Ekstraksi Kanabidiol (CBD) dari Kanabis dengan Efisiensi Tinggi
Ekstraktor ultrasonik Hielscher merupakan teknologi mutakhir untuk ekstraksi minyak hemp dan CBD yang andal dan efisien. Ultrasonikasi dikenal luas sebagai teknik ekstraksi yang sangat efektif untuk melepaskan senyawa berharga dari bahan nabati. Dibandingkan dengan metode ekstraksi lainnya seperti ekstraksi CO2 superkritis, teknik ultrasonik unggul dalam efisiensi, kemudahan pengoperasian, dan keserbagunaan penggunaan.
Ekstraksi Ultrasonik
Ekstraksi ultrasonik merupakan proses yang dikenal luas dan telah lama digunakan untuk mengekstraksi senyawa berharga dari bahan nabati. Oleh karena itu, sonikasi merupakan teknik ideal untuk menghasilkan minyak CBD berkualitas tinggi. Melalui kavitasi ultrasonik yang dapat dikendalikan secara presisi, sel tumbuhan dilubangi dan pelarut didorong masuk ke dalam sel, tempat pelarut menyerap senyawa intraseluler seperti kanabinoid, terpena, flavonoid, dan sebagainya.
Keunggulan utama ultrasonikasi adalah rentang suhu yang memungkinkan ekstraksi dilakukan. Ekstraksi ultrasonik dapat dilakukan menggunakan etanol panas/hangat hingga etanol kriogenik (-70°C). Hal ini memungkinkan isolasi senyawa yang diinginkan secara terarah. Sonikasi dalam etanol kriogenik terutama menghasilkan kanabinoid dan terpena, sedangkan ekstraksi dengan etanol hangat/panas menghasilkan beragam senyawa fitokimia (misalnya aldehida, ester, etil, keton). Ekstrak spektrum penuh mengandung berbagai kanabinoid, terpena, dan senyawa fitokimia lainnya. Menurut efek entourage, senyawa fitokimia (misalnya kanabinoid) memiliki efek sinergis sehingga bekerja lebih baik bersama senyawa kimia nabati lainnya. Artinya, minyak CBD yang mengandung CBD beserta kanabinoid lain, terpena, dan senyawa fitokimia akan memiliki dampak terapeutik yang jauh lebih tinggi daripada minyak CBD yang hanya mengandung CBD. Namun, ekstraksi klorofil dihindari karena memberikan rasa yang tidak enak pada ekstrak.
Langkah demi Langkah
- Ekstraksi Ultrasonik: Ekstraksi ultrasonik dapat dilakukan dengan mudah dalam mode batch atau aliran kontinu – bergantung pada volume proses Anda. Proses ekstraksi berlangsung sangat cepat dan menghasilkan senyawa aktif dalam jumlah tinggi.
- Filtrasi: Saring campuran bahan tumbuhan dan cairan melalui kertas saring atau kantong filter untuk memisahkan bagian padat tumbuhan dari cairan.
- Evaporasi: Untuk memisahkan minyak CBD dari pelarut, umumnya digunakan evaporator putar. Pelarut, misalnya etanol, dapat ditampung kembali dan digunakan ulang.
- Nanoemulsifikasi: Melalui sonikasi, minyak CBD yang telah dimurnikan dapat diolah menjadi nanoemulsi stabil yang menawarkan bioavailabilitas sangat baik.
Unduh petunjuk langkah demi langkah yang terperinci di sini!
Laju Ekstraksi Tinggi
Ekstraktor ultrasonik Hielscher dapat disetel secara presisi untuk mencapai kondisi ekstraksi optimal – menghasilkan ekstrak dengan jumlah dan kualitas tertinggi dari bahan baku Anda (daun, kuncup, batang kanabis, dan sebagainya). Intensitas ultrasonik sangat menentukan dalam ekstraksi senyawa nabati seperti minyak CBD berkualitas tinggi dari kanabis. Sonikator ultrasonik kami UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt dan UIP2000hdt dilengkapi dengan kontrol amplitudo yang presisi, sensor suhu, dan kontrol waktu agar Anda dapat mengoperasikannya dalam kondisi optimal. Layar sentuh berwarna dan kontrol melalui peramban membuat pengoperasian dan pemantauan menjadi mudah dan andal.
Ekstraksi CBD dari Kanabis secara Ultrasonik dalam Batch 120L dengan UIP2000hdT dan Pengaduk
UP400St untuk ekstraksi kanabinoid dari kanabis
Pelarut untuk Ekstraksi Ultrasonik
Etanol banyak digunakan sebagai pelarut untuk ekstraksi kanabinoid. Sonikator ultrasonik Hielscher sangat memperluas pilihan pelarut Anda: campuran air–etanol, etanol kriogenik, etanol, alkohol berkadar tinggi, gliserin, dan sebagainya.
Etanol merupakan pelarut yang sangat populer karena dapat melarutkan zat polar (hidrofilik) maupun nonpolar (hidrofobik/lipofilik). Campuran etanol/air dengan berbagai perbandingan juga dapat digunakan untuk ekstraksi ultrasonik. Keunggulan etanol/air mencakup biaya yang lebih rendah (karena penggunaan etanol lebih sedikit) dan keamanan yang lebih tinggi karena lebih sulit terbakar. Ekstraksi ultrasonik dengan etanol kriogenik (sekitar -70°C) menghasilkan rendemen dan kualitas yang sangat tinggi.
Pengoperasian Mudah dan Aman
Perangkat ultrasonik kami dirancang agar sangat mudah digunakan, sehingga ekstraktor ultrasonik kami dapat dioperasikan dengan mudah dan aman. Kami dengan senang hati membantu klien selama penyiapan perangkat dan memberikan rekomendasi mengenai pengaturan serta parameter ultrasonik. Kami menawarkan perangkat yang paling sesuai untuk Anda – untuk pemrosesan batch dan inline.
Keunggulan dibandingkan Penggunaan CO2 dalam Ekstraksi
Ekstraktor CO2 superkritis mahal untuk dibeli dan dioperasikan. Pengoperasian ekstraksi CO2 rumit dan memerlukan tenaga ahli yang mengetahui tekanan dan suhu yang sesuai untuk memperoleh kanabinoid serta terpena yang diinginkan. Tekanan dan suhu tinggi berkontribusi secara signifikan terhadap peningkatan biaya dibandingkan dengan ekstraksi cair konvensional. Sebagai perbandingan, peralatan ekstraksi ultrasonik murah untuk dibeli dan dioperasikan, serta menghasilkan rendemen ekstrak tinggi yang diperoleh dalam beberapa menit. Karena sonikasi dilakukan pada tekanan lingkungan (atau sedikit lebih tinggi) dan suhu rendah, ekstraksi ultrasonik mudah dan aman dioperasikan. Sonikator Hielscher dikenal dan dipilih karena laju ekstraksinya yang tinggi, kompatibilitasnya dengan berbagai pelarut, kemudahan penggunaannya, dan skalabilitasnya yang linear.
Nanoemulsi
Untuk memperoleh bioavailabilitas tinggi dan efek CBD terbaik, tetesan minyak CBD harus diberikan dalam bentuk nano.
Keunggulan sonikator Hielscher terletak pada keserbagunaan penggunaannya: sistem ultrasonik kami dapat digunakan untuk ekstraksi kanabis DAN produksi nanoemulsi. Anda hanya perlu membeli satu perangkat untuk mengekstraksi CBD dari kanabis dan kemudian mengolah minyak CBD menjadi nanoemulsi yang stabil dengan bioavailabilitas tinggi.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang nanoemulsifikasi CBD secara ultrasonik!
Sistem ultrasonik berdaya tinggi dari skala laboratorium hingga skala pilot dan industri.
Ekstraktor Ultrasonik Berkinerja Tinggi
Hielscher Ultrasonics menyediakan peralatan ekstraksi ultrasonik untuk ekstraksi kanabis dan emulsifikasi nanoformulasi.
Selain dapat dikendalikan secara presisi dan mudah digunakan, semua perangkat ultrasonik kami dibuat untuk beroperasi 24/7. Sistem kami mampu menghasilkan amplitudo rendah hingga sangat tinggi. Untuk ekstraksi kanabinoid dan terpena, kami menawarkan sonotrode ultrasonik khusus (juga dikenal sebagai probe atau horn ultrasonik) yang dioptimalkan untuk isolasi secara lembut terhadap zat aktif berkualitas tinggi. Semua sistem kami dapat digunakan untuk ekstraksi dan emulsifikasi kanabinoid setelahnya.
Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menantang.
Hubungi kami hari ini! Kami dengan senang hati merekomendasikan konfigurasi ultrasonik yang paling sesuai untuk kebutuhan ekstraksi Anda!
- Ekstrak berkualitas tinggi
- Ekstraksi lebih menyeluruh
- Laju ekstraksi tinggi
- Ekstrak spektrum penuh
- Penggunaan berbagai pelarut
- Tidak beracun
- Metode nontermal (dingin)
- Proses ekstraksi cepat
- Aman dan mudah digunakan
- Skalabilitas linear
Literatur / Referensi
- 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 yang Perlu Diketahui
Keunggulan Ekstraksi Ultrasonik
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada prinsip kavitasi akustik. Kavitasi terjadi akibat ultrasonik berkinerja tinggi dalam cairan dan ditandai oleh efek mekanis dengan kepadatan energi tinggi, yang berlangsung di area yang disebut titik panas.
Ekstraksi Ultrasonik – Efek Kavitasi
Ketika gelombang ultrasonik berdaya tinggi dikopel ke dalam cairan (misalnya suspensi yang terdiri atas bahan nabati dalam pelarut), gelombang ultrasonik merambat melalui cairan dan menimbulkan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah secara bergantian. Selama siklus tekanan rendah, terbentuk gelembung vakum sangat kecil (disebut gelembung kavitasi), yang membesar selama beberapa siklus tekanan. Pada ukuran tertentu, ketika gelembung tidak dapat menyerap energi lagi, gelembung tersebut runtuh ke dalam secara dahsyat selama siklus tekanan tinggi. Keruntuhan gelembung ini ditandai oleh gaya kavitasi yang intens, termasuk turbulensi mikro dan aliran cairan dengan kecepatan hingga 100m/s. Efek geser akibat kavitasi ini juga dikenal sebagai efek sonomekanis. Ekstraksi ultrasonik molekul bioaktif terutama disebabkan oleh efek sonomekanis:
Kondisi luar biasa dari kavitasi ultrasonik melubangi dan/atau merusak dinding serta membran sel dan memungkinkan penetrasi pelarut yang lebih besar ke dalam sampel. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik menghasilkan isolasi senyawa yang sangat cepat – mengungguli metode ekstraksi konvensional dengan waktu proses lebih singkat, rendemen lebih tinggi, dan suhu lebih rendah. Sebagai perlakuan (sono-)mekanis yang lembut, ekstraksi ultrasonik mencegah degradasi termal senyawa bioaktif dan mengungguli teknik lain seperti ekstraksi pelarut konvensional, hidrodistilasi, atau ekstraksi Soxhlet, yang diketahui merusak molekul yang peka terhadap panas. Keunggulan ini menjadikan ekstraksi ultrasonik teknik pilihan untuk melepaskan senyawa aktif yang peka terhadap suhu dari bahan nabati.
Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik merupakan teknik pilihan untuk mengekstraksi molekul bioaktif seperti polifenol, terpena, minyak atsiri, dan kanabinoid dari bahan tumbuhan.
Kondisi luar biasa dari kavitasi ultrasonik melubangi dan/atau merusak dinding serta membran sel dan memungkinkan penetrasi pelarut yang lebih besar ke dalam sampel. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik menghasilkan isolasi senyawa yang sangat cepat – mengungguli metode ekstraksi konvensional dengan waktu proses lebih singkat, rendemen lebih tinggi, dan suhu lebih rendah. Sebagai perlakuan mekanis yang lembut, ekstraksi ultrasonik mencegah degradasi termal senyawa bioaktif dan mengungguli teknik lain seperti ekstraksi pelarut konvensional, hidrodistilasi, atau ekstraksi Soxhlet, yang diketahui merusak molekul yang peka terhadap panas. Keunggulan ini menjadikan ekstraksi ultrasonik teknik pilihan untuk melepaskan senyawa aktif yang peka terhadap suhu dari bahan nabati.
Ekstraksi ultrasonik dari sel tumbuhan: penampang melintang (TS) mikroskopis memperlihatkan mekanisme kerja selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]
Kanabinoid
Kanabinoid merupakan senyawa alami yang ditemukan pada tumbuhan Cannabis sativa. Terdapat lebih dari 480 senyawa berbeda dalam tumbuhan kanabis. Kanabis (juga disebut mariyuana) merupakan tanaman obat yang sangat berkhasiat. Dari beragam senyawa yang aktif secara terapeutik, 85 senyawa fitokimia disebut kanabinoid (dan mungkin masih ada lagi yang dapat dideteksi). CBD dan THC (tetrahidrokanabinol / Δ9-THC) merupakan kanabinoid yang paling menonjol. Karakteristik pembeda yang paling penting adalah bahwa CBD bersifat nonpsikotropik, sedangkan THC menunjukkan efek psikoaktif.
Kanabinoid dikonsumsi untuk tujuan rekreasi dan medis.
Data farmakokinetik CBD:
bioavailabilitas – Oral: 13–19%, Inhalasi: 11–45% (rata-rata 31%)
waktu paruh eliminasi: 9 jam
Di AS, produk CBD yang mengandung kurang dari .03% THC, yang diekstraksi dari biji atau batang hemp industri, legal secara federal dan dapat dibeli secara legal di semua negara bagian, terlepas dari undang-undang mariyuana di negara bagian tersebut.
Data farmakokinetik THC:
bioavailabilitas – Oral: 6–20%, Inhalasi: 10–35%
waktu paruh eliminasi: 1,6–59 jam, 25–36 jam (dronabinol yang diberikan secara oral)
Nanoformulasi
Nanokanabinoid adalah minyak kanabis yang diformulasikan menjadi emulsi minyak dalam air berukuran nano, yang menawarkan bioavailabilitas tinggi (penyerapan lebih cepat dan peningkatan efek terhadap kesehatan) sehingga dapat diberikan dengan dosis lebih rendah. Selain itu, nanoemulsi kanabis dapat dengan mudah dicampurkan ke dalam produk medis, minuman, produk pangan, dan produk kosmetik (misalnya krim, losion). Karena nanoemulsi sering kali bersifat tembus cahaya, nanoemulsi dapat dengan mudah diformulasikan ke dalam produk lain tanpa memengaruhi tampilannya.
Untuk memperoleh nanoemulsi berkualitas tinggi, ukuran tetesan dan indeks polidispersitas (PDI) merupakan faktor penting yang sangat memengaruhi stabilitas nanoemulsi. Indeks polidispersitas yang tinggi menunjukkan adanya tetesan besar, yang menyebabkan ketidakstabilan emulsi melalui koalesensi dan pematangan Ostwald. Oleh karena itu, ukuran tetesan yang kecil dengan distribusi ukuran yang sempit merupakan faktor penting yang mendukung stabilitas dan umur simpan emulsi (nano- / mikro-) yang lebih panjang.
Nanoemulsi Kanabis: Untuk nanoemulsi minyak hemp atau CBD, minyak hemp / CBD dicampurkan ke dalam minyak berkualitas tinggi yang layak untuk pangan. Minyak nabati yang umum digunakan adalah minyak MCT, minyak kelapa, minyak alpukat, minyak zaitun, minyak biji rami, minyak almon manis, dan minyak kenari. Polisorbat 80, lesitin, saponin quillaja, lesitin kedelai, dan kulit pohon sabun telah berhasil digunakan sebagai pengemulsi (surfaktan, bahan pembasah, penstabil). Gom xanthan, pektin, atau protein whey juga dapat ditambahkan untuk memperbaiki reologi dan stabilitas emulsi.
Penggunaan CO2 dalam Ekstraksi
Ekstraksi CO2 dapat dilakukan dengan dua cara: ekstraksi superkritis dan subkritis. Ketika CO2 digunakan sebagai pelarut, karakteristiknya berbeda-beda bergantung pada keadaan fluidanya. CO2 subkritis didefinisikan sebagai CO2 pada kondisi suhu antara 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) dan tekanan antara 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Pada suhu dan tekanan ini, CO2 berperilaku sebagai fluida kental. Ketika suhu dan tekanan dinaikkan hingga melampaui suhu kritis (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) dan tekanan kritis (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), CO2 mengembang di dalam wadah seperti gas tetapi dengan densitas seperti cairan. Kondisi ini dikenal sebagai karbon dioksida superkritis (sCO2 atau SC-CO2)).
Ekstraksi CO2 subkritis menggunakan suhu rendah dan tekanan rendah sehingga memerlukan waktu lebih lama. Ekstraksi CO2 subkritis menghasilkan rendemen lebih rendah dan mungkin dapat mempertahankan sebagian terpena dan minyak. Untuk ekstraksi CO2 superkritis, digunakan suhu dan tekanan yang lebih tinggi, yang dapat merusak terpena serta senyawa fitokimia lainnya. Untuk ekstraksi CO2 superkritis, diperlukan proses hilir – yang dikenal sebagai winterisasi – untuk menghilangkan senyawa yang tidak diinginkan seperti lipid dan klorofil. Selama tahap winterisasi, ekstrak mentah dibekukan dalam etanol untuk memisahkan kanabinoid dan terpena murni dari produk samping lain yang ikut terambil selama ekstraksi.