Visokoučinkovita ekstrakcija kanabidiola (CBD-a) iz kanabisa
Hielscher ultrazvučni ekstraktori predstavljaju najsuvremeniju tehniku za pouzdanu i učinkovitu ekstrakciju ulja konoplje i CBD ulja. Ultrazvučna obrada dobro je poznata kao vrlo djelotvorna tehnika ekstrakcije za oslobađanje vrijednih spojeva iz biljnog materijala. U usporedbi s drugim metodama ekstrakcije, poput ekstrakcije superkritičnim CO2, ultrazvučna tehnika nadmašuje ih učinkovitošću, jednostavnošću rada i raznovrsnošću primjene.
Ultrazvučna ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija dobro je poznat i odavno etabliran postupak izdvajanja vrijednih spojeva iz biljnog materijala. Stoga je sonikacija idealna tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih CBD ulja. Precizno upravljiva ultrazvučna kavitacija perforira biljne stanice i potiskuje otapalo u stanicu, gdje ono preuzima unutarstanične spojeve poput kanabinoida, terpena, flavonoida itd.
Velika prednost ultrazvučne obrade jest temperaturni raspon u kojem se ekstrakcija može provoditi. Ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi u vrućem/toplom etanolu pa sve do kriogenog etanola (-70°C). To omogućuje ciljano izdvajanje željenih spojeva. Sonikacijom u kriogenom etanolu dobivaju se uglavnom kanabinoidi i terpeni, dok ekstrakcija toplim/vrućim etanolom daje širok raspon fitokemijskih spojeva (npr. aldehide, estere, etile, ketone). Ekstrakti punog spektra sadržavaju mnoštvo kanabinoida, terpena i drugih fitokemikalija. Prema učinku zajedničkog djelovanja, fitokemikalije (npr. kanabinoidi) imaju sinergijske učinke te stoga bolje djeluju zajedno s drugim biljnim kemijskim spojevima. To znači da će CBD ulje koje sadržava CBD uz druge kanabinoide, terpene i fitokemikalije imati znatno veći terapijski učinak od CBD ulja koje sadržava samo CBD. Međutim, ekstrakcija klorofila izbjegava se jer ekstraktu daje neugodan okus.
Korak po korak
- Ultrazvučna ekstrakcija: Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno provoditi u šaržnom ili kontinuiranom protočnom načinu rada – ovisno o volumenu koji obrađujete. Postupak ekstrakcije vrlo je brz i daje veliku količinu aktivnih spojeva.
- Filtracija: Filtrirajte smjesu biljnog materijala i tekućine kroz papirnati filtar ili filtarsku vreću kako biste iz tekućine uklonili čvrste dijelove biljke.
- Isparavanje: Za odvajanje CBD ulja od otapala obično se upotrebljava rotacijski isparivač. Otapalo, npr. etanol, može se ponovno prikupiti i upotrijebiti.
- Nanoemulgiranje: Sonikacijom se pročišćeno CBD ulje može preraditi u stabilnu nanoemulziju koja pruža izvrsnu bioraspoloživost.
Ovdje preuzmite detaljne upute korak po korak!
Visok prinos ekstrakcije
Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu se precizno podesiti na optimalne uvjete ekstrakcije – kako bi se iz vaše sirovine (listova, cvjetnih pupova, stabljika kanabisa itd.) ekstrahirala najveća količina uz najvišu kvalitetu. Intenzitet ultrazvuka ključan je pri ekstrakciji biljnih spojeva, poput visokokvalitetnog CBD ulja iz kanabisa. Naši ultrazvučni uređaji UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt i UIP2000hdt opremljeni su preciznom regulacijom amplitude, temperaturnim senzorom i vremenskim upravljanjem kako biste mogli raditi u optimalnim uvjetima. Zaslon u boji osjetljiv na dodir i upravljanje putem preglednika čine rad i nadzor jednostavnima i pouzdanima.
Ultrazvučna šaržna ekstrakcija CBD-a iz kanabisa u volumenu od 120L uz UIP2000hdT i miješalicu
UP400St za ekstrakciju kanabinoida iz kanabisa
Otapala za ultrazvučnu ekstrakciju
Etanol se široko upotrebljava kao otapalo za ekstrakciju kanabinoida. Ultrazvučni uređaji Hielscher znatno proširuju vaš izbor otapala: smjesa vode i etanola, kriogeni etanol, etanol, alkohol visoke jakosti, glicerin itd.
Etanol je vrlo popularno otapalo jer otapa i polarne (hidrofilne) i nepolarne (hidrofobne/lipofilne) tvari. Smjese etanola i vode u različitim omjerima također se mogu upotrebljavati za ultrazvučnu ekstrakciju. Prednosti smjese etanola i vode uključuju smanjene troškove (zbog manje količine etanola) i veću sigurnost jer je manje zapaljiva. Ultrazvučna ekstrakcija kriogenim etanolom (približno -70°C) daje vrlo visok prinos i kvalitetu.
Jednostavan i siguran rad
Naši ultrazvučni uređaji osmišljeni su za optimalnu jednostavnost uporabe, što znači da se našim ultrazvučnim ekstraktorima može jednostavno i sigurno rukovati. Rado pomažemo svojim klijentima pri postavljanju sustava i dajemo im preporuke o ultrazvučnim postavkama i parametrima. Nudimo vam najprikladniji uređaj – za šaržnu i linijsku obradu.
Prednosti u odnosu na CO2 ekstrakciju
Ekstraktori sa superkritičnim CO2 skupi su za nabavu i rad. Postupak ekstrakcije s CO2 složen je i zahtijeva stručnjaka koji zna koji su tlakovi i temperature prikladni za dobivanje željenih kanabinoida i terpena. Visoki tlakovi i visoke temperature znatno pridonose povećanju troškova u usporedbi s konvencionalnom ekstrakcijom tekućim otapalima. U usporedbi s time, oprema za ultrazvučnu ekstrakciju jeftina je za nabavu i rad te daje velike količine ekstrakta koje se dobivaju u roku od nekoliko minuta. Budući da se sonikacija provodi pri okolnom (ili blago povišenom) tlaku i niskim temperaturama, ultrazvučna ekstrakcija jednostavna je i sigurna za provedbu. Uređaji za sonikaciju Hielscher prepoznati su i preferirani zbog visokog stupnja ekstrakcije, kompatibilnosti s različitim otapalima, jednostavne uporabe i linearne skalabilnosti.
Nanoemulzije
Kako bi se postigla visoka bioraspoloživost i najbolji učinci CBD-a, kapljice CBD ulja treba primjenjivati u nanoobliku.
Prednost uređaja za sonikaciju Hielscher leži u njihovoj svestranoj primjeni: naši ultrazvučni sustavi mogu se upotrebljavati za ekstrakciju kanabisa I proizvodnju nanoemulzija. Potrebno je kupiti samo jedan uređaj za ekstrakciju CBD-a iz kanabisa i naknadnu preradu CBD ulja u stabilnu nanoemulziju visoke bioraspoloživosti.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnoj nanoemulgaciji CBD-a!
Ultrazvučni sustavi velike snage od laboratorijskog do pilotnog i industrijskog mjerila.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics isporučuje opremu za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa i emulgaciju nanoformulacija.
Uz preciznu mogućnost upravljanja i jednostavnost uporabe, svi naši ultrazvučni uređaji konstruirani su za rad 24/7. Naši sustavi mogu ostvariti amplitude od niskih do vrlo visokih. Za ekstrakciju kanabinoida i terpena nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi), optimizirane za blago izdvajanje visokokvalitetnih aktivnih tvari. Svi naši sustavi mogu se upotrebljavati za ekstrakciju i naknadnu emulgaciju kanabinoida.
Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.
Obratite nam se već danas! Rado ćemo vam preporučiti najprikladniji ultrazvučni sustav za vaše potrebe ekstrakcije!
- Visokokvalitetni ekstrakti
- Potpunija ekstrakcija
- Visok stupanj ekstrakcije
- Ekstrakt punog spektra
- Uporaba različitih otapala
- Netoksičnost
- Netoplinska (hladna) metoda
- Brz postupak ekstrakcije
- Sigurna i jednostavna za uporabu
- 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.
Korisne činjenice
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na načelu akustične kavitacije. Kavitacija nastaje kao rezultat djelovanja ultrazvuka visokih performansi u tekućini i obilježena je mehaničkim učincima visoke gustoće energije koji se odvijaju u takozvanim vrućim točkama.
Ultrazvučna ekstrakcija – kavitacijski učinci
Kada se valovi ultrazvuka velike snage uvode u tekućinu (npr. suspenziju koja se sastoji od biljnog materijala u otapalu), ultrazvučni valovi prolaze kroz tekućinu uzrokujući izmjenične cikluse visokog i niskog tlaka. Tijekom ciklusa niskog tlaka nastaju sićušni vakuumski mjehurići (takozvani kavitacijski mjehurići), koji rastu tijekom nekoliko tlačnih ciklusa. Kada dosegnu određenu veličinu i više ne mogu apsorbirati energiju, tijekom ciklusa visokog tlaka silovito implodiraju. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacijske sile, uključujući mikroturbulencije i strujanja tekućine brzinama do 100m/s. Ti kavitacijski smični učinci poznati su i kao sonomehanički učinci. Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih molekula uglavnom je posljedica sonomehaničkih učinaka:
Izvanredni uvjeti ultrazvučne kavitacije perforiraju i/ili razaraju stanične stijenke i membrane te omogućuju veći prodor otapala u uzorak. Ultrazvučnom ekstrakcijom stoga se postiže vrlo brza izolacija spojeva – uz kraće vrijeme obrade, veći prinos i niže temperature nego kod konvencionalnih metoda ekstrakcije. Kao blaga (sono-)mehanička obrada, ultrazvučna ekstrakcija sprječava toplinsku razgradnju bioaktivnih spojeva i nadmašuje druge tehnike poput konvencionalne ekstrakcije otapalom, hidrodestilacije ili Soxhletove ekstrakcije, za koje je poznato da uništavaju molekule osjetljive na toplinu. 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 poput polifenola, terpena, eteričnih ulja i kanabinoida iz biljnih materijala.
Izvanredni uvjeti ultrazvučne kavitacije perforiraju i/ili razaraju stanične stijenke i membrane te omogućuju veći prodor otapala u uzorak. Ultrazvučnom ekstrakcijom stoga se postiže vrlo brza izolacija spojeva – uz kraće vrijeme obrade, veći prinos i niže temperature nego kod konvencionalnih metoda ekstrakcije. Kao blaga mehanička obrada, ultrazvučna ekstrakcija sprječava toplinsku razgradnju bioaktivnih spojeva i nadmašuje druge tehnike poput konvencionalne ekstrakcije otapalom, hidrodestilacije ili Soxhletove ekstrakcije, za koje je poznato da uništavaju molekule osjetljive na toplinu. Te prednosti čine ultrazvučnu ekstrakciju preferiranom tehnikom za oslobađanje aktivnih spojeva osjetljivih na temperaturu iz biljnog materijala.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu i sur. 2011]
Kanabinoidi
Kanabinoidi su prirodni spojevi koji se nalaze u biljci Cannabis sativa. U biljci kanabisa prisutno je više od 480 različitih spojeva. Kanabis (koji se naziva i marihuana) iznimno je snažna ljekovita biljka. Među brojnim različitim terapijski aktivnim spojevima, 85 fitokemikalija naziva se kanabinoidima (a moglo bi ih se otkriti i više). CBD i THC (tetrahidrokanabinol / Δ9-THC) najistaknutiji su kanabinoidi. Najvažnija je razlika u tome što CBD nije psihotropan, dok THC pokazuje psihoaktivne učinke.
Kanabinoidi se konzumiraju u rekreativne i medicinske svrhe.
Farmakokinetički podaci za CBD:
bioraspoloživost – oralno: 13–19%, inhalacijom: 11–45% (prosječno 31%)
poluvrijeme eliminacije: 9 sati
U SAD-u su proizvodi s CBD-om koji sadrže manje od .03% THC-a, ekstrahirani iz sjemenki ili stabljika industrijske konoplje, zakoniti prema saveznom zakonodavstvu 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%
poluvrijeme eliminacije: 1,6–59 sati, 25–36 sati (oralno primijenjen dronabinol)
Nanoformulacije
Nanokanabinoidi su ulja kanabisa formulirana u emulziju ulja u vodi s kapljicama nanometarske veličine, koja omogućuje visoku bioraspoloživost (bržu apsorpciju i veće učinke na zdravlje) te se stoga mogu primjenjivati u nižim dozama. Nadalje, 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 uklopiti u formulacije drugih proizvoda bez utjecaja na njihov izgled.
Za dobivanje visokokvalitetne nanoemulzije veličina kapljica i indeks polidisperznosti (PDI) važni su čimbenici koji znatno utječu na stabilnost nanoemulzije. Visok indeks polidisperznosti ukazuje na prisutnost velikih kapljica, koje destabiliziraju emulziju koalescencijom i Ostwaldovim dozrijevanjem. Stoga su male kapljice i uska raspodjela njihovih veličina važan čimbenik koji pridonosi stabilnosti i duljem roku trajanja (nano- / mikro-) emulzije.
Nanoemulzije kanabisa: Za nanoemulzije konopljina ulja ili CBD-a konopljino / CBD ulje umiješa se u visokokvalitetno ulje prehrambene kvalitete. Tipična biljna ulja su MCT ulje, kokosovo ulje, ulje avokada, maslinovo ulje, laneno ulje, ulje slatkog badema i orahovo ulje. Kao emulgatori (površinski aktivne tvari, sredstva za vlaženje, stabilizatori) uspješno su upotrijebljeni polisorbat 80, lecitin, saponini kvilaje, sojin lecitin i kora sapunskog drveta. Za poboljšanje reologije i stabilnosti emulzije mogu se dodatno dodati ksantanska guma, pektin ili protein sirutke.
CO2 ekstrakcija
CO2 ekstrakcija može se provoditi na dva načina: superkritičnom i subkritičnom ekstrakcijom. Kada se CO2 upotrebljava kao otapalo, ima različita svojstva koja ovise o njegovu stanju fluida. Subkritični CO2 označava CO2 u stanju pri temperaturi između 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) i tlaku između 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Pri toj temperaturi i tlaku CO2 ponaša se kao gust fluid. Kada se temperatura i tlak povećaju te premaše kritičnu temperaturu (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) i kritični tlak (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), CO2 se u spremniku širi poput plina, ali ima gustoću poput tekućine. To je poznato kao superkritični ugljikov dioksid (sCO2 ili SC-CO2)).
Subkritična CO2 ekstrakcija provodi se pri niskoj temperaturi i niskom tlaku te stoga traje dulje. Subkritična CO2 ekstrakcija daje manje prinose i može zadržati neke terpene i ulja. Za superkritičnu CO2 ekstrakciju primjenjuju se više temperature i viši tlakovi, koji mogu oštetiti terpene i druge fitokemikalije. Za superkritične CO2 ekstrakcije potreban je naknadni postupak – poznat kao vinterizacija – za uklanjanje neželjenih spojeva poput lipida i klorofila. Tijekom koraka vinterizacije sirovi ekstrakt zamrzava se u etanolu kako bi se čisti kanabinoidi i terpeni odvojili od drugih nusproizvoda izdvojenih tijekom ekstrakcije.