大麻からの高効率なカンナビジオール（CBD）抽出
Hielscherの超音波抽出装置は、ヘンプオイルやCBDオイルを確実かつ効率的に抽出するための最先端技術です。超音波処理は、植物原料から有用な化合物を取り出す非常に強力な抽出技術として広く知られています。超臨界CO2抽出などの他の抽出方法と比較して、超音波技術は効率、操作の簡便さ、用途の多様性に優れています。
超音波抽出
超音波抽出は、植物原料から有用な化合物を抽出するための、広く知られた長年の実績を持つプロセスです。そのため、超音波処理は高品質なCBDオイルを製造するための理想的な技術です。精密に制御可能な超音波キャビテーションによって植物細胞に穴が開き、溶媒が細胞内に押し込まれ、カンナビノイド、テルペン、フラボノイドなどの細胞内化合物を取り込みます。
超音波処理の大きな利点は、抽出を行える温度範囲の広さです。超音波抽出は、高温・温暖なエタノールから極低温のエタノール（-70°C）までの条件で実施できます。これにより、目的の化合物を選択的に分離できます。極低温エタノール中での超音波処理では主にカンナビノイドとテルペンが得られる一方、温暖・高温のエタノールでの抽出では、多様な植物化学成分（アルデヒド、エステル、エチル、ケトンなど）が得られます。フルスペクトラム抽出物には、多数のカンナビノイド、テルペン、その他の植物化学成分が含まれます。アントラージュ効果によると、植物化学成分（カンナビノイドなど）は相乗効果を持つため、他の植物由来の化学成分と共に作用すると、より高い効果を発揮します。つまり、CBDに加えて他のカンナビノイド、テルペン、植物化学成分を含むCBDオイルは、CBDのみを含むCBDオイルよりも著しく高い治療効果をもたらします。ただし、クロロフィルは抽出物に不快な味を与えるため、その抽出は避けます。
手順
- 超音波抽出： 超音波抽出は、処理量に応じて、バッチ方式または連続フロー方式で簡単に実施できます。抽出プロセスは非常に迅速で、大量の活性化合物が得られます。
- ろ過： 植物原料と液体の混合物をろ紙またはフィルターバッグでろ過し、液体から植物の固形部分を除去します。
- 蒸発： CBDオイルを溶媒から分離するには、一般にロータリーエバポレーターを使用します。エタノールなどの溶媒は回収して再利用できます。
- ナノ乳化： 超音波処理によって、精製したCBDオイルを、優れたバイオアベイラビリティを持つ安定したナノエマルションに加工できます。
高い抽出率
Hielscherの超音波抽出装置は、最適な抽出条件に精密に調整でき、原料（大麻の葉、花穂、茎など）から最高の量と品質で抽出できます。大麻から高品質なCBDオイルなどの植物由来化合物を抽出する際には、超音波強度が極めて重要です。当社の超音波装置 UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt および UIP2000hdt は、精密な振幅制御、温度センサー、時間制御を備え、最適な条件での運転を可能にします。カラータッチスクリーンとブラウザーによる制御により、操作と監視が簡単かつ確実になります。
超音波抽出用の溶媒
エタノールは、カンナビノイド抽出用の溶媒として広く使用されています。Hielscherの超音波装置により、溶媒の選択肢が大幅に広がります。水とエタノールの混合物、極低温エタノール、エタノール、高アルコール度数のアルコール、グリセリンなどを使用できます。
エタノールは、極性（親水性）物質と非極性（疎水性・親油性）物質の両方を溶解するため、非常によく使用される溶媒です。さまざまな比率のエタノールと水の混合物も、超音波抽出に使用できます。エタノールと水の混合物の利点には、エタノール使用量の削減によるコスト低減と、引火性の低下による安全性の向上があります。極低温エタノール（約 -70°C）による超音波抽出では、非常に高い収率と品質が得られます。
簡単で安全な操作
当社の超音波装置は、使いやすさを最適化するように設計されているため、超音波抽出装置を簡単かつ安全に操作できます。お客様の装置導入を喜んでお手伝いし、超音波の設定やパラメーターについて推奨事項をご案内します。バッチ処理とインライン処理に最も適した装置をご提供します。
CO2 抽出に対する利点
超臨界CO2 抽出装置は、購入費用と運転費用が高額です。CO2 抽出の操作は複雑で、目的のカンナビノイドやテルペンを得るために適切な圧力と温度を把握している専門家が必要です。高圧と高温は、従来の液体抽出と比較して、コスト増加の大きな要因となります。一方、超音波抽出は装置の購入費用と運転費用が低く、数分以内に大量の抽出物が得られます。超音波処理は大気圧（またはそれよりわずかに高い圧力）と低温で行うため、超音波抽出は簡単かつ安全に実施できます。Hielscherの超音波装置は、高い抽出率、さまざまな溶媒との適合性、使いやすさ、線形のスケールアップ性によって評価され、選ばれています。
ナノエマルション
CBDの高いバイオアベイラビリティと最良の効果を得るには、CBDオイルの液滴をナノサイズの形態で投与する必要があります。
Hielscherの超音波装置の魅力は、その多用途性にあります。当社の超音波システムは、大麻の抽出とナノエマルションの製造の両方に使用できます。装置を一台購入するだけで、大麻からCBDを抽出し、その後、CBDオイルを安定した高バイオアベイラビリティのナノエマルションに加工できます。
CBDの超音波ナノ乳化について詳しくは、こちらをクリックしてください！
実験室からパイロット、産業規模まで対応する高出力超音波システム。
高性能超音波抽出装置
Hielscher Ultrasonicsは、大麻の抽出およびナノ製剤の乳化に使用する超音波抽出装置を提供しています。
当社のすべての超音波装置は、精密な制御性と使いやすさに加え、24時間・週7日の連続運転に対応するように製造されています。当社のシステムは、低振幅から非常に高い振幅まで対応できます。カンナビノイドとテルペンの抽出用には、高品質な活性物質を穏やかに分離するために最適化した、専用の超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとも呼ばれます）をご提供しています。当社のすべてのシステムは、カンナビノイドの抽出と、その後の乳化に使用できます。
Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷条件や厳しい環境下でも24時間・週7日の連続運転が可能です。
今すぐお問い合わせください！お客様の抽出ニーズに最も適した超音波装置構成を喜んでご提案します！
- 高品質な抽出物
- より完全な抽出
- 高い抽出率
- フルスペクトラム抽出物
- さまざまな溶媒の使用
- 無毒性
- 非熱的（低温）な方法
- 迅速な抽出プロセス
- 安全で使いやすい
- 線形のスケールアップ性
文献 / 参考資料
- 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.
知っておきたい情報
超音波抽出の利点
超音波抽出は、音響 キャビテーションの原理に基づいています。キャビテーションは、液体中の高性能超音波によって発生し、いわゆるホットスポットで生じる、エネルギー密度の高い機械的作用を特徴とします。
超音波抽出 – キャビテーションの作用
高出力の超音波を液体（溶媒中の植物原料からなる懸濁液など）に結合すると、超音波が液体中を伝わり、高圧と低圧の周期を交互に生じさせます。低圧周期中には、微小な真空気泡（いわゆるキャビテーション気泡）が生成され、複数の圧力周期にわたって成長します。気泡が一定の大きさに達し、それ以上のエネルギーを吸収できなくなると、高圧周期中に激しく圧壊します。気泡の圧壊は、微小な乱流や最大100m/sの速度の液流を含む、強力なキャビテーション力を特徴とします。これらのキャビテーションによるせん断作用は、超音波機械的作用とも呼ばれます。生理活性分子の超音波抽出は、主に超音波機械的作用によって生じます。
超音波キャビテーションの特異な条件により、細胞壁や細胞膜に穴が開き、またはそれらが破壊され、あるいはその両方が起こり、溶媒がサンプル内部へより深く浸透できるようになります。そのため、超音波抽出は化合物を非常に迅速に分離でき、処理時間の短さ、収率の高さ、処理温度の低さにおいて従来の抽出方法を上回ります。穏やかな（超音波）機械的処理である超音波抽出は、生理活性化合物の熱分解を防ぎ、熱に敏感な分子を破壊することが知られている従来の溶媒抽出、水蒸留、ソックスレー抽出などの他の技術よりも優れています。これらの利点により、超音波抽出は、植物原料から温度に敏感な活性化合物を取り出すために選ばれる技術となっています。
そのため、超音波抽出は、植物原料からポリフェノール、テルペン、精油、カンナビノイドなどの生理活性分子を抽出するために選ばれる技術です。
超音波キャビテーションの特異な条件により、細胞壁や細胞膜に穴が開き、またはそれらが破壊され、あるいはその両方が起こり、溶媒がサンプル内部へより深く浸透できるようになります。そのため、超音波抽出は化合物を非常に迅速に分離でき、処理時間の短さ、収率の高さ、処理温度の低さにおいて従来の抽出方法を上回ります。穏やかな機械的処理である超音波抽出は、生理活性化合物の熱分解を防ぎ、熱に敏感な分子を破壊することが知られている従来の溶媒抽出、水蒸留、ソックスレー抽出などの他の技術よりも優れています。これらの利点により、超音波抽出は、植物原料から温度に敏感な活性化合物を取り出すために選ばれる技術となっています。
植物細胞からの超音波抽出：顕微鏡横断面（TS）は、細胞からの超音波抽出時の作用機序を示しています（倍率2000x）［出典：Vilkhu et al. 2011］
カンナビノイド
カンナビノイドは、Cannabis sativaに含まれる天然の化合物です。大麻には480を超える異なる化合物が存在します。大麻（マリファナとも呼ばれます）は、非常に強力な薬用植物です。多様な治療活性化合物のうち、85の植物化学成分がカンナビノイドと呼ばれています（さらに多くが検出される可能性があります）。CBDとTHC（テトラヒドロカンナビノール / Δ9-THC）は、最も主要なカンナビノイドです。最も重要な違いは、CBDには向精神作用がない一方、THCには精神作用があることです。
カンナビノイドは、嗜好目的および医療目的で摂取されます。
CBDの薬物動態データ：
バイオアベイラビリティ – 経口：13–19%、吸入：11–45%（平均31%）
消失半減期：9時間
米国では、産業用ヘンプの種子または茎から抽出され、THC含有量が.03%未満のCBD製品は連邦法上合法であり、各州のマリファナ関連法にかかわらず、すべての州で合法的に購入できます。
THCの薬物動態データ：
バイオアベイラビリティ – 経口：6–20%、吸入：10–35%
消失半減期：1.6–59時間、25–36時間（経口投与されたドロナビノール）
ナノ製剤
ナノカンナビノイドは、ナノサイズの水中油型エマルションに製剤化された大麻オイルで、高いバイオアベイラビリティ（より速い吸収と健康効果の増大）を持つため、より低い用量で投与できます。さらに、大麻ナノエマルションは、医薬品、飲料、食品、化粧品（クリーム、ローションなど）に簡単に配合できます。ナノエマルションは半透明であることが多いため、外観に影響を与えずに他の製品に容易に配合できます。
高品質なナノエマルションを得るには、液滴径と多分散性指数（PDI）が重要な要因であり、ナノエマルションの安定性に大きく影響します。高い多分散性指数は大きな液滴の存在を示し、これらの液滴は合一とオストワルド熟成によってエマルションを不安定化させます。そのため、液滴径が小さく、粒径分布が狭いことは、ナノエマルションまたはマイクロエマルションの安定性と保存期間の延長に寄与する重要な要因です。
大麻ナノエマルション：ヘンプオイルまたはCBDのナノエマルションでは、ヘンプオイル / CBDオイルを高品質な食品グレードの油に混合します。代表的な植物油には、MCTオイル、ココナッツオイル、アボカドオイル、オリーブオイル、亜麻仁油、スイートアーモンドオイル、クルミ油があります。乳化剤（界面活性剤、湿潤剤、安定剤）として、ポリソルベート80、レシチン、キラヤサポニン、大豆レシチン、ソープバークが良好に使用されています。レオロジーとエマルションの安定性を改善するため、キサンタンガム、ペクチン、ホエイタンパク質を追加することもできます。
CO2 抽出
CO2 抽出には、超臨界抽出と亜臨界抽出の二通りの方法があります。CO2 を溶媒として使用すると、その流体状態に応じて異なる特性を示します。亜臨界CO2 とは、CO2 が温度5–10°C（278.15–283.15K、41–50°F）、圧力800–1500psi（54.43–102.06atm、5.51–10.24MPa）の範囲にある状態を指します。この温度と圧力では、CO2 は粘性の高い流体として振る舞います。温度と圧力を上げ、臨界温度（304.25 K、31.10°C、87.98°F）と臨界圧力（72.9atm、7.39MPa、1,071psi）を超えると、CO2は液体のような密度を持ちながら、気体のように容器内で膨張します。これは超臨界二酸化炭素（sCO2 またはSC-CO2））と呼ばれます。
亜臨界CO2 抽出は低温・低圧で行うため、より長い時間を要します。亜臨界CO2 抽出では収率が低くなり、一部のテルペンや油が保持される可能性があります。超臨界CO2 抽出では、より高い温度と圧力を使用するため、テルペンやその他の植物化学成分が損傷する可能性があります。超臨界CO2 抽出では、脂質やクロロフィルなどの不要な化合物を除去するため、ウィンタリゼーションと呼ばれる後処理が必要です。ウィンタリゼーション工程では、粗抽出物をエタノール中で凍結し、純粋なカンナビノイドとテルペンを、抽出時に取り出されたその他の副生成物から分離します。