การสกัดแคนนาบิไดออล (CBD) จากกัญชาอย่างมีประสิทธิภาพสูง

ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ

ข้อได้เปรียบของการสกัดด้วยอัลตราโซนิก

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกอาศัยหลักการของ คาวิเทชันที่เกิดจากคลื่นเสียง คาวิเทชันเกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงในของเหลว และมีลักษณะเด่นคือผลเชิงกลที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณที่เรียกว่าจุดร้อน

การสกัดด้วยอัลตราโซนิก – ผลจากคาวิเทชัน

เมื่อถ่ายทอดพลังงานคลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเข้าสู่ของเหลว (เช่น สารแขวนลอยที่ประกอบด้วยวัสดุจากพืชในตัวทำละลาย) คลื่นอัลตราโซนิกจะเคลื่อนที่ผ่านของเหลว ทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำสลับกัน ในช่วงวัฏจักรความดันต่ำ จะเกิดฟองสุญญากาศขนาดเล็กมาก (ที่เรียกว่าฟองคาวิเทชัน) ซึ่งเติบโตขึ้นตลอดวัฏจักรความดันหลายรอบ เมื่อฟองมีขนาดถึงระดับหนึ่งจนไม่สามารถดูดซับพลังงานได้มากขึ้น ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรงในช่วงวัฏจักรความดันสูง การยุบตัวของฟองมีลักษณะเด่นคือแรงคาวิเทชันที่รุนแรง รวมถึงการไหลปั่นป่วนระดับจุลภาคและกระแสของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 100m/s ผลของแรงเฉือนจากคาวิเทชันเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าผลเชิงกลจากคลื่นเสียง การสกัดโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยอัลตราโซนิกเกิดจากผลเชิงกลจากคลื่นเสียงเป็นหลัก:
สภาวะอันโดดเด่นของคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกทำให้ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์เกิดรูพรุนและ/หรือแตกสลาย และช่วยให้ตัวทำละลายแทรกซึมเข้าสู่ตัวอย่างได้มากขึ้น ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงแยกสารประกอบได้อย่างรวดเร็วมาก – เหนือกว่าวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมด้วยระยะเวลากระบวนการที่สั้นกว่า ผลผลิตที่สูงกว่า และอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ในฐานะกระบวนการเชิงกลที่อ่อนโยน (โดยอาศัยคลื่นเสียง) การสกัดด้วยอัลตราโซนิกป้องกันการเสื่อมสลายจากความร้อนของสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และเหนือกว่าเทคนิคอื่น ๆ เช่น การสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิม การกลั่นด้วยน้ำ หรือการสกัดแบบ Soxhlet ซึ่งเป็นที่ทราบกันว่าทำลายโมเลกุลที่ไวต่อความร้อน ข้อได้เปรียบเหล่านี้ทำให้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมสำหรับการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ที่ไวต่ออุณหภูมิจากพืช
ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมสำหรับการสกัดโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น พอลิฟีนอล เทอร์พีน น้ำมันหอมระเหย และแคนนาบินอยด์จากวัสดุจากพืช

สภาวะอันโดดเด่นของคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกทำให้ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์เกิดรูพรุนและ/หรือแตกสลาย และช่วยให้ตัวทำละลายแทรกซึมเข้าสู่ตัวอย่างได้มากขึ้น ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงแยกสารประกอบได้อย่างรวดเร็วมาก – เหนือกว่าวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมด้วยระยะเวลากระบวนการที่สั้นกว่า ผลผลิตที่สูงกว่า และอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ในฐานะกระบวนการเชิงกลที่อ่อนโยน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกป้องกันการเสื่อมสลายจากความร้อนของสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และเหนือกว่าเทคนิคอื่น ๆ เช่น การสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิม การกลั่นด้วยน้ำ หรือการสกัดแบบ Soxhlet ซึ่งเป็นที่ทราบกันว่าทำลายโมเลกุลที่ไวต่อความร้อน ข้อได้เปรียบเหล่านี้ทำให้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมสำหรับการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ที่ไวต่ออุณหภูมิจากพืช

การสกัดจากเซลล์พืชด้วยอัลตราโซนิก: ภาพตัดขวางจากกล้องจุลทรรศน์ (TS) แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราโซนิก (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งที่มา: Vilkhu et al. 2011]

แคนนาบินอยด์

แคนนาบินอยด์เป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและพบในพืช Cannabis sativa ในต้นกัญชามีสารประกอบต่างชนิดกันมากกว่า 480 ชนิด กัญชา (หรือที่เรียกว่ามาริฮวานา) เป็นสมุนไพรที่มีฤทธิ์ทางยาแรงเป็นพิเศษ ในบรรดาสารประกอบหลากหลายชนิดที่มีฤทธิ์ในการรักษา สารพฤกษเคมี 85 ชนิดเรียกว่าแคนนาบินอยด์ (และอาจตรวจพบเพิ่มเติมได้อีก) CBD และ THC (tetrahydrocannabinol / Δ9-THC) เป็นแคนนาบินอยด์ที่โดดเด่นที่สุด ลักษณะที่แตกต่างกันที่สำคัญที่สุดคือ CBD ไม่มีฤทธิ์ต่อจิตประสาท ขณะที่ THC มีฤทธิ์ต่อจิตประสาท
แคนนาบินอยด์ถูกบริโภคเพื่อสันทนาการและเหตุผลทางการแพทย์
ข้อมูลเภสัชจลนศาสตร์ของ CBD:
ชีวปริมาณออกฤทธิ์ – ทางปาก: 13–19%, ทางการสูดดม: 11–45% (เฉลี่ย 31%)
ครึ่งชีวิตในการกำจัด: 9 ชั่วโมง
ในสหรัฐอเมริกา ผลิตภัณฑ์ CBD ที่มี THC น้อยกว่า .03% ซึ่งสกัดจากเมล็ดหรือลำต้นของกัญชงอุตสาหกรรม ถูกกฎหมายตามกฎหมายของรัฐบาลกลาง และสามารถซื้อได้อย่างถูกกฎหมายในทุกรัฐ โดยไม่ขึ้นอยู่กับกฎหมายกัญชาของรัฐนั้น
ข้อมูลเภสัชจลนศาสตร์ของ THC:
ชีวปริมาณออกฤทธิ์ – ทางปาก: 6–20%, ทางการสูดดม: 10–35%
ครึ่งชีวิตในการกำจัด: 1.6–59 ชั่วโมง, 25–36 ชั่วโมง (dronabinol ที่ให้ทางปาก)

สูตรตำรับระดับนาโน

นาโนแคนนาบินอยด์คือน้ำมันกัญชาที่จัดทำเป็นสูตรตำรับอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำที่มีขนาดระดับนาโน ซึ่งให้ชีวปริมาณออกฤทธิ์สูง (ดูดซึมได้เร็วขึ้นและให้ผลต่อสุขภาพเพิ่มขึ้น) จึงสามารถให้ในขนาดที่ต่ำลงได้ นอกจากนี้ ยังสามารถผสมนาโนอิมัลชันกัญชาเข้ากับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ เครื่องดื่ม ผลิตภัณฑ์รับประทาน และเครื่องสำอาง (เช่น ครีม โลชัน) ได้ง่าย เนื่องจากนาโนอิมัลชันมักมีลักษณะโปร่งแสง จึงสามารถนำไปจัดทำสูตรร่วมกับผลิตภัณฑ์อื่นได้ง่ายโดยไม่กระทบต่อลักษณะที่ปรากฏ
เพื่อให้ได้นาโนอิมัลชันคุณภาพสูง ขนาดหยดและดัชนีการกระจายตัวของขนาด (PDI) เป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลอย่างมากต่อความคงตัวของนาโนอิมัลชัน ดัชนีการกระจายตัวของขนาดที่สูงบ่งชี้ว่ามีหยดขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้อิมัลชันสูญเสียความคงตัวจากการรวมตัวของหยดและการเติบโตแบบ Ostwald ดังนั้น การกระจายขนาดหยดที่มีขนาดเล็กและมีช่วงแคบจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้มีความคงตัวและยืดอายุการเก็บรักษาของอิมัลชัน (ระดับนาโน / ไมโคร)
นาโนอิมัลชันกัญชา: สำหรับนาโนอิมัลชันน้ำมันกัญชงหรือ CBD จะผสมน้ำมันกัญชง / CBD ลงในน้ำมันเกรดอาหารคุณภาพสูง น้ำมันพืชที่ใช้โดยทั่วไป ได้แก่ น้ำมัน MCT น้ำมันมะพร้าว น้ำมันอะโวคาโด น้ำมันมะกอก น้ำมันเมล็ดแฟลกซ์ น้ำมันอัลมอนด์หวาน และน้ำมันวอลนัต มีการใช้ polysorbate 80 เลซิติน ซาโปนินจาก quillaja เลซิตินจากถั่วเหลือง และเปลือกต้น soap bark เป็นสารทำอิมัลชัน (สารลดแรงตึงผิว สารช่วยเปียก สารเพิ่มความคงตัว) ได้อย่างประสบความสำเร็จ นอกจากนี้ ยังสามารถเติมแซนแทนกัม เพกทิน หรือโปรตีนเวย์ เพื่อปรับปรุงสมบัติการไหลและความคงตัวของอิมัลชัน

การสกัดด้วย CO₂

การสกัดด้วย CO₂ สามารถดำเนินการได้สองวิธี: การสกัดในสภาวะเหนือวิกฤตและการสกัดในสภาวะต่ำกว่าวิกฤต เมื่อใช้ CO₂ เป็นตัวทำละลาย จะมีลักษณะต่างกันขึ้นอยู่กับสถานะของไหล CO₂ ในสภาวะต่ำกว่าวิกฤตหมายถึง CO₂ ที่อยู่ในสภาวะอุณหภูมิระหว่าง 5–10°C (278.15–283.15K, 41–50°F) และความดันระหว่าง 800–1500psi (54.43–102.06atm, 5.51–10.24MPa) ที่อุณหภูมิและความดันนี้ CO₂ มีพฤติกรรมเป็นของไหลข้น เมื่อเพิ่มอุณหภูมิและความดันจนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต (304.25 K, 31.10°C, 87.98°F) และความดันวิกฤต (72.9atm, 7.39MPa, 1,071psi) CO2 จะขยายตัวในภาชนะคล้ายก๊าซ แต่มีความหนาแน่นเหมือนของเหลว สภาวะนี้เรียกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะเหนือวิกฤต (sCO₂ หรือ SC-CO₂)).
การสกัดด้วย CO₂ ในสภาวะต่ำกว่าวิกฤตใช้อุณหภูมิต่ำและความดันต่ำ จึงใช้เวลามากกว่า การสกัดด้วย CO₂ ในสภาวะต่ำกว่าวิกฤตให้ผลผลิตน้อยกว่า และอาจคงเทอร์พีนและน้ำมันบางส่วนไว้ได้ สำหรับการสกัดด้วย CO₂ ในสภาวะเหนือวิกฤต จะใช้อุณหภูมิและความดันที่สูงกว่า ซึ่งอาจทำให้เทอร์พีนและสารพฤกษเคมีอื่น ๆ เสียหายได้ สำหรับการสกัดด้วย CO₂ ในสภาวะเหนือวิกฤต จำเป็นต้องมีกระบวนการปลายทาง – ที่เรียกว่าการกำจัดไขด้วยความเย็น (winterization) – เพื่อกำจัดสารประกอบที่ไม่ต้องการ เช่น ลิพิดและคลอโรฟิลล์ ในขั้นตอนการกำจัดไขด้วยความเย็น จะนำสารสกัดดิบไปแช่แข็งในเอทานอล เพื่อแยกแคนนาบินอยด์และเทอร์พีนบริสุทธิ์ออกจากผลพลอยได้อื่น ๆ ที่ถูกดึงออกมาระหว่างการสกัด