Ham Madde Olarak Kenevir Kullanılarak Ultrasonik Ekstraksiyon
- cannabis sativa bitkisi için iki tür ayırt edilebilir: marihuana ve kenevir.
- Ultrasonik yöntem, hem marihuanadan hem de kenevirden kannabinoidleri izole etmek için üstün bir yöntem olarak yaygın biçimde bilinir.
Kannabinoidlerin Ultrasonik Ekstraksiyonu
Ultrasonik ekstraksiyon teknolojisi, aktif bileşikleri (yani kannabinoidleri (CBD, THC, CBG), uçucu yağları, terpenleri vb.) tomurcuklar, yapraklar ve saplar gibi bitkisel materyallerden serbest bırakmada son derece verimlidir.
Ultrasonik ekstraksiyon, çeşitli avantajları sayesinde geleneksel ekstraksiyon tekniklerinden daha iyi performans gösterir:
Ultrason destekli ekstraksiyon (UAE), kütle transferini iyileştiren ve kannabinoidler, terpenler vb. biyoaktif bileşiklerin daha yüksek verimlerle serbest bırakılmasını sağlayan bir proses yoğunlaştırma tekniği olarak yaygın biçimde bilinir.
Ultrasonik ekstraksiyon, kannabinoidleri serbest bırakmak için aşındırıcı, toksik çözücülerin kullanılmasını gerektirmediğinden, ultrason uygulaması yüksek kaliteli ekstraktlar üretir. Ultrasonik ekstraksiyon, örneğin çözücü olarak su, su–alkol karışımı, alkol veya yağ (zeytin, Hindistan cevizi) kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu, ultrason destekli ekstraksiyonu (UAE) çevre açısından belirgin ölçüde daha dost bir yöntem hâline getirir.
Ultrasonik ekstraksiyon için doğru çözücü seçimi hakkında daha fazla bilgi edinin!
Ultrason uygulamasının ılımlı ekstraksiyon koşulları, ham maddeyle (örneğin kenevir, marihuana) aynı özellikleri daha yoğun biçimde sunan bir ekstrakt elde edilmesini sağlar – sağlık üzerindeki etkiler, tat ve koku açısından üstün özellikler sunar.
Hielscher ultrasonik ekstraktörleri hassas biçimde kontrol edilebilir. Yoğunluk ve sıcaklık gibi proses parametreleri üzerinde tam kontrol sağlanarak olağanüstü yüksek ekstrakt kalitesi elde edilebilir. Sonikasyon ısıl olmayan bir işleme yöntemi olduğundan, ısıya duyarlı bileşenlerin ısıl bozunması önlenir. 0–60°C arasındaki ekstraksiyon sıcaklıkları, üstün ekstraktlar için en uygun sıcaklıklardır.
Ultrasonik ekstraksiyonun bir diğer avantajı prosesin hızlı olmasıdır: Tüm ekstraksiyon prosesi, kannabinoidleri bitki hücrelerinden serbest bırakmak için yalnızca dakikalar alırken, diğer ekstraksiyon teknikleri saatler, hatta günler süren işleme süreleri gerektirir.
Hem yatırım hem de işletme maliyetleri, örneğin süperkritik CO2 ekstraktörleri gibi alternatif ekstraktörlere kıyasla minimum düzeydedir. Ultrasonik ekstraksiyon sistemleri, yatırımın çok hızlı geri dönüşünü sağlar.
UP400St ile kenevirden kannabinoid ekstraksiyonu
- Yüksek kaliteli ekstraktlar
- Daha eksiksiz ekstraksiyon
- Yüksek ekstraksiyon hızı
- Tam spektrumlu ekstrakt
- Çeşitli çözücülerin kullanımı
- Toksik değildir
- Isıl olmayan (soğuk) yöntem
- Hızlı ekstraksiyon prosesi
- Güvenli ve kullanımı kolay
- Doğrusal ölçeklenebilirlik
Kenevir ve Marihuana Karşılaştırması
Cannabis, C. Indica ve C. Sativa olarak sınıflandırılabilen bir bitki familyasıdır. Kenevir ve marihuana, Cannabis Sativa türleridir.
Kenevir ile marihuana karşılaştırıldığında büyük bir fark vardır; kenevir çok düşük bir THC konsantrasyonu (%0,3 veya daha az) içerirken, marihuana %15 ile %40 arasındaki konsantrasyonlarla THC bakımından zengindir.
Bu nedenle, yakın zamana kadar kenevir öncelikle endüstriyel amaçlarla yetiştirilmiştir. Günümüzde kenevir, CBD verimi açısından da değerlidir. CBD, antienflamatuvar ve anksiyolitik özelliklere sahip, psikoaktif olmayan bir kannabinoiddir. Marihuana esas olarak keyif verici ve tıbbi amaçlarla kullanılan THC içeriği için yetiştirilir.
Kenevir yağı ve kenevirde bulunan başlıca kannabinoid olan CBD; diğerlerinin yanı sıra anksiyete, kronik enflamasyon, otoimmün hastalıklar, ağrı, baş ağrıları ve migren, gastrointestinal bozukluklar gibi tıbbi durumlarda yardımcı olmak amacıyla uygulanan, umut vadeden maddelerdir.
UP400St prob tipi sonikatörü kenevir ve marihuanadan CBD, THC, CBG, CBN, diğer kannabinoidler ve terpenlerin izolasyonu için kullanılan popüler bir ultrasonik ekstraktördür.
Yüksek Performanslı Ultrasonik Ekstraktörler
Hielscher Ultrasonics, küçük, orta ölçekli ve endüstriyel ultrasonik işlemciler sunar; bu işlemciler 24/7 çalıştırılabilir. Ham maddenize ve proses hacminize bağlı olarak, ihtiyaçlarınıza uygun bir ultrasonik ekstraksiyon sistemi sunabiliriz. Kesikli ve sürekli ekstraksiyon arasında seçim yapabilirsiniz. Ultrasonik prosesler doğrusal olarak ölçeklenebildiğinden, daha sonra daha büyük proses kapasitelerine geçiş kolaylıkla yapılabilir.
Hielscher pilot ve endüstriyel sistemleri çok yüksek genlikler sağlayabilir – 200µm’ye kadar genliklerde güvenilir biçimde ve 24/7 kesintisiz çalışmaya olanak tanır. Daha da yüksek genlikler için özel olarak uyarlanmış ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Hielscher sonikatörlerinin sağlamlığı, ağır çalışma koşullarında ve zorlu ortamlarda çalışmaya olanak tanır.
Yüksek güçlü ultrasonik ekstraktörlerin üretiminde uzun yıllara dayanan deneyimiyle Hielscher, ileri düzey ekstraksiyon için güvenilir ortağınızdır. Müşterilerimize danışmanlık verir, bilgimizle destek olur ve fizibilite testlerinden endüstriyel kuruluma kadar onlara rehberlik ederiz.
Hemen bizimle iletişime geçin! Ekstraksiyon gereksinimlerinizi sizinle görüşmekten memnuniyet duyarız!
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
4kW gücünde bir ultrasonik ekstraktör olan Hielscher UIP4000hdT sisteminin endüstriyel ekstraksiyon için kurulumu.
Literatür / Kaynaklar
- 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.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Bilinmesi Gereken Bilgiler
Ultrasonik ekstraksiyon, bitkilerden biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu söz konusu olduğunda en etkili ve kullanıcı dostu teknik hâline gelmiştir. Başarılı ekstraksiyonun en öne çıkan örneği, cannabis bitkisinden CBD ve diğer kannabinoidlerin izolasyonu olabilir.
Ultrasonik ve Geleneksel Ekstraksiyon Yöntemlerinin Karşılaştırılması
Etanolde bekletme basit bir yöntemdir, ancak çok zaman alır, proses kapasitesi sınırlıdır ve çözücü ile enerji maliyetleri yüksektir. Nihai üründe kalan çözücü, yüksek kaliteli bir ekstrakt üretme hedefini olumsuz etkiler.
Kapalı bir hidrokarbon sistemi kullanılarak gerçekleştirilen ekstraksiyon, fosil yakıtların kullanımını gerektirir; bu nedenle nihai üründe benzen gibi kansere neden olan maddeler bulunabilir.
Süperkritik CO2 ekstraksiyon sistemlerinin hem yatırım maliyeti hem de enerji tüketimi yüksektir. Yüksek basınçlı CO2 sistemlerinin işletilmesi tehlikeli olduğundan, süperkritik CO2 ekstraktörlerinin işletilmesi için iyi eğitimli personel gerekir. CO2 sızıntısı, ortamda bulunan çalışanların boğularak ölmesine neden olabilir.
Kritik koşullardaki suyla ekstraksiyon, çevre dostu bir alternatiftir; yavaştır ve biyoaktif bileşiklerin yalnızca küçük bir kısmını serbest bırakır.
Ultrasonik Ekstraksiyon
Ultrasonik ekstraksiyon, hem su (çözücüsüz) ile hem de çözücüler (etanol, etanol–su, gliserin, metanol, bitkisel yağlar veya tercih edilen diğer çözücüler gibi) ile birlikte kullanılabilen, ekstraksiyonu yoğunlaştıran bir tekniktir. Ultrasonik ekstraksiyon kütle transferini artırır; böylece %95–99 ekstrakt verimi elde edilebilir. Sonikasyonun ölçeği kolaylıkla büyütülebilir ve sonikasyon yüksek kaliteli ekstraktlar üretir.
UP400St (400W) gibi küçük ölçekli bir ultrasonik ekstraktör 10L’ye kadar hacimdeki bir partiyi 5–15min içinde işleyebilir (ham madde (taze veya kurutulmuş; tomurcuklar, yapraklar, saplar), çözücü, sıcaklık gibi proses parametrelerine bağlı olarak).
2kW gücündeki UIP2000hdT ultrasonik ekstraktörü hat içi sistem olarak çalıştırılabilir. Sürekli akış modunda UIP2000hdT 200 ile 800L/hr arasındaki debilerde kolaylıkla işleme yapar (bu da proses parametrelerine bağlıdır).
Bir ultrasonik işlemcinin yatırım maliyeti, CO2 ekstraktörüne kıyasla düşüktür. İşletme için gereken enerji maliyetleri de ihmal edilebilir düzeydedir. Ultrasonik ekstraktörlerin işletilmesi çok güvenlidir, temizlenmeleri kolaydır ve çok az bakım gerektirirler.
Cannabis
Cannabis bitkisinin (hem kenevir hem de marihuana) biyoaktif bileşikleri yakın geçmişte büyük ilgi görmüştür. Özellikle Kannabidiol (CBD) kannabinoidi için kanserle mücadele ve antienflamatuvar özelliklerden ağrı giderici ve antidepresan etkilere kadar uzanan birçok sağlık yararı gösterilmiştir. Cannabis bitkisi, kannabidiolün yanı sıra THC (tetrahidrokannabinol), kannabinol (CBN), kannabigerol (CBG), kannabikromen (CBC) ve kannabinodiol (CBND) gibi çok çeşitli başka kannabinoidler içerir. Kannabinoidler çok büyük bir terapötik potansiyel göstermiştir ve birçok araştırma çalışmasının odağındadır.
Çeşitli kannabinoidlerin ve terpenler, polifenoller, flavonoidler ve alkaloidler gibi diğer biyoaktif bileşiklerin etkileşimi, sağlık açısından daha da iyi yararlar sağlıyor gibi görünmektedir. Farklı terpenlerin, farklı kannabinoidlerin ve diğer bitkisel bileşiklerin birlikte etkileşimi “eşlik etkisi” olarak adlandırılır. Bu eşlik etkileri nedeniyle, ultrason destekli ekstraksiyon (UAE) yoluyla başarıyla elde edilebilen tam spektrumlu ekstraktlar, olağanüstü terapötik etkileriyle bilinir.
Cannabis Terpenleri
Terpenoidler, bitkilerde bulunabilen uçucu yağ bileşenleridir. Cannabis bitkisi, terpenler bakımından çok zengindir. Cannabis bitkisinde terpenler, bitkinin trikomlarında üretilir. Trikomlar, yapraklara ve tomurcuklara yapışan parlak, yapışkan kristallerdir. Bu trikomlar, cannabis bitkisini böceklere ve hayvanlara karşı koruyan doğal savunma mekanizmasıdır. Terpenler, hoş kokuları sayesinde uzaklaştırıcı işlev görür. Biz insanlar için cannabis terpenlerinin en dikkat çekici özelliği kokularıdır. Bu terpenler, cannabis bitkisinin (kenevir ve marihuana) çok çeşitli sağlık yararlarına katkıda bulunur.
Terpen molekülleri, aroma ve kokularının yanı sıra çeşitli tıbbi yararlar sunan güçlü bitkisel maddelerdir.
Cannabis Sativa cinsine ait hem marihuana hem de kenevir, olağanüstü miktarda terpenoid içerir ve bu maddelerin 100’den fazla farklı türünü barındırır.
Her terpen, yatıştırıcı etkiden ruh hâlini iyileştirici etkiye kadar uzanan kendine özgü özelliklere sahiptir. Örneğin nerolidolün yatıştırıcı ve anksiyete giderici etkileri vardır; linalool, anksiyete ve artrit belirtilerinin kontrol altına alınmasına yardımcı olurken, mirsenin kronik ağrıyı hafiflettiği bilinmektedir. β-mirsen, Ɣ-pinene ve humulen terpenleri enflamasyonu azaltır ve analjezik etkilere sahiptir.
Çeşitli terpenler cannabis bitkisine özgüdür, ancak cannabis bitkisinde bulunan terpenlerin birçoğu başka birçok bitkide de bulunur. Örneğin karyofillen, yeşil yapraklı sebzelerde, şerbetçiotunda ve ayrıca biberiye ile kekikte bulunur. Limonen, limon ve portakal gibi turunçgillerde bulunan başlıca terpendir.
Eşlik Etkisi
Her terpen belirli terapötik etkileriyle bilinir. Bununla birlikte, terpenlerin ve polifenoller ile flavonoidler gibi diğer bitkisel bileşiklerin, kannabinoidler arasındaki simbiyozu iyileştiren olağanüstü sinerjik etkiler sergilediği bilinmektedir. Çeşitli biyoaktif bileşiklerin bu etkileşimi “eşlik etkisi” olarak bilinir.
Eşlik etkisi, terpenlerin biyoyararlanımını artırır ve vücudun kannabinoidleri daha verimli biçimde emmesine yardımcı olur.
Biyoaktif Bileşik Türleri
Bir bitkisel ekstraktın tıbbi özelliklerini biyoaktif bileşiklerin sayısı, konsantrasyonu ve çeşitliliği belirler. Bu biyoaktif bileşikler, bitkilerde büyümeye veya fotosenteze katkıda bulunmayan ikincil metabolitler olarak sentezlenir. Bununla birlikte, bitkilerin hayatta kalması ve çevreleriyle etkileşimi için hayati önem taşırlar. Bitkisel biyoaktif bileşikler genel olarak üç sınıfa ayrılabilir: terpenler ve terpenoidler, alkaloidler ve fenolik bileşikler. Fenolik bileşikler, bitkiler âleminde en yaygın bulunan ikincil metabolit grubudur ve antioksidatif etkileriyle iyi bilinir ve değer görür. Düşük molekül ağırlıklı fenolik bileşiklerin bir diğer önemli sınıfı da çok güçlü antioksidatif etkiler sergileyen flavonoidlerdir.
Fenolik bileşikler; benzoik ve hidroksisinnamik asitler gibi fenolik asitleri, flavonlar ve flavonoller gibi flavonoidleri, lignanları ve stilbenleri kapsar. Tam spektrumlu bir ekstrakt (örneğin cannabis bitkisinden ultrasonik ekstraksiyonla elde edilen), sağlık üzerinde en geniş kapsamlı etkileri sergileyen bu farklı bitkisel bileşiklerin tümünü içerir.
Ultrasonik Ekstraksiyonun Çalışma Prensibi
Ultrasonik ekstraksiyon, sıvı bir ortama aktarılan akustik dalgalara (ultrason) dayanır. Yoğun ultrason dalgaları, yüksek basınç / düşük basınç döngüleri oluşturur. Ultrason dalgalarının sıvı içinde yayılması sırasında oluşan basınç farkları nedeniyle kavitasyon kabarcıkları meydana gelir. Bu kavitasyon kabarcıklarının içe doğru çökmesi, enerji yoğunluğu yüksek koşullar oluşturur.
Aktif bileşiklerin ve uçucu yağların ultrasonik ekstraksiyonu, akustik kavitasyonun çalışma prensibine dayanır. Yukarıdaki şekil, bir kavitasyon kabarcığının çökmesinin etkisini ve bunun sonucunda bitkisel materyalden uçucu yağın serbest bırakılmasını göstermektedir
kaynak: Altaf et al. 2018
İçe doğru çöken kavitasyon kabarcıklarının yakınındaki koşullar aşırı olabilir – 4500°C’ye kadar sıcaklıklar ve 100 MPa’ya kadar basınçlar oluşturabilir. İçe doğru çökme ve bunun sonucunda oluşan basınç farkları, kavitasyonun sıcak noktasında çok yüksek kesme kuvvetleri ve türbülanslar oluşturur. Basınç farkları, ısı farkları ve kesme faktörlerinin birleşimi, kütle transferini ve dolayısıyla ekstraksiyon proseslerini artırır. Yoğun ultrasonik kavitasyon kuvvetleriyle hücreler (örneğin bitki, bakteri veya doku hücreleri) parçalanır ve hücre içi materyal (yağlar, lipitler, proteinler ve aktif bileşikler gibi) çevredeki çözücüye serbest bırakılır.
Bu nedenle ultrasonik ekstraksiyon, ekstraksiyon proseslerini yoğunlaştırmak için tercih edilen yöntemdir.
Ultrasonik ekstraksiyon, akustik kavitasyona ve onun hidrodinamik kesme kuvvetlerine dayanır
Laboratuvardan pilot ve endüstriyel ölçeğe kadar yüksek güçlü ultrasonik ekstraktörler.