Vysoko účinná extrakcia kanabidiolu (CBD) z konopy
Ultrazvukové extraktory Hielscher predstavujú najmodernejšiu technológiu na spoľahlivú a účinnú extrakciu konopných a CBD olejov. Ultrazvukové spracovanie je známe ako vysoko účinná extrakčná technika na uvoľňovanie cenných zlúčenín z rastlinných materiálov. V porovnaní s inými extrakčnými metódami, ako je extrakcia superkritickým CO2, ultrazvuková technika vyniká účinnosťou, jednoduchou obsluhou a všestranným využitím.
Ultrazvuková extrakcia
Ultrazvuková extrakcia je dobre známy a dlhodobo zavedený proces získavania cenných zlúčenín z rastlinných materiálov. Sonikácia je preto ideálnou technikou na výrobu vysokokvalitných CBD olejov. Presne regulovateľná ultrazvuková kavitácia perforuje rastlinné bunky a vtláča rozpúšťadlo do bunky, kde rozpúšťadlo absorbuje vnútrobunkové zlúčeniny, ako sú kanabinoidy, terpény, flavonoidy atď.
Veľkou výhodou ultrazvukového spracovania je teplotný rozsah, v ktorom možno extrakciu vykonávať. Ultrazvukovú extrakciu možno vykonávať v horúcom či teplom etanole až po kryogénny etanol (-70°C). To umožňuje cielenú izoláciu požadovaných zlúčenín. Sonikáciou v kryogénnom etanole sa získavajú najmä kanabinoidy a terpény, zatiaľ čo extrakcia v teplom či horúcom etanole poskytuje širokú škálu fytochemických zlúčenín (napr. aldehydy, estery, etyly, ketóny). Plnospektrálne extrakty obsahujú množstvo kanabinoidov, terpénov a ďalších fytochemických látok. Podľa sprievodného účinku (entourage effect) majú fytochemické látky (napr. kanabinoidy) synergické účinky, a preto pôsobia lepšie spolu s ďalšími rastlinnými chemickými látkami. To znamená, že CBD olej, ktorý obsahuje CBD spolu s ďalšími kanabinoidmi, terpénmi a fytochemickými látkami, bude mať výrazne vyšší terapeutický účinok než CBD olej obsahujúci iba CBD. Extrakcii chlorofylu sa však predchádza, pretože dodáva extraktu nepríjemnú chuť.
Krok za krokom
- Ultrazvuková extrakcia: Ultrazvukovú extrakciu možno jednoducho vykonávať vo vsádzkovom alebo kontinuálnom prietokovom režime – v závislosti od spracovávaného objemu. Extrakčný proces je veľmi rýchly a poskytuje veľké množstvo účinných zlúčenín.
- Filtrácia: Zmes rastlinného materiálu a kvapaliny prefiltrujte cez papierový filter alebo filtračné vrecko, aby ste z kvapaliny odstránili pevné časti rastlín.
- Odparovanie: Na oddelenie CBD oleja od rozpúšťadla sa bežne používa rotačná odparka. Rozpúšťadlo, napr. etanol, možno spätne získať a opätovne použiť.
- Nanoemulgácia: Sonikáciou možno vyčistený CBD olej spracovať na stabilnú nanoemulziu, ktorá ponúka vynikajúcu biologickú dostupnosť.
Tu si stiahnite podrobné pokyny krok za krokom!
Vysoká miera extrakcie
Ultrazvukové extraktory Hielscher možno presne nastaviť na optimálne extrakčné podmienky – aby ste zo suroviny (listov, kvetných púčikov, stoniek konopy atď.) získali najvyššie množstvo extraktu v najvyššej kvalite. Intenzita ultrazvuku je rozhodujúca pri extrakcii rastlinných zlúčenín, ako je vysokokvalitný CBD olej z konopy. Naše ultrazvukové prístroje UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt a UIP2000hdt sú vybavené presnou reguláciou amplitúdy, snímačom teploty a riadením času, aby vám umožnili pracovať za optimálnych podmienok. Farebná dotyková obrazovka a ovládanie cez prehliadač umožňujú jednoduchú a spoľahlivú obsluhu a monitorovanie.
120L ultrazvuková vsádzková extrakcia CBD z konopy pomocou UIP2000hdT a miešadla
UP400St na extrakciu kanabinoidov z konopy
Rozpúšťadlá na ultrazvukovú extrakciu
Etanol sa bežne používa ako rozpúšťadlo na extrakciu kanabinoidov. Ultrazvukové prístroje Hielscher výrazne rozširujú váš výber rozpúšťadiel: zmes vody a etanolu, kryogénny etanol, etanol, vysokopercentný alkohol, glycerín atď.
Etanol je veľmi obľúbeným rozpúšťadlom, pretože rozpúšťa polárne (hydrofilné) aj nepolárne (hydrofóbne/lipofilné) látky. Na ultrazvukovú extrakciu možno použiť aj zmesi etanolu a vody v rôznych pomeroch. Medzi výhody zmesí etanolu a vody patria nižšie náklady (vďaka menšiemu množstvu etanolu) a vyššia bezpečnosť vďaka nižšej horľavosti. Ultrazvuková extrakcia kryogénnym etanolom (približne -70°C) poskytuje veľmi vysoký výťažok a kvalitu.
Jednoduchá a bezpečná obsluha
Naše ultrazvukové zariadenia sú navrhnuté s dôrazom na optimálnu používateľskú prívetivosť, čo znamená, že naše ultrazvukové extraktory možno jednoducho a bezpečne obsluhovať. Našim zákazníkom radi pomôžeme pri zostavovaní ich zariadení a poskytneme im odporúčania týkajúce sa nastavení a parametrov ultrazvuku. Ponúkame vám najvhodnejšie zariadenie – na vsádzkové aj prietokové spracovanie.
Výhody oproti extrakcii pomocou CO2
Extraktory so superkritickým CO2 sú drahé na obstaranie aj prevádzku. Prevádzka extrakcie pomocou CO2 je zložitá a vyžaduje si odborníka, ktorý vie, aké tlaky a teploty sú vhodné na získanie požadovaných kanabinoidov a terpénov. Vysoké tlaky a vysoké teploty výrazne prispievajú k zvýšeniu nákladov v porovnaní s konvenčnou kvapalinovou extrakciou. Na porovnanie, zariadenie na ultrazvukovú extrakciu je lacné na obstaranie aj prevádzku a poskytuje vysoké výťažky extraktov, ktoré sa získajú v priebehu niekoľkých minút. Keďže sonikácia prebieha pri okolitom (alebo mierne zvýšenom) tlaku a nízkych teplotách, ultrazvuková extrakcia sa vykonáva jednoducho a bezpečne. Sonikátory Hielscher sú uznávané a uprednostňované pre svoju vysokú mieru extrakcie, kompatibilitu s rôznymi rozpúšťadlami, jednoduché používanie a lineárnu škálovateľnosť.
Nanoemulzie
Na dosiahnutie vysokej biologickej dostupnosti a najlepších účinkov CBD by sa kvapôčky CBD oleja mali podávať v nanoforme.
Prednosť sonikátorov Hielscher spočíva v ich všestrannom využití: naše ultrazvukové systémy možno použiť na extrakciu z konopy AJ na výrobu nanoemulzií. Na extrakciu CBD z konopy a následné spracovanie CBD oleja na stabilnú nanoemulziu s vysokou biologickou dostupnosťou si stačí kúpiť iba jedno zariadenie.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej nanoemulgácii CBD!
Vysokovýkonné ultrazvukové systémy od laboratórnej cez poloprevádzkovú až po priemyselnú mierku.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory
Hielscher Ultrasonics dodáva ultrazvukové extrakčné zariadenia na extrakciu z konopy a emulgáciu nanoformulácií.
Okrem presnej regulovateľnosti a používateľskej prívetivosti sú všetky naše ultrazvukové zariadenia skonštruované na prevádzku 24/7. Naše systémy dokážu poskytovať nízke až veľmi vysoké amplitúdy. Na extrakciu kanabinoidov a terpénov ponúkame špeciálne ultrazvukové sonotródy (známe aj ako ultrazvukové sondy alebo rohy), ktoré sú optimalizované na šetrnú izoláciu vysokokvalitných účinných látok. Všetky naše systémy možno použiť na extrakciu a následnú emulgáciu kanabinoidov.
Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Kontaktujte nás ešte dnes! Radi vám odporučíme najvhodnejšiu ultrazvukovú zostavu pre vaše potreby extrakcie!
- Vysokokvalitné extrakty
- Úplnejšia extrakcia
- Vysoká miera extrakcie
- Plnospektrálny extrakt
- Použitie rôznych rozpúšťadiel
- Netoxická
- Netepelná (studená) metóda
- Rýchly proces extrakcie
- Bezpečná a jednoduchá na používanie
- Lineárna škálovateľnosť
Literatúra / Referencie
- 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.
Užitočné fakty
Výhody ultrazvukovej extrakcie
Ultrazvuková extrakcia je založená na princípe akustickej kavitácie. Kavitácia vzniká pôsobením vysokovýkonného ultrazvuku v kvapaline a vyznačuje sa mechanickými účinkami s vysokou hustotou energie, ktoré sa odohrávajú v takzvaných horúcich bodoch.
Ultrazvuková extrakcia – kavitačné účinky
Keď sa vlny výkonového ultrazvuku vnesú do kvapaliny (napr. suspenzie tvorenej rastlinným materiálom v rozpúšťadle), ultrazvukové vlny sa šíria kvapalinou a spôsobujú striedanie vysokotlakových a nízkotlakových cyklov. Počas nízkotlakových cyklov vznikajú drobné vákuové bubliny (takzvané kavitačné bubliny), ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov. Pri určitej veľkosti, keď už bubliny nedokážu absorbovať viac energie, počas vysokotlakového cyklu prudko implodujú. Implózia bublín sa vyznačuje intenzívnymi kavitačnými silami vrátane mikroturbulencií a prúdov kvapaliny s rýchlosťami až 100m/s. Tieto kavitačné šmykové účinky sú známe aj ako sonomechanické účinky. Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych molekúl je spôsobená najmä sonomechanickými účinkami:
Mimoriadne podmienky ultrazvukovej kavitácie perforujú a/alebo narúšajú bunkové steny a membrány a umožňujú lepšie prenikanie rozpúšťadla do vzorky. Ultrazvuková extrakcia preto dosahuje veľmi rýchlu izoláciu zlúčenín – prekonáva konvenčné extrakčné metódy kratším časom spracovania, vyšším výťažkom a nižšími teplotami. Ako šetrné (sono-)mechanické spracovanie zabraňuje ultrazvuková extrakcia tepelnej degradácii bioaktívnych zlúčenín a prekonáva iné techniky, ako sú konvenčná extrakcia rozpúšťadlom, hydrodestilácia alebo Soxhletova extrakcia, o ktorých je známe, že rozkladajú molekuly citlivé na teplo. Vďaka týmto výhodám je ultrazvuková extrakcia preferovanou technikou na uvoľňovanie účinných zlúčenín citlivých na teplotu z rastlinných materiálov.
Ultrazvuková extrakcia je preto preferovanou technikou na extrakciu bioaktívnych molekúl, ako sú polyfenoly, terpény, éterické oleje a kanabinoidy, z rastlinných materiálov.
Mimoriadne podmienky ultrazvukovej kavitácie perforujú a/alebo narúšajú bunkové steny a membrány a umožňujú lepšie prenikanie rozpúšťadla do vzorky. Ultrazvuková extrakcia preto dosahuje veľmi rýchlu izoláciu zlúčenín – prekonáva konvenčné extrakčné metódy kratším časom spracovania, vyšším výťažkom a nižšími teplotami. Ako šetrné mechanické spracovanie zabraňuje ultrazvuková extrakcia tepelnej degradácii bioaktívnych zlúčenín a prekonáva iné techniky, ako sú konvenčná extrakcia rozpúšťadlom, hydrodestilácia alebo Soxhletova extrakcia, o ktorých je známe, že rozkladajú molekuly citlivé na teplo. Vďaka týmto výhodám je ultrazvuková extrakcia preferovanou technikou na uvoľňovanie účinných zlúčenín citlivých na teplotu z rastlinných materiálov.
Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus pôsobenia pri ultrazvukovej extrakcii z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Kanabinoidy
Kanabinoidy sú prirodzene sa vyskytujúce zlúčeniny nachádzajúce sa v rastline Cannabis sativa. V rastline konopy je prítomných viac ako 480 rôznych zlúčenín. Konopa (nazývaná aj marihuana) je mimoriadne účinná liečivá rastlina. Zo širokého spektra terapeuticky účinných zlúčenín sa 85 fytochemických látok označuje ako kanabinoidy (a ďalšie môžu byť ešte objavené). CBD a THC (tetrahydrokanabinol / Δ9-THC) sú najvýznamnejšie kanabinoidy. Najdôležitejším rozlišovacím znakom je, že CBD nie je psychotropné, zatiaľ čo THC vykazuje psychoaktívne účinky.
Kanabinoidy sa užívajú na rekreačné a liečebné účely.
Farmakokinetické údaje o CBD:
biologická dostupnosť – pri perorálnom podaní: 13–19%, pri inhalácii: 11–45% (priemer 31%)
eliminačný polčas: 9 hodín
V USA sú produkty CBD obsahujúce menej ako .03% THC, extrahované zo semien alebo stoniek technickej konopy, legálne na federálnej úrovni a možno ich legálne kúpiť vo všetkých štátoch bez ohľadu na ich zákony týkajúce sa marihuany.
Farmakokinetické údaje o THC:
biologická dostupnosť – pri perorálnom podaní: 6–20%, pri inhalácii: 10–35%
eliminačný polčas: 1,6–59 hodín, 25–36 hodín (perorálne podaný dronabinol)
Nanoformulácie
Nanokanabinoidy sú konopné oleje formulované do emulzie typu olej vo vode s kvapôčkami nanometrovej veľkosti, ktorá ponúka vysokú biologickú dostupnosť (rýchlejšie vstrebávanie a zvýšené účinky na zdravie), a preto sa môžu podávať v nižších dávkach. Konopné nanoemulzie sa navyše dajú ľahko primiešať do liečivých prípravkov, nápojov, jedlých výrobkov a kozmetických výrobkov (napr. krémov, telových mliek). Keďže nanoemulzie sú často priesvitné, možno ich ľahko zapracovať do iných výrobkov bez ovplyvnenia ich vzhľadu.
Na získanie vysokokvalitnej nanoemulzie sú dôležitými faktormi veľkosť kvapôčok a index polydisperzity (PDI), ktoré výrazne ovplyvňujú stabilitu nanoemulzie. Vysoký index polydisperzity indikuje prítomnosť veľkých kvapôčok, ktoré destabilizujú emulziu koalescenciou a Ostwaldovým dozrievaním. Distribúcia veľkosti kvapôčok charakterizovaná malými kvapôčkami a úzkym rozsahom veľkostí je preto dôležitým faktorom prispievajúcim k stabilite a dlhšej trvanlivosti (nano- / mikro-) emulzie.
Konopné nanoemulzie: Pri nanoemulziách konopného oleja alebo CBD sa konopný olej / CBD olej vmiešava do vysokokvalitného potravinárskeho oleja. Typickými rastlinnými olejmi sú MCT olej, kokosový olej, avokádový olej, olivový olej, ľanový olej, olej zo sladkých mandlí a olej z vlašských orechov. Ako emulgátory (povrchovo aktívne látky, zmáčadlá, stabilizátory) sa úspešne používajú polysorbát 80, lecitín, saponíny z mydlokoru, sójový lecitín a kôra mydlokoru. Na zlepšenie reologických vlastností a stability emulzie možno navyše pridať xantánovú gumu, pektín alebo srvátkový proteín.
CO2 extrakcia
CO2 extrakciu možno vykonávať dvoma spôsobmi: superkritickou a subkritickou extrakciou. Keď sa CO2 používa ako rozpúšťadlo, má rôzne vlastnosti, ktoré závisia od jeho fluidného stavu. Subkritický CO2 označuje CO2 v stave pri teplote medzi 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) a tlaku medzi 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Pri tejto teplote a tlaku sa CO2 správa ako hustá kvapalina. Keď sa teplota a tlak zvýšia a prekročia kritickú teplotu (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) a kritický tlak (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi), CO2 sa v nádobe rozpína ako plyn, ale má hustotu podobnú kvapaline. Tento stav sa označuje ako superkritický oxid uhličitý (sCO2 alebo SC-CO2)).
Subkritická CO2 extrakcia využíva nízku teplotu a nízky tlak, a preto trvá dlhšie. Subkritická CO2 extrakcia poskytuje nižšie výťažky a môže zachovať niektoré terpény a oleje. Pri superkritickej CO2 extrakcii sa používajú vyššie teploty a vyššie tlaky, ktoré môžu poškodiť terpény a iné fytochemické látky. Pri superkritických CO2 extrakciách je potrebný následný proces – známy ako winterizácia – na odstránenie nežiaducich zlúčenín, ako sú lipidy a chlorofyl. Počas winterizácie sa surový extrakt zmrazuje v etanole, aby sa čisté kanabinoidy a terpény oddelili od ostatných vedľajších produktov uvoľnených počas extrakcie.