Высокоэффективная экстракция каннабидиола (CBD) из каннабиса
Ультразвуковые экстракторы Hielscher представляют собой передовую технологию надёжной и эффективной экстракции конопляного масла и масел CBD. Обработка ультразвуком хорошо известна как высокоэффективный метод экстракции для высвобождения ценных соединений из растительного сырья. По сравнению с другими методами экстракции, такими как экстракция сверхкритическим CO2, ультразвуковой метод превосходит их по эффективности, простоте эксплуатации и универсальности применения.
Ультразвуковая экстракция
Ультразвуковая экстракция – хорошо известный и давно применяемый процесс извлечения ценных соединений из растительного сырья. Поэтому обработка ультразвуком является идеальным методом производства высококачественных масел CBD. Благодаря точно контролируемой ультразвуковой кавитации растительные клетки перфорируются, а растворитель проникает внутрь клетки, где поглощает внутриклеточные соединения, такие как каннабиноиды, терпены, флавоноиды и т. д.
Важным преимуществом обработки ультразвуком является диапазон температур, при которых можно проводить экстракцию. Ультразвуковую экстракцию можно проводить с использованием этанола при температурах от горячего/тёплого до криогенного (-70°C). Это позволяет целенаправленно выделять нужные соединения. Обработка ультразвуком в криогенном этаноле позволяет получать преимущественно каннабиноиды и терпены, тогда как экстракция тёплым/горячим этанолом позволяет получать широкий спектр фитохимических соединений (например, альдегиды, сложные эфиры, этилы, кетоны). Экстракты полного спектра содержат множество каннабиноидов, терпенов и других фитохимических веществ. Согласно эффекту антуража, фитохимические вещества (например, каннабиноиды) обладают синергическим действием и поэтому действуют лучше в сочетании с другими химическими веществами растительного происхождения. Это означает, что масло CBD, содержащее CBD вместе с другими каннабиноидами, терпенами и фитохимическими веществами, будет оказывать значительно более выраженное терапевтическое воздействие, чем масло CBD, содержащее только CBD. Однако экстракции хлорофилла избегают, поскольку он придаёт экстракту неприятный вкус.
Шаг за шагом
- Ультразвуковая экстракция: Ультразвуковую экстракцию можно легко проводить в периодическом или непрерывном проточном режиме – в зависимости от объёма вашего процесса. Процесс экстракции протекает очень быстро и обеспечивает получение большого количества активных соединений.
- Фильтрация: Пропустите смесь растительного сырья и жидкости через бумажный фильтр или фильтровальный мешок, чтобы удалить из жидкости твёрдые части растения.
- Выпаривание: Для отделения масла CBD от растворителя обычно используют роторный испаритель. Растворитель, например этанол, можно улавливать и использовать повторно.
- Наноэмульгирование: Посредством обработки ультразвуком очищенное масло CBD можно преобразовать в стабильную наноэмульсию, обеспечивающую превосходную биодоступность.
Скачайте подробную пошаговую инструкцию здесь!
Высокая скорость экстракции
Ультразвуковые экстракторы Hielscher можно точно настроить на оптимальные условия экстракции – для получения из вашего сырья (листьев, соцветий, стеблей каннабиса и т. д.) максимального количества экстракта наивысшего качества. Интенсивность ультразвука имеет решающее значение при экстракции соединений растительного происхождения, таких как высококачественное масло CBD из каннабиса. Наши ультразвуковые аппараты UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt и UIP2000hdt оснащены точной регулировкой амплитуды, датчиком температуры и управлением временем обработки, что позволяет работать в оптимальных условиях. Цветной сенсорный экран и управление через браузер делают эксплуатацию и мониторинг простыми и надёжными.
Ультразвуковая экстракция CBD из каннабиса в периодическом режиме объёмом 120L с использованием UIP2000hdT и мешалки
UP400St для экстракции каннабиноидов из каннабиса
Растворители для ультразвуковой экстракции
Этанол широко используется в качестве растворителя для экстракции каннабиноидов. Ультразвуковые аппараты Hielscher значительно расширяют выбор растворителей: водно-этанольная смесь, криогенный этанол, этанол, спирт высокой крепости, глицерин и т. д.
Этанол является очень популярным растворителем, поскольку растворяет как полярные (гидрофильные), так и неполярные (гидрофобные/липофильные) вещества. Для ультразвуковой экстракции также можно использовать смеси этанола и воды в различных соотношениях. Преимущества смесей этанола и воды включают снижение затрат (благодаря меньшему количеству этанола) и повышение безопасности за счёт меньшей воспламеняемости. Ультразвуковая экстракция с использованием криогенного этанола (прибл. -70°C) обеспечивает очень высокий выход и качество.
Простая и безопасная эксплуатация
Наши ультразвуковые устройства разработаны для максимального удобства пользователей, поэтому наши ультразвуковые экстракторы просты и безопасны в эксплуатации. Мы рады помогать нашим клиентам при настройке оборудования и давать рекомендации по настройкам и параметрам ультразвуковой обработки. Мы предлагаем вам наиболее подходящее устройство – для периодической обработки и обработки в потоке.
Преимущества перед CO2 экстракцией
Сверхкритические CO2 экстракторы дороги в приобретении и эксплуатации. Проведение CO2 экстракции сложно и требует специалиста, который знает, какие давления и температуры подходят для получения нужных каннабиноидов и терпенов. Высокие давления и высокие температуры значительно увеличивают затраты по сравнению с традиционной жидкостной экстракцией. Для сравнения, оборудование для ультразвуковой экстракции недорого в приобретении и эксплуатации и обеспечивает высокий выход экстрактов, получаемых за несколько минут. Поскольку обработка ультразвуком проводится при атмосферном (или слегка повышенном) давлении и низких температурах, ультразвуковая экстракция проста и безопасна в проведении. Ультразвуковые аппараты Hielscher получили признание и пользуются предпочтением благодаря высокой скорости экстракции, совместимости с различными растворителями, простоте использования и линейной масштабируемости.
Наноэмульсии
Для достижения высокой биодоступности и наилучшего действия CBD капли масла CBD следует вводить в наноформе.
Преимущество ультразвуковых аппаратов Hielscher заключается в универсальности их применения: наши ультразвуковые системы можно использовать для экстракции из каннабиса И производства наноэмульсий. Вам нужно приобрести только одно устройство, чтобы извлекать CBD из каннабиса и затем преобразовывать масло CBD в стабильную наноэмульсию с высокой биодоступностью.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом наноэмульгировании CBD!
Мощные ультразвуковые системы для лабораторного, пилотного и промышленного масштаба.
Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы
Hielscher Ultrasonics поставляет оборудование для ультразвуковой экстракции из каннабиса и эмульгирования наноформуляций.
Помимо точной управляемости и удобства использования, все наши ультразвуковые устройства рассчитаны на работу в режиме 24/7. Наши системы способны обеспечивать амплитуды от низких до очень высоких. Для экстракции каннабиноидов и терпенов мы предлагаем специальные ультразвуковые сонотроды (также известные как ультразвуковые зонды или рупоры), оптимизированные для щадящего выделения высококачественных активных веществ. Все наши системы можно использовать для экстракции и последующего эмульгирования каннабиноидов.
Прочность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Свяжитесь с нами сегодня! Мы будем рады порекомендовать вам наиболее подходящую ультразвуковую установку для ваших задач экстракции!
- Высококачественные экстракты
- Более полная экстракция
- Высокая скорость экстракции
- Экстракт полного спектра
- Использование различных растворителей
- Нетоксичность
- Нетермический (холодный) метод
- Быстрый процесс экстракции
- Безопасность и простота использования
- Линейная масштабируемость
Литература / Источники
- 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.
Полезные сведения
Преимущества ультразвуковой экстракции
Ультразвуковая экстракция основана на принципе акустической кавитации. Кавитация возникает в результате воздействия мощного ультразвука на жидкость и характеризуется механическими эффектами с высокой плотностью энергии, которые проявляются в так называемых горячих точках.
Ультразвуковая экстракция – кавитационные эффекты
Когда мощные ультразвуковые волны передаются в жидкость (например, в суспензию растительного сырья в растворителе), они распространяются через жидкость, вызывая чередование циклов высокого и низкого давления. Во время циклов низкого давления образуются мельчайшие вакуумные пузырьки (так называемые кавитационные пузырьки), которые растут в течение нескольких циклов давления. При достижении определённого размера, когда пузырьки больше не могут поглощать энергию, они резко схлопываются во время цикла высокого давления. Схлопывание пузырьков характеризуется интенсивными кавитационными силами, включая микротурбулентность и потоки жидкости со скоростями до 100m/s. Эти кавитационные сдвиговые эффекты также известны как сономеханические эффекты. Ультразвуковая экстракция биоактивных молекул обусловлена главным образом сономеханическими эффектами:
Экстремальные условия ультразвуковой кавитации перфорируют и/или разрушают клеточные стенки и мембраны и обеспечивают более глубокое проникновение растворителя в образец. Поэтому ультразвуковая экстракция обеспечивает очень быстрое выделение соединений – превосходя традиционные методы экстракции благодаря меньшей продолжительности процесса, более высокому выходу и более низким температурам. Будучи щадящей (соно-)механической обработкой, ультразвуковая экстракция предотвращает термическое разложение биоактивных соединений и превосходит другие методы, такие как традиционная экстракция растворителем, гидродистилляция или экстракция Сокслета, которые, как известно, разрушают термочувствительные молекулы. Эти преимущества делают ультразвуковую экстракцию предпочтительным методом высвобождения термочувствительных активных соединений из растительного сырья.
Поэтому ультразвуковая экстракция является предпочтительным методом извлечения биоактивных молекул, таких как полифенолы, терпены, эфирные масла и каннабиноиды, из растительного сырья.
Экстремальные условия ультразвуковой кавитации перфорируют и/или разрушают клеточные стенки и мембраны и обеспечивают более глубокое проникновение растворителя в образец. Поэтому ультразвуковая экстракция обеспечивает очень быстрое выделение соединений – превосходя традиционные методы экстракции благодаря меньшей продолжительности процесса, более высокому выходу и более низким температурам. Будучи щадящей механической обработкой, ультразвуковая экстракция предотвращает термическое разложение биоактивных соединений и превосходит другие методы, такие как традиционная экстракция растворителем, гидродистилляция или экстракция Сокслета, которые, как известно, разрушают термочувствительные молекулы. Эти преимущества делают ультразвуковую экстракцию предпочтительным методом высвобождения термочувствительных активных соединений из растительного сырья.
Ультразвуковая экстракция из растительных клеток: микроскопический поперечный срез (TS) показывает механизм действия при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000x) [источник: Vilkhu et al. 2011]
Каннабиноиды
Каннабиноиды – это природные соединения, содержащиеся в растении Cannabis sativa. В каннабисе присутствует более 480 различных соединений. Каннабис (также называемый марихуаной) – чрезвычайно сильнодействующее лекарственное растение. Из широкого спектра терапевтически активных соединений 85 фитохимических веществ называют каннабиноидами (и могут быть обнаружены дополнительные). CBD и THC (тетрагидроканнабинол / Δ9-THC) являются наиболее известными каннабиноидами. Важнейшее различие заключается в том, что CBD не обладает психотропным действием, тогда как THC оказывает психоактивное действие.
Каннабиноиды употребляют в рекреационных и медицинских целях.
Фармакокинетические данные CBD:
биодоступность – при приёме внутрь: 13–19%, при ингаляции: 11–45% (в среднем 31%)
период полувыведения: 9 часов
В США продукты CBD, содержащие менее .03% THC и полученные из семян или стеблей промышленной конопли, разрешены федеральным законодательством и могут законно приобретаться во всех штатах независимо от действующих в них законов о марихуане.
Фармакокинетические данные THC:
биодоступность – при приёме внутрь: 6–20%, при ингаляции: 10–35%
период полувыведения: 1,6–59 часов, 25–36 часов (дронабинол при приёме внутрь)
Наноформуляции
Наноканнабиноиды представляют собой масла каннабиса, сформулированные в виде наноразмерной эмульсии типа «масло в воде», которая обеспечивает высокую биодоступность (более быстрое усвоение и усиленное воздействие на здоровье), поэтому их можно вводить в меньших дозах. Кроме того, наноэмульсии каннабиса можно легко добавлять в медицинские продукты, напитки, пищевые продукты и косметические средства (например, кремы, лосьоны). Поскольку наноэмульсии часто полупрозрачны, их можно легко включать в состав других продуктов без изменения внешнего вида.
Для получения высококачественной наноэмульсии важными факторами являются размер капель и индекс полидисперсности (PDI), которые существенно влияют на стабильность наноэмульсии. Высокий индекс полидисперсности указывает на наличие крупных капель, которые дестабилизируют эмульсию вследствие коалесценции и созревания Оствальда. Поэтому малый размер капель и узкое распределение их размеров являются важными факторами, способствующими стабильности и увеличению срока хранения (нано- / микро-)эмульсии.
Наноэмульсии каннабиса: Для получения наноэмульсий конопляного масла или CBD конопляное масло / масло CBD смешивают с высококачественным пищевым маслом. Типичные растительные масла включают масло MCT, кокосовое масло, масло авокадо, оливковое масло, льняное масло, масло сладкого миндаля и масло грецкого ореха. В качестве эмульгатора (поверхностно-активного вещества, смачивающего агента, стабилизатора) успешно применяют полисорбат 80, лецитин, сапонины квиллайи, соевый лецитин и мыльную кору. Для улучшения реологических свойств и стабильности эмульсии можно дополнительно добавлять ксантановую камедь, пектин или сывороточный белок.
CO2 экстракция
CO2 экстракцию можно проводить двумя способами: в сверхкритическом и подкритическом режимах. Когда CO2 используется в качестве растворителя, его характеристики различаются в зависимости от его физического состояния. Подкритический CO2 обозначает CO2 в состоянии при температуре 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) и давлении 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). При этих температуре и давлении CO2 ведёт себя как густой флюид. Когда температура и давление повышаются и превышают критическую температуру (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) и критическое давление (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi), CO2 расширяется в ёмкости как газ, но обладает плотностью, подобной плотности жидкости. Такое состояние называется сверхкритическим диоксидом углерода (sCO2 или SC-CO2)).
Подкритическая CO2 экстракция проводится при низкой температуре и низком давлении и поэтому занимает больше времени. Подкритическая CO2 экстракция обеспечивает меньший выход и может сохранять некоторые терпены и масла. Для сверхкритической CO2 экстракции применяют более высокие температуры и более высокие давления, которые могут повреждать терпены и другие фитохимические вещества. Для сверхкритической CO2 экстракции необходим последующий процесс – известный как винтеризация – для удаления нежелательных соединений, таких как липиды и хлорофилл. На этапе винтеризации неочищенный экстракт замораживают в этаноле, чтобы отделить чистые каннабиноиды и терпены от других побочных продуктов, извлечённых во время экстракции.