Zelo učinkovita ekstrakcija kanabidiola (CBD) iz konoplje
Ultrazvočni ekstraktorji Hielscher predstavljajo najsodobnejšo tehniko za zanesljivo in učinkovito ekstrakcijo konopljinih olj in olj CBD. Ultrazvočna obdelava je dobro znana kot zelo učinkovita ekstrakcijska tehnika za sproščanje dragocenih spojin iz rastlinskih surovin. V primerjavi z drugimi ekstrakcijskimi metodami, kot je ekstrakcija s superkritičnim CO2, ultrazvočna tehnika izstopa po učinkovitosti, preprostem upravljanju in vsestranski uporabi.
Ultrazvočna ekstrakcija
Ultrazvočna ekstrakcija je dobro znan in že dolgo uveljavljen postopek za pridobivanje dragocenih spojin iz rastlinskih surovin. Sonikacija je zato idealna tehnika za proizvodnjo visokokakovostnih olj CBD. Z natančno nadzorovano ultrazvočno kavitacijo se rastlinske celice preluknjajo, topilo pa prodre v celico, kjer raztaplja znotrajcelične spojine, kot so kanabinoidi, terpeni, flavonoidi itd.
Velika prednost ultrazvočne obdelave je temperaturno območje, v katerem je mogoče izvajati ekstrakcijo. Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče izvajati z vročim/toplim etanolom pa vse do kriogenega etanola (-70°C). To omogoča ciljno izolacijo želenih spojin. S sonikacijo v kriogenem etanolu pridobimo predvsem kanabinoide in terpene, medtem ko z ekstrakcijo s toplim/vročim etanolom pridobimo širok nabor fitokemičnih spojin (npr. aldehide, estre, etile, ketone). Ekstrakti s polnim spektrom vsebujejo številne kanabinoide, terpene in druge fitokemikalije. Glede na učinek spremstva imajo fitokemikalije (npr. kanabinoidi) sinergijske učinke in zato bolje delujejo skupaj z drugimi rastlinskimi kemikalijami. To pomeni, da bo olje CBD, ki poleg CBD vsebuje še druge kanabinoide, terpene in fitokemikalije, imelo znatno večji terapevtski učinek kot olje CBD, ki vsebuje samo CBD. Vendar se ekstrakciji klorofila izogibamo, saj daje ekstraktu neprijeten okus.
Korak za korakom
- Ultrazvočna ekstrakcija: Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče preprosto izvajati v šaržnem ali neprekinjenem pretočnem načinu – odvisno od količine materiala v vašem procesu. Postopek ekstrakcije je zelo hiter in omogoča pridobivanje velike količine aktivnih spojin.
- Filtracija: Mešanico rastlinskega materiala in tekočine filtrirajte skozi papirnati filter ali filtrirno vrečo, da iz tekočine odstranite trdne rastlinske dele.
- Izparevanje: Za ločevanje olja CBD od topila se običajno uporablja rotacijski uparjalnik. Topilo, npr. etanol, je mogoče ponovno zajeti in uporabiti.
- Nanoemulgiranje: S sonikacijo je mogoče prečiščeno olje CBD predelati v stabilno nanoemulzijo, ki zagotavlja odlično biološko uporabnost.
Tukaj prenesite podrobna navodila po korakih!
Visoka stopnja ekstrakcije
Ultrazvočne ekstraktorje Hielscher je mogoče natančno nastaviti na optimalne pogoje ekstrakcije – tako iz vaše surovine (listov, cvetnih vršičkov, stebel konoplje itd.) pridobite največjo količino ekstrakta najvišje kakovosti. Intenzivnost ultrazvoka je ključna pri ekstrakciji rastlinskih spojin, kot je visokokakovostno olje CBD iz konoplje. Naše ultrazvočne naprave UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt in UIP2000hdt so opremljene z natančnim uravnavanjem amplitude, temperaturnim senzorjem in časovnim nadzorom, kar vam omogoča delo v optimalnih pogojih. Barvni zaslon na dotik in upravljanje prek brskalnika omogočata preprosto in zanesljivo upravljanje ter spremljanje.
Ultrazvočna šaržna ekstrakcija CBD iz konoplje v prostornini 120L z UIP2000hdT in mešalom
UP400St za ekstrakcijo kanabinoidov iz konoplje
Topila za ultrazvočno ekstrakcijo
Etanol se pogosto uporablja kot topilo za ekstrakcijo kanabinoidov. Ultrazvočne naprave Hielscher znatno razširijo vašo izbiro topil: mešanica vode in etanola, kriogeni etanol, etanol, alkohol z visoko vsebnostjo alkohola, glicerol itd.
Etanol je zelo priljubljeno topilo, saj raztaplja tako polarne (hidrofilne) kot nepolarne (hidrofobne/lipofilne) snovi. Za ultrazvočno ekstrakcijo se lahko uporabljajo tudi mešanice etanola/vode v različnih razmerjih. Prednosti etanola/vode vključujejo nižje stroške (zaradi manjše količine etanola) in večjo varnost zaradi manjše vnetljivosti. Ultrazvočna ekstrakcija s kriogenim etanolom (pribl. -70°C) omogoča zelo visok izkoristek in kakovost.
Preprosto in varno upravljanje
Naše ultrazvočne naprave so zasnovane za optimalno prijaznost do uporabnika, kar pomeni, da je mogoče naše ultrazvočne ekstraktorje upravljati preprosto in varno. Našim strankam z veseljem pomagamo pri vzpostavitvi sistema ter jim svetujemo glede ultrazvočnih nastavitev in parametrov. Ponujamo vam najprimernejšo napravo – za šaržno obdelavo in obdelavo v pretočni liniji.
Prednosti pred CO2 ekstrakcijo
Ekstraktorji s superkritičnim CO2 so dragi za nakup in obratovanje. Izvajanje ekstrakcije s CO2 je zapleteno in zahteva strokovnjaka, ki ve, kateri tlaki in temperature so primerni za pridobivanje želenih kanabinoidov in terpenov. Visoki tlaki in visoke temperature znatno prispevajo k povečanju stroškov v primerjavi s konvencionalno ekstrakcijo s tekočimi topili. Nasprotno sta nakup in obratovanje opreme za ultrazvočno ekstrakcijo poceni, postopek pa omogoča pridobivanje velike količine ekstrakta v nekaj minutah. Ker se sonikacija izvaja pri tlaku okolice (ali rahlo povišanem tlaku) in nizkih temperaturah, je ultrazvočna ekstrakcija preprosta in varna za izvajanje. Sonikatorji Hielscher so priznani in priljubljeni zaradi visoke stopnje ekstrakcije, združljivosti z različnimi topili, preproste uporabe in linearnega povečevanja obsega.
Nanoemulzije
Za doseganje visoke biološke uporabnosti in najboljših učinkov CBD je treba kapljice olja CBD aplicirati v nanoobliki.
Prednost sonikatorjev Hielscher je njihova vsestranska uporaba: naše ultrazvočne sisteme je mogoče uporabljati za ekstrakcijo iz konoplje IN za proizvodnjo nanoemulzij. Kupiti morate samo eno napravo, da iz konoplje ekstrahirate CBD in nato olje CBD predelate v stabilno nanoemulzijo z visoko biološko uporabnostjo.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočnem nanoemulgiranju CBD!
Ultrazvočni sistemi velike moči od laboratorijskega do pilotnega in industrijskega obsega.
Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji
Hielscher Ultrasonics dobavlja opremo za ultrazvočno ekstrakcijo iz konoplje in emulgiranje nanoformulacij.
Poleg natančne možnosti uravnavanja in prijaznosti do uporabnika so vse naše ultrazvočne naprave zasnovane za obratovanje 24/7. Naši sistemi lahko zagotavljajo amplitude od nizkih do zelo visokih. Za ekstrakcijo kanabinoidov in terpenov ponujamo posebne ultrazvočne sonotrode (znane tudi kot ultrazvočne sonde ali rogovi), ki so optimizirane za nežno izolacijo visokokakovostnih aktivnih snovi. Vse naše sisteme je mogoče uporabljati za ekstrakcijo in naknadno emulgiranje kanabinoidov.
Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča obratovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Stopite v stik z nami še danes! Z veseljem vam bomo priporočili najprimernejši ultrazvočni sistem za vaše potrebe pri ekstrakciji!
- Visokokakovostni ekstrakti
- Popolnejša ekstrakcija
- Visoka stopnja ekstrakcije
- Ekstrakt s polnim spektrom
- Uporaba različnih topil
- Nestrupeno
- Netermična (hladna) metoda
- Hiter postopek ekstrakcije
- Varna in preprosta uporaba
- Linearno povečevanje obsega
Literatura / Viri
- 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.
Koristne informacije
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na načelu akustične kavitacije. Kavitacija nastane zaradi delovanja visokozmogljivega ultrazvoka v tekočini, zanjo pa so značilni mehanski učinki z visoko gostoto energije, ki se pojavljajo v tako imenovanih vročih točkah.
Ultrazvočna ekstrakcija – kavitacijski učinki
Ko se valovi ultrazvoka velike moči sklopijo s tekočino (npr. suspenzijo rastlinskega materiala v topilu), ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino in povzročajo izmenjujoče se cikle visokega / nizkega tlaka. Med cikli nizkega tlaka nastanejo drobni vakuumski mehurčki (tako imenovani kavitacijski mehurčki), ki rastejo skozi več tlačnih ciklov. Pri določeni velikosti, ko mehurčki ne morejo več absorbirati energije, med ciklom visokega tlaka silovito implodirajo. Za implozijo mehurčkov so značilne intenzivne kavitacijske sile, vključno z mikroturbulencami in tekočinskimi tokovi s hitrostmi do 100m/s. Ti kavitacijski strižni učinki so znani tudi kot sonomehanski učinki. Ultrazvočno ekstrakcijo bioaktivnih molekul povzročajo predvsem sonomehanski učinki:
Izjemne razmere pri ultrazvočni kavitaciji preluknjajo in/ali razgradijo celične stene in membrane ter omogočijo globlje prodiranje topila v vzorec. Ultrazvočna ekstrakcija zato omogoča zelo hitro izolacijo spojin – pri tem presega konvencionalne ekstrakcijske metode s krajšim časom obdelave, višjim izkoristkom in nižjimi temperaturami. Kot blaga (sono-)mehanska obdelava ultrazvočna ekstrakcija preprečuje toplotno razgradnjo bioaktivnih spojin in presega druge tehnike, kot so konvencionalna ekstrakcija s topili, hidrodestilacija ali Soxhletova ekstrakcija, za katere je znano, da uničujejo toplotno občutljive molekule. Zaradi teh prednosti je ultrazvočna ekstrakcija prednostna tehnika za sproščanje temperaturno občutljivih aktivnih spojin iz rastlinskih surovin.
Zato je ultrazvočna ekstrakcija prednostna tehnika za pridobivanje bioaktivnih molekul, kot so polifenoli, terpeni, eterična olja in kanabinoidi, iz rastlinskih materialov.
Izjemne razmere pri ultrazvočni kavitaciji preluknjajo in/ali razgradijo celične stene in membrane ter omogočijo globlje prodiranje topila v vzorec. Ultrazvočna ekstrakcija zato omogoča zelo hitro izolacijo spojin – pri tem presega konvencionalne ekstrakcijske metode s krajšim časom obdelave, višjim izkoristkom in nižjimi temperaturami. Kot blaga mehanska obdelava ultrazvočna ekstrakcija preprečuje toplotno razgradnjo bioaktivnih spojin in presega druge tehnike, kot so konvencionalna ekstrakcija s topili, hidrodestilacija ali Soxhletova ekstrakcija, za katere je znano, da uničujejo toplotno občutljive molekule. Zaradi teh prednosti je ultrazvočna ekstrakcija prednostna tehnika za sproščanje temperaturno občutljivih aktivnih spojin iz rastlinskih surovin.
Ultrazvočna ekstrakcija iz rastlinskih celic: mikroskopski prečni prerez (TS) prikazuje mehanizem delovanja med ultrazvočno ekstrakcijo iz celic (povečava 2000x) [vir: Vilkhu et al. 2011]
Kanabinoidi
Kanabinoidi so naravno prisotne spojine, ki jih najdemo v rastlini Cannabis sativa. V rastlini konoplje je prisotnih več kot 480 različnih spojin. Konoplja (imenovana tudi marihuana) je izjemno močna zdravilna rastlina. Med širokim naborom terapevtsko aktivnih spojin se 85 fitokemikalij imenuje kanabinoidi (odkritih pa bi jih lahko bilo še več). CBD in THC (tetrahidrokanabinol / Δ9-THC) sta najpomembnejša kanabinoida. Najpomembnejša razlikovalna značilnost je, da CBD ni psihotropen, medtem ko ima THC psihoaktivne učinke.
Kanabinoidi se uživajo za rekreativne in zdravstvene namene.
Farmakokinetični podatki za CBD:
biološka uporabnost – peroralno: 13–19%, z vdihavanjem: 11–45% (povprečno 31%)
razpolovni čas izločanja: 9 ur
V ZDA so izdelki CBD, ki vsebujejo manj kot .03% THC in so pridobljeni iz semen ali stebel industrijske konoplje, zakoniti po zvezni zakonodaji in jih je mogoče zakonito kupiti v vseh zveznih državah, ne glede na njihove zakone o marihuani.
Farmakokinetični podatki za THC:
biološka uporabnost – peroralno: 6–20%, z vdihavanjem: 10–35%
razpolovni čas izločanja: 1,6–59 ur, 25–36 ur (peroralno apliciran dronabinol)
Nanoformulacije
Nanokanabinoidi so konopljina olja, formulirana v emulzijo olja v vodi s kapljicami nanometrske velikosti, ki zagotavlja visoko biološko uporabnost (hitrejšo absorpcijo in večje učinke na zdravje), zato jih je mogoče aplicirati v nižjih odmerkih. Poleg tega je mogoče konopljine nanoemulzije preprosto vmešati v medicinske izdelke, pijače, užitne izdelke in kozmetične izdelke (npr. kreme, losjone). Ker so nanoemulzije pogosto prosojne, jih je mogoče preprosto vključiti v formulacije drugih izdelkov, ne da bi vplivale na njihov videz.
Za pridobivanje visokokakovostne nanoemulzije sta velikost kapljic in indeks polidisperznosti (PDI) pomembna dejavnika, ki znatno vplivata na stabilnost nanoemulzije. Visok indeks polidisperznosti kaže na prisotnost velikih kapljic, ki destabilizirajo emulzijo s koalescenco in Ostwaldovim zorenjem. Majhne kapljice in ozka porazdelitev njihove velikosti so zato pomemben dejavnik, ki prispeva k stabilnosti in daljšemu roku uporabnosti (nano- / mikro-)emulzije.
Konopljine nanoemulzije: Za nanoemulzije konopljinega olja ali CBD se konopljino olje / olje CBD vmeša v visokokakovostno olje, primerno za uporabo v živilih. Značilna rastlinska olja so olje MCT, kokosovo olje, avokadovo olje, olivno olje, laneno olje, olje sladkega mandlja in orehovo olje. Kot emulgatorji (površinsko aktivne snovi, omakala, stabilizatorji) so bili uspešno uporabljeni polisorbat 80, lecitin, saponini kvilaje, sojin lecitin in lubje milnega drevesa. Za izboljšanje reologije in stabilnosti emulzije je mogoče dodatno dodati ksantanski gumi, pektin ali sirotkine beljakovine.
CO2 ekstrakcija
CO2 ekstrakcijo je mogoče izvajati na dva načina: kot superkritično in subkritično ekstrakcijo. Kadar se CO2 uporablja kot topilo, ima različne lastnosti, ki so odvisne od njegovega fluidnega stanja. Subkritični CO2 pomeni CO2 v stanju pri temperaturi v območju 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) in tlaku v območju 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Pri tej temperaturi in tlaku se CO2 obnaša kot gost fluid. Ko se temperatura in tlak povečata ter presežeta kritično temperaturo (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) in kritični tlak (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), se CO2 v posodi razširi kot plin, vendar ima gostoto tekočine. To stanje je znano kot superkritični ogljikov dioksid (sCO2 ali SC-CO2)).
Subkritična CO2 ekstrakcija uporablja nizko temperaturo in nizek tlak ter zato zahteva več časa. Subkritična CO2 ekstrakcija daje nižje izkoristke in lahko ohrani nekatere terpene in olja. Pri superkritični CO2 ekstrakciji se uporabljajo višje temperature in višji tlaki, kar lahko poškoduje terpene in druge fitokemikalije. Pri superkritičnih CO2 ekstrakcijah je za odstranitev neželenih spojin, kot so lipidi in klorofil, potreben naknadni postopek – znan kot vinterizacija. Med postopkom vinterizacije se surovi ekstrakt zamrzne v etanolu, da se čisti kanabinoidi in terpeni ločijo od drugih stranskih produktov, izločenih med ekstrakcijo.