استخراج کانابیدیول (CBD) از کانابیس با کارایی بسیار بالا
دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher پیشرفته‌ترین فناوری برای استخراج مطمئن و کارآمد روغن‌های شاهدانه و CBD هستند. فراصوت‌دهی به‌عنوان روشی بسیار مؤثر برای استخراج و آزادسازی ترکیبات ارزشمند از مواد گیاهی شناخته می‌شود. در مقایسه با سایر روش‌های استخراج، مانند استخراج با CO2 فوق‌بحرانی، روش فراصوتی از نظر کارایی، سادگی کاربری و تنوع کاربرد برتری دارد.
استخراج فراصوتی
استخراج فراصوتی فرایندی شناخته‌شده و باسابقه برای استخراج ترکیبات ارزشمند از مواد گیاهی است. ازاین‌رو، فراصوت‌دهی روشی ایدئال برای تولید روغن‌های CBD با کیفیت بالا است. کاویتاسیون فراصوتی با قابلیت کنترل دقیق، سلول‌های گیاهی را سوراخ می‌کند و حلال را به درون سلول می‌راند؛ در آنجا حلال ترکیبات درون‌سلولی مانند کانابینوئیدها، ترپن‌ها، فلاونوئیدها و غیره را جذب می‌کند.
یکی از مزایای مهم فراصوت‌دهی، گسترهٔ دمایی قابل استفاده برای استخراج است. استخراج فراصوتی را می‌توان با اتانول داغ یا گرم تا اتانول برودتی (-70°C) انجام داد. این ویژگی امکان جداسازی هدفمند ترکیبات مورد نظر را فراهم می‌کند. فراصوت‌دهی در اتانول برودتی عمدتاً کانابینوئیدها و ترپن‌ها را استخراج می‌کند، درحالی‌که استخراج با اتانول گرم یا داغ طیف گسترده‌ای از ترکیبات فیتوشیمیایی (مانند آلدهیدها، استرها، اتیل‌ها و کتون‌ها) را به دست می‌دهد. عصاره‌های تمام‌طیف حاوی مجموعهٔ متنوعی از کانابینوئیدها، ترپن‌ها و سایر ترکیبات فیتوشیمیایی هستند. بر اساس اثر همراهی، ترکیبات فیتوشیمیایی (مانند کانابینوئیدها) اثرات هم‌افزا دارند و بنابراین در کنار سایر مواد شیمیایی گیاهی بهتر عمل می‌کنند. این بدان معناست که روغن CBD حاوی CBD به‌همراه سایر کانابینوئیدها، ترپن‌ها و ترکیبات فیتوشیمیایی، اثر درمانی به‌مراتب بیشتری نسبت به روغنی دارد که فقط حاوی CBD است. بااین‌حال، از استخراج کلروفیل پرهیز می‌شود، زیرا طعم نامطلوبی به عصاره می‌دهد.
گام‌به‌گام
- استخراج فراصوتی: استخراج فراصوتی را می‌توان به‌آسانی به‌صورت ناپیوسته یا با جریان عبوری پیوسته انجام داد – بسته به حجم فرایند شما. فرایند استخراج بسیار سریع است و مقدار زیادی از ترکیبات فعال را به دست می‌دهد.
- فیلتراسیون: مخلوط مادهٔ گیاهی و مایع را از یک فیلتر کاغذی یا کیسهٔ فیلتر عبور دهید تا اجزای جامد گیاهی از مایع جدا شوند.
- تبخیر: برای جداسازی روغن CBD از حلال، معمولاً از تبخیرکنندهٔ چرخشی استفاده می‌شود. حلال، مانند اتانول، را می‌توان بازیابی و دوباره استفاده کرد.
- نانوامولسیون‌سازی: با فراصوت‌دهی می‌توان روغن CBD خالص‌شده را به نانوامولسیونی پایدار تبدیل کرد که فراهمی زیستی فوق‌العاده‌ای دارد.
دستورالعمل گام‌به‌گام و تفصیلی خود را از اینجا دانلود کنید!
نرخ بالای استخراج
دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher را می‌توان به‌دقت برای شرایط بهینهٔ استخراج تنظیم کرد – تا بیشترین مقدار عصاره با بالاترین کیفیت از مادهٔ اولیهٔ شما (برگ‌ها، غنچه‌ها، ساقه‌های کانابیس و غیره) استخراج شود. شدت فراصوت در استخراج ترکیبات گیاهی، مانند روغن CBD با کیفیت بالا از کانابیس، نقش تعیین‌کننده‌ای دارد. سونیکاتورهای ما UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt و UIP2000hdt به کنترل دقیق دامنه، حسگر دما و کنترل زمان مجهز هستند تا بتوانید در شرایط بهینه کار کنید. صفحه‌نمایش لمسی رنگی و کنترل از طریق مرورگر، کاربری و پایش را ساده و مطمئن می‌کنند.
استخراج فراصوتی ناپیوستهٔ CBD از کانابیس در حجم 120L با UIP2000hdT و همزن
UP400St برای استخراج کانابینوئیدها از کانابیس
حلال‌های استخراج فراصوتی
اتانول به‌طور گسترده به‌عنوان حلال برای استخراج کانابینوئیدها استفاده می‌شود. سونیکاتورهای Hielscher دامنهٔ انتخاب حلال را برای شما به‌شدت گسترش می‌دهند: مخلوط آب و اتانول، اتانول برودتی، اتانول، الکل با درجهٔ الکلی بالا، گلیسیرین و غیره.
اتانول حلالی بسیار پرکاربرد است، زیرا هم مواد قطبی (آب‌دوست) و هم مواد غیرقطبی (آب‌گریز/چربی‌دوست) را حل می‌کند. مخلوط‌های اتانول/آب با نسبت‌های مختلف نیز برای استخراج فراصوتی قابل استفاده‌اند. از مزایای اتانول/آب می‌توان به کاهش هزینه‌ها (به‌دلیل مصرف کمتر اتانول) و ایمنی بیشتر به‌دلیل اشتعال‌پذیری کمتر اشاره کرد. استخراج فراصوتی با اتانول برودتی (حدود -70°C) بازده و کیفیت بسیار بالایی به دست می‌دهد.
کاربری ساده و ایمن
دستگاه‌های فراصوتی ما برای سهولت کاربری بهینه طراحی شده‌اند؛ به این معنا که دستگاه‌های استخراج فراصوتی ما را می‌توان به‌آسانی و با ایمنی به کار گرفت. با کمال میل در هنگام راه‌اندازی به مشتریان خود کمک می‌کنیم و توصیه‌هایی دربارهٔ تنظیمات و پارامترهای فراصوتی ارائه می‌دهیم. مناسب‌ترین دستگاه را برای پردازش ناپیوسته و درون‌خطی به شما پیشنهاد می‌کنیم.
مزایا نسبت به CO2 (روش استخراج)
دستگاه‌های استخراج با CO2 فوق‌بحرانی هزینهٔ خرید و بهره‌برداری بالایی دارند. اجرای استخراج با CO2 پیچیده است و به متخصصی نیاز دارد که بداند چه فشارها و دماهایی برای به دست آوردن کانابینوئیدها و ترپن‌های مورد نظر مناسب‌اند. فشارها و دماهای بالا در مقایسه با استخراج متداول با مایع، سهم چشمگیری در افزایش هزینه‌ها دارند. در مقابل، تجهیزات استخراج فراصوتی هزینهٔ خرید و بهره‌برداری پایینی دارند و مقادیر زیادی عصاره را در عرض چند دقیقه به دست می‌دهند. ازآنجاکه فراصوت‌دهی در فشار محیط (یا اندکی بالاتر) و دماهای پایین انجام می‌شود، اجرای استخراج فراصوتی ساده و ایمن است. سونیکاتورهای Hielscher به‌دلیل نرخ بالای استخراج، سازگاری با حلال‌های گوناگون، استفادهٔ آسان و مقیاس‌پذیری خطی شناخته شده‌اند و ترجیح داده می‌شوند.
نانوامولسیون‌ها
برای دستیابی به فراهمی زیستی بالا و بهترین اثرات CBD، قطرات روغن CBD باید در ابعاد نانو تجویز شوند.
مزیت برجستهٔ سونیکاتورهای Hielscher در کاربردهای متنوع آن‌هاست: سامانه‌های فراصوتی ما را می‌توان هم برای استخراج از کانابیس و هم برای تولید نانوامولسیون‌ها به کار برد. تنها با خرید یک دستگاه می‌توانید CBD را از کانابیس استخراج کنید و سپس روغن CBD را به نانوامولسیونی پایدار با فراهمی زیستی بالا تبدیل کنید.
برای آشنایی بیشتر با نانوامولسیون‌سازی فراصوتی CBD اینجا کلیک کنید!
سامانه‌های فراصوتی پرتوان از مقیاس آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی.
دستگاه‌های استخراج فراصوتی با عملکرد بالا
Hielscher Ultrasonics تجهیزات استخراج فراصوتی را برای استخراج از کانابیس و امولسیون‌سازی نانوفرمولاسیون‌ها عرضه می‌کند.
علاوه بر قابلیت کنترل دقیق و سهولت کاربری، همهٔ دستگاه‌های فراصوتی ما برای کارکرد 24/7 ساخته شده‌اند. سامانه‌های ما قادر به ایجاد دامنه‌های کم تا بسیار بالا هستند. برای استخراج کانابینوئیدها و ترپن‌ها، سونوتْرودهای فراصوتی ویژه‌ای (که با نام پروب‌ها یا هورن‌های فراصوتی نیز شناخته می‌شوند) ارائه می‌دهیم که برای جداسازی ظریف مواد فعال با کیفیت بالا بهینه شده‌اند. همهٔ سامانه‌های ما را می‌توان برای استخراج و سپس امولسیون‌سازی کانابینوئیدها به کار برد.
استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher امکان کارکرد 24/7 تحت بار کاری سنگین و در محیط‌های دشوار را فراهم می‌کند.
همین امروز با ما تماس بگیرید! با کمال میل مناسب‌ترین سامانهٔ فراصوتی را برای نیازهای استخراج شما پیشنهاد می‌کنیم!
- عصاره‌های با کیفیت بالا
- استخراج کامل‌تر
- نرخ بالای استخراج
- عصارهٔ تمام‌طیف
- استفاده از حلال‌های گوناگون
- غیرسمی
- روش غیرحرارتی (سرد)
- فرایند سریع استخراج
- ایمن و آسان برای استفاده
- مقیاس‌پذیری خطی
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
مزایای استخراج با فراصوت
استخراج فراصوتی بر پایهٔ اصل آکوستیکیِ کاویتاسیون است. کاویتاسیون در نتیجهٔ اعمال فراصوت با عملکرد بالا در مایع رخ می‌دهد و با اثرات مکانیکی با چگالی انرژی بالا مشخص می‌شود که در نواحی موسوم به نقاط داغ روی می‌دهند.
استخراج فراصوتی – اثرات کاویتاسیون
هنگامی که امواج فراصوت پرتوان به یک مایع کوپل می‌شوند (برای مثال، سوسپانسیونی متشکل از مادهٔ گیاهی در یک حلال)، امواج فراصوت در مایع انتشار می‌یابند و چرخه‌های متناوب پرفشار / کم‌فشار ایجاد می‌کنند. طی چرخه‌های کم‌فشار، حباب‌های خلأ بسیار ریزی (موسوم به حباب‌های کاویتاسیون) تشکیل می‌شوند که در طول چندین چرخهٔ فشار رشد می‌کنند. هنگامی که حباب‌ها به اندازه‌ای معین می‌رسند و دیگر نمی‌توانند انرژی بیشتری جذب کنند، در یک چرخهٔ پرفشار به‌شدت به درون فرو می‌پاشند. فروپاشی حباب با نیروهای شدید کاویتاسیونی، شامل ریزآشفتگی‌ها و جریان‌های مایع با سرعت‌هایی تا 100m/s، همراه است. این اثرات برشی کاویتاسیون، اثرات سونومکانیکی نیز نامیده می‌شوند. استخراج فراصوتی مولکول‌های زیست‌فعال عمدتاً در اثر پدیده‌های سونومکانیکی انجام می‌شود:
شرایط فوق‌العادهٔ کاویتاسیون فراصوتی دیواره‌ها و غشاهای سلولی را سوراخ و/یا تخریب می‌کند و امکان نفوذ بیشتر حلال به درون نمونه را فراهم می‌سازد. بنابراین، استخراج فراصوتی جداسازی بسیار سریع ترکیبات را امکان‌پذیر می‌کند – و با زمان فرایند کوتاه‌تر، بازده بیشتر و دماهای پایین‌تر، از روش‌های متداول استخراج پیشی می‌گیرد. استخراج با فراصوت، به‌عنوان یک تیمار ملایم (سونو)مکانیکی، از تخریب حرارتی ترکیبات زیست‌فعال جلوگیری می‌کند و از روش‌های دیگر مانند استخراج متداول با حلال، تقطیر با آب یا استخراج سوکسله، که به تخریب مولکول‌های حساس به گرما معروف‌اند، عملکرد بهتری دارد. این مزایا استخراج فراصوتی را به روش ترجیحی برای آزادسازی ترکیبات فعال حساس به دما از مواد گیاهی تبدیل می‌کند.
ازاین‌رو، استخراج فراصوتی روش ترجیحی برای استخراج مولکول‌های زیست‌فعال مانند پلی‌فنول‌ها، ترپن‌ها، اسانس‌ها و کانابینوئیدها از مواد گیاهی است.
شرایط فوق‌العادهٔ کاویتاسیون فراصوتی دیواره‌ها و غشاهای سلولی را سوراخ و/یا تخریب می‌کند و امکان نفوذ بیشتر حلال به درون نمونه را فراهم می‌سازد. بنابراین، استخراج فراصوتی جداسازی بسیار سریع ترکیبات را امکان‌پذیر می‌کند – و با زمان فرایند کوتاه‌تر، بازده بیشتر و دماهای پایین‌تر، از روش‌های متداول استخراج پیشی می‌گیرد. استخراج با فراصوت، به‌عنوان یک تیمار مکانیکی ملایم، از تخریب حرارتی ترکیبات زیست‌فعال جلوگیری می‌کند و از روش‌های دیگر مانند استخراج متداول با حلال، تقطیر با آب یا استخراج سوکسله، که به تخریب مولکول‌های حساس به گرما معروف‌اند، عملکرد بهتری دارد. این مزایا استخراج فراصوتی را به روش ترجیحی برای آزادسازی ترکیبات فعال حساس به دما از مواد گیاهی تبدیل می‌کند.
استخراج فراصوتی از سلول‌های گیاهی: مقطع عرضی میکروسکوپی (TS) سازوکارهای عمل را هنگام استخراج فراصوتی از سلول‌ها نشان می‌دهد (بزرگ‌نمایی 2000x) [resource: Vilkhu et al. 2011]
کانابینوئیدها
کانابینوئیدها ترکیباتی طبیعی هستند که در گیاه Cannabis sativa یافت می‌شوند. بیش از 480 ترکیب مختلف در گیاه کانابیس وجود دارد. کانابیس (که ماری‌جوانا نیز نامیده می‌شود) گیاه دارویی فوق‌العاده قدرتمندی است. از میان طیف گستردهٔ ترکیبات دارای فعالیت درمانی، 85 ترکیب فیتوشیمیایی کانابینوئید نامیده می‌شوند (و ممکن است موارد بیشتری نیز شناسایی شوند). CBD و THC (تتراهیدروکانابینول / Δ9-THC) شاخص‌ترین کانابینوئیدها هستند. مهم‌ترین ویژگی متمایزکننده این است که CBD روان‌گردان نیست، درحالی‌که THC اثرات روان‌فعال دارد.
کانابینوئیدها با اهداف تفریحی و پزشکی مصرف می‌شوند.
داده‌های فارماکوکینتیکی CBD:
فراهمی زیستی – خوراکی: 13–19%، استنشاقی: 11–45% (میانگین 31%)
نیمه‌عمر حذف: 9 ساعت
در ایالات متحدهٔ آمریکا، محصولات CBD حاوی کمتر از .03% THC که از دانه‌ها یا ساقه‌های شاهدانهٔ صنعتی استخراج شده‌اند، طبق قوانین فدرال قانونی هستند و می‌توان آن‌ها را در همهٔ ایالت‌ها، صرف‌نظر از قوانین ماری‌جوانای آن‌ها، به‌طور قانونی خریداری کرد.
داده‌های فارماکوکینتیکی THC:
فراهمی زیستی – خوراکی: 6–20%، استنشاقی: 10–35%
نیمه‌عمر حذف: 1٫6–59 ساعت، 25–36 ساعت (درونابینول تجویزشده به‌صورت خوراکی)
نانوفرمولاسیون‌ها
نانوکانابینوئیدها روغن‌های کانابیس هستند که به‌صورت امولسیون روغن در آب با ابعاد نانو فرموله شده‌اند؛ این امولسیون فراهمی زیستی بالایی (جذب سریع‌تر و اثرات بیشتر بر سلامت) دارد و بنابراین می‌توان آن را با دوز پایین‌تر تجویز کرد. افزون بر این، نانوامولسیون‌های کانابیس را می‌توان به‌آسانی با محصولات پزشکی، نوشیدنی‌ها، خوراکی‌ها و محصولات آرایشی (مانند کرم‌ها و لوسیون‌ها) مخلوط کرد. ازآنجاکه نانوامولسیون‌ها اغلب نیمه‌شفاف هستند، می‌توان آن‌ها را به‌آسانی در فرمولاسیون محصولات دیگر به کار برد، بدون آنکه بر ظاهر تأثیر بگذارند.
برای دستیابی به نانوامولسیونی با کیفیت بالا، اندازهٔ قطرات و شاخص چندپراکندگی (PDI) عوامل مهمی هستند که تأثیر قابل توجهی بر پایداری نانوامولسیون دارند. شاخص چندپراکندگی بالا نشان‌دهندهٔ وجود قطرات بزرگ است که از طریق هم‌جوشی قطرات و رسیدگی استوالد، امولسیون را ناپایدار می‌کنند. بنابراین، کوچک بودن اندازهٔ قطرات و باریک بودن توزیع اندازهٔ آن‌ها عامل مهمی در پایداری و ماندگاری طولانی‌تر امولسیون (نانو / میکرو) است.
نانوامولسیون‌های کانابیس: برای تهیهٔ نانوامولسیون‌های روغن شاهدانه یا CBD، روغن شاهدانه / CBD با یک روغن با کیفیت بالا و گرید خوراکی مخلوط می‌شود. روغن‌های گیاهی رایج شامل روغن MCT، روغن نارگیل، روغن آووکادو، روغن زیتون، روغن بذر کتان، روغن بادام شیرین و روغن گردو هستند. پلی‌سوربات 80، لسیتین، ساپونین‌های کویلاجا، لسیتین سویا و پوست درخت صابون به‌عنوان امولسیفایر (مادهٔ فعال سطحی، عامل ترکننده، پایدارکننده) با موفقیت استفاده شده‌اند. برای بهبود رئولوژی و پایداری امولسیون، می‌توان صمغ زانتان، پکتین یا پروتئین آب‌پنیر نیز اضافه کرد.
CO2 (روش استخراج)
استخراج با CO2 را می‌توان به دو روش انجام داد: استخراج فوق‌بحرانی و زیربحرانی. هنگامی که CO2 به‌عنوان حلال استفاده می‌شود، ویژگی‌های متفاوتی دارد که به حالت سیال آن بستگی دارند. CO2 زیربحرانی به CO2 در وضعیت دمایی بین 5–10°C (278٫15–283٫15K, 41–50°F) و فشار بین 800–1500psi (54٫43–102٫06atm, 5٫51–10٫24MPa) اطلاق می‌شود. در این دما و فشار، CO2 مانند یک سیال غلیظ رفتار می‌کند. هنگامی که دما و فشار افزایش می‌یابند و از دمای بحرانی (304٫25 K, 31٫10°C, 87٫98°F) و فشار بحرانی (72٫9atm, 7٫39MPa, 1٬071psi) فراتر می‌روند، CO2 مانند گاز در ظرف منبسط می‌شود، اما چگالی آن مانند مایع است. این حالت دی‌اکسید کربن فوق‌بحرانی نامیده می‌شود (sCO2 یا SC-CO2)).
استخراج با CO2 زیربحرانی از دما و فشار پایین استفاده می‌کند و بنابراین زمان بیشتری می‌برد. استخراج با CO2 زیربحرانی بازده کمتری دارد و ممکن است برخی ترپن‌ها و روغن‌ها را حفظ کند. برای استخراج با CO2 فوق‌بحرانی، دماها و فشارهای بالاتری اعمال می‌شود که می‌تواند به ترپن‌ها و سایر ترکیبات فیتوشیمیایی آسیب برساند. برای استخراج با CO2 فوق‌بحرانی، یک فرایند پایین‌دستی – موسوم به زمستانه‌سازی – برای حذف ترکیبات ناخواسته مانند لیپیدها و کلروفیل لازم است. در مرحلهٔ زمستانه‌سازی، عصارهٔ خام در اتانول منجمد می‌شود تا کانابینوئیدها و ترپن‌های خالص از سایر محصولات جانبی جداشده در طول استخراج تفکیک شوند.