσης κατά τη διάδοση των κυμάτων υπερήχων μέσω του υγρού, εμφανίζονται φυσαλίδες σπηλαίωσης. Η κατάρρευση αυτών των φυσαλίδων σπηλαίωσης έχει ως αποτέλεσμα ενεργειακά πυκνές συνθήκες.

Υπερήχων εκχύλιση των δραστικών ενώσεων και αιθέρια έλαια βασίζεται στην αρχή λειτουργίας του ακουστική σπηλαίωση. Το παραπάνω σχήμα δείχνει την επίδραση της κατάρρευσης μιας φούσκας σπηλαίωσης και την προκύπτουσα απελευθέρωση αιθέριου ελαίου από φυτικό υλικό
πηγή: Altaf et al. 2018

Οι συνθήκες κοντά στις φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν μπορεί να είναι ακραίες – παράγοντας θερμοκρασίες έως 4500°C και πιέσεις έως 100 MPa. Η κατάρρευση και οι προκύπτουσες διαφορές ασφαλείας έχουν ως αποτέλεσμα πολύ υψηλές δυνάμεις διάτμησης και αναταράξεις στο θερμό σημείο σπηλαίωσης. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων των διαφορών πίεσης, των διαφορών θερμότητας και της διάτμησης προάγει τη μεταφορά μάζας και συνεπώς τις διαδικασίες εκχύλισης. Με τις έντονες δυνάμεις σπηλαίωσης υπερήχων, τα κύτταρα (π.χ. φυτών, βακτηρίων ή ιστών) διαταράσσονται και το ενδοκελικό υλικό (όπως έλαια, λιπίδια, πρωτεΐνες και δραστικές ενώσεις) απελευθερώνονται στον περιβάλλοντα διαλύτη.
Υπερήχων εκχύλιση είναι επομένως η προτιμώμενη μέθοδος για την εντατικοποίηση των διαδικασιών εκχύλισης.

Η εκχύλιση με υπερήχους βασίζεται στην ακουστική σπηλαίωση και τις υδροδυναμικές δυνάμεις διάτμησης