Chiết xuất cannabidiol (CBD) từ cần sa với hiệu suất cao
Các thiết bị chiết xuất siêu âm của Hielscher là công nghệ tiên tiến nhất để chiết xuất dầu gai dầu và dầu CBD một cách đáng tin cậy và hiệu quả. Xử lý siêu âm được biết đến rộng rãi là một kỹ thuật chiết xuất có hiệu lực rất cao để giải phóng các hợp chất có giá trị từ nguyên liệu thực vật. So với các phương pháp chiết xuất khác như chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn, kỹ thuật siêu âm vượt trội về hiệu quả, tính đơn giản trong vận hành và khả năng sử dụng linh hoạt.
Chiết xuất bằng siêu âm
Chiết xuất bằng siêu âm là một quy trình được biết đến rộng rãi và đã được ứng dụng từ lâu để chiết xuất các hợp chất có giá trị từ nguyên liệu thực vật. Vì vậy, xử lý siêu âm là kỹ thuật lý tưởng để sản xuất dầu CBD chất lượng cao. Nhờ hiện tượng xâm thực siêu âm có thể kiểm soát chính xác, các tế bào thực vật bị đục lỗ và dung môi được đẩy vào tế bào, nơi dung môi hấp thu các hợp chất nội bào như cannabinoid, terpene, flavonoid, v.v.
Một ưu điểm lớn của xử lý siêu âm là khoảng nhiệt độ mà quá trình chiết xuất có thể được thực hiện. Chiết xuất bằng siêu âm có thể được thực hiện từ ethanol nóng/ấm cho đến ethanol ở nhiệt độ cực thấp (-70°C). Điều này cho phép phân lập có chọn lọc các hợp chất mong muốn. Xử lý siêu âm trong ethanol ở nhiệt độ cực thấp chủ yếu thu được cannabinoid và terpene, trong khi chiết xuất bằng ethanol ấm/nóng thu được nhiều loại hợp chất hóa thực vật (ví dụ: aldehyde, ester, etyl, ketone). Các dịch chiết toàn phổ chứa nhiều cannabinoid, terpene và các chất hóa thực vật khác. Theo hiệu ứng cộng hưởng, các chất hóa thực vật (ví dụ: cannabinoid) có tác dụng hiệp đồng và do đó hoạt động tốt hơn khi kết hợp với các chất khác có nguồn gốc thực vật. Điều này có nghĩa là dầu CBD chứa CBD cùng với các cannabinoid, terpene và chất hóa thực vật khác sẽ có tác dụng điều trị cao hơn đáng kể so với dầu CBD chỉ chứa CBD. Tuy nhiên, cần tránh chiết xuất diệp lục vì chất này khiến dịch chiết có vị khó chịu.
Từng bước thực hiện
- Chiết xuất bằng siêu âm: Chiết xuất bằng siêu âm có thể dễ dàng được thực hiện theo mẻ hoặc ở chế độ dòng chảy liên tục – tùy thuộc vào thể tích xử lý của bạn. Quá trình chiết xuất diễn ra rất nhanh và thu được lượng lớn các hợp chất có hoạt tính.
- Lọc: Lọc hỗn hợp nguyên liệu thực vật và chất lỏng qua giấy lọc hoặc túi lọc để loại bỏ các phần rắn của thực vật khỏi chất lỏng.
- Bay hơi: Để tách dầu CBD khỏi dung môi, người ta thường sử dụng thiết bị cô quay. Dung môi, ví dụ như ethanol, có thể được thu hồi và tái sử dụng.
- Nhũ hóa nano: Bằng xử lý siêu âm, dầu CBD đã tinh chế có thể được chế biến thành nhũ tương nano ổn định với sinh khả dụng vượt trội.
Tải xuống hướng dẫn chi tiết từng bước tại đây!
Tỷ lệ chiết xuất cao
Các thiết bị chiết xuất siêu âm của Hielscher có thể được điều chỉnh chính xác để đạt điều kiện chiết xuất tối ưu – thu được lượng chiết xuất lớn nhất với chất lượng cao nhất từ nguyên liệu của bạn (lá, búp, thân cần sa, v.v.). Cường độ siêu âm đóng vai trò then chốt trong việc chiết xuất các hợp chất thực vật như dầu CBD chất lượng cao từ cần sa. Các thiết bị siêu âm của chúng tôi UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt và UIP2000hdt được trang bị bộ điều khiển biên độ chính xác, cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển thời gian để bạn có thể vận hành trong điều kiện tối ưu. Màn hình cảm ứng màu và khả năng điều khiển qua trình duyệt giúp việc vận hành và giám sát trở nên đơn giản và đáng tin cậy.
Chiết xuất CBD từ cần sa bằng siêu âm theo mẻ 120L với UIP2000hdT và máy khuấy
UP400St để chiết xuất cannabinoid từ cần sa
Dung môi cho chiết xuất bằng siêu âm
Ethanol được sử dụng rộng rãi làm dung môi để chiết xuất cannabinoid. Các thiết bị siêu âm của Hielscher mở rộng đáng kể lựa chọn dung môi của bạn: hỗn hợp nước–ethanol, ethanol ở nhiệt độ cực thấp, ethanol, cồn nồng độ cao, glycerin, v.v.
Ethanol là một dung môi rất phổ biến vì hòa tan được cả các chất phân cực (ưa nước) lẫn không phân cực (kỵ nước/ưa lipid). Hỗn hợp ethanol/nước ở các tỷ lệ khác nhau cũng có thể được sử dụng để chiết xuất bằng siêu âm. Ưu điểm của ethanol/nước bao gồm giảm chi phí (do sử dụng ít ethanol hơn) và độ an toàn cao hơn do ít dễ cháy hơn. Chiết xuất bằng siêu âm với ethanol ở nhiệt độ cực thấp (khoảng -70°C) cho hiệu suất thu hồi và chất lượng rất cao.
Vận hành đơn giản và an toàn
Các thiết bị siêu âm của chúng tôi được thiết kế để tối ưu hóa tính thân thiện với người dùng, nghĩa là các thiết bị chiết xuất bằng siêu âm của chúng tôi có thể được vận hành dễ dàng và an toàn. Chúng tôi sẵn lòng hỗ trợ khách hàng trong quá trình lắp đặt và đưa ra khuyến nghị về các thiết lập và thông số siêu âm. Chúng tôi cung cấp cho bạn thiết bị phù hợp nhất – cho xử lý theo mẻ và xử lý trực tiếp trên dòng.
Ưu điểm so với CO2 trong chiết xuất
Thiết bị chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn có chi phí mua và vận hành cao. Việc vận hành quá trình chiết xuất bằng CO2 phức tạp và đòi hỏi chuyên gia biết mức áp suất và nhiệt độ nào phù hợp để thu được các cannabinoid và terpene mong muốn. Áp suất cao và nhiệt độ cao góp phần đáng kể làm tăng chi phí so với chiết xuất bằng chất lỏng thông thường. Trong khi đó, thiết bị chiết xuất bằng siêu âm có chi phí mua và vận hành thấp, cho hiệu suất thu hồi cao chỉ trong vài phút. Vì xử lý bằng siêu âm được thực hiện ở áp suất môi trường (hoặc cao hơn một chút) và nhiệt độ thấp, quá trình chiết xuất bằng siêu âm dễ vận hành và an toàn. Thiết bị siêu âm Hielscher được công nhận và ưu tiên lựa chọn nhờ tốc độ chiết xuất cao, khả năng tương thích với nhiều dung môi, tính dễ sử dụng và khả năng mở rộng quy mô tuyến tính.
Nhũ tương nano
Để đạt được sinh khả dụng cao và tác dụng tốt nhất của CBD, các giọt dầu CBD nên được đưa vào cơ thể ở dạng nano.
Điểm nổi bật của thiết bị siêu âm Hielscher nằm ở tính đa dụng: Các hệ thống siêu âm của chúng tôi có thể được sử dụng để chiết xuất cần sa VÀ sản xuất nhũ tương nano. Bạn chỉ cần mua một thiết bị để chiết xuất CBD từ cần sa và sau đó xử lý dầu CBD thành nhũ tương nano ổn định, có sinh khả dụng cao.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về nhũ hóa nano CBD bằng siêu âm!
Các hệ thống siêu âm công suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô thí điểm và công nghiệp.
Thiết bị chiết xuất bằng siêu âm hiệu suất cao
Hielscher Ultrasonics cung cấp thiết bị chiết xuất bằng siêu âm để chiết xuất cần sa và nhũ hóa các công thức bào chế nano.
Bên cạnh khả năng điều khiển chính xác và tính thân thiện với người dùng, tất cả các thiết bị siêu âm của chúng tôi đều được chế tạo để vận hành 24/7. Các hệ thống của chúng tôi có khả năng cung cấp biên độ từ thấp đến rất cao. Để chiết xuất cannabinoid và terpene, chúng tôi cung cấp các đầu sonotrode siêu âm đặc biệt (còn được gọi là đầu dò siêu âm hoặc đầu khuếch đại siêu âm), được tối ưu hóa để phân lập nhẹ nhàng các hoạt chất chất lượng cao. Tất cả các hệ thống của chúng tôi đều có thể được sử dụng để chiết xuất và nhũ hóa cannabinoid sau đó.
Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay! Chúng tôi sẵn lòng đề xuất cấu hình siêu âm phù hợp nhất cho nhu cầu chiết xuất của bạn!
- Dịch chiết chất lượng cao
- Chiết xuất triệt để hơn
- Tốc độ chiết xuất cao
- Dịch chiết toàn phổ
- Sử dụng nhiều loại dung môi
- Không độc hại
- Phương pháp phi nhiệt (lạnh)
- Quá trình chiết xuất nhanh
- An toàn và dễ sử dụng
- Khả năng mở rộng quy mô tuyến tính
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những thông tin đáng biết
Ưu điểm của chiết xuất bằng siêu âm
Chiết xuất bằng siêu âm dựa trên nguyên lý xâm thực âm học. Xâm thực xảy ra do tác động của siêu âm hiệu suất cao trong chất lỏng và được đặc trưng bởi các hiệu ứng cơ học có mật độ năng lượng cao, diễn ra tại các vị trí được gọi là điểm nóng.
Chiết xuất bằng siêu âm – Các hiệu ứng xâm thực
Khi sóng siêu âm công suất được truyền vào chất lỏng (ví dụ: huyền phù gồm nguyên liệu thực vật trong dung môi), sóng siêu âm lan truyền qua chất lỏng, tạo ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp luân phiên. Trong các chu kỳ áp suất thấp, các bọt chân không cực nhỏ (gọi là bọt xâm thực) hình thành và phát triển qua nhiều chu kỳ áp suất. Khi đạt đến một kích thước nhất định và không thể hấp thụ thêm năng lượng, các bọt này sụp đổ dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao. Sự sụp đổ của bọt đặc trưng bởi các lực xâm thực mạnh, bao gồm các dòng rối vi mô và các dòng chất lỏng có vận tốc lên đến 100m/s. Các hiệu ứng cắt do xâm thực này còn được gọi là hiệu ứng cơ học do siêu âm. Việc chiết xuất các phân tử có hoạt tính sinh học bằng siêu âm chủ yếu là do các hiệu ứng cơ học do siêu âm:
Các điều kiện đặc biệt của hiện tượng xâm thực siêu âm tạo lỗ và/hoặc phá vỡ thành và màng tế bào, đồng thời giúp dung môi thâm nhập sâu hơn vào mẫu. Vì vậy, chiết xuất bằng siêu âm giúp phân lập các hợp chất rất nhanh – vượt trội so với các phương pháp chiết xuất thông thường nhờ thời gian xử lý ngắn hơn, hiệu suất thu hồi cao hơn và nhiệt độ thấp hơn. Là một phương pháp xử lý cơ học nhẹ nhàng (bằng siêu âm), chiết xuất bằng siêu âm ngăn ngừa sự phân hủy do nhiệt của các hợp chất có hoạt tính sinh học và vượt trội so với các kỹ thuật khác như chiết xuất bằng dung môi thông thường, chưng cất với nước hoặc chiết Soxhlet, vốn được biết là phá hủy các phân tử nhạy nhiệt. Những ưu điểm này khiến chiết xuất bằng siêu âm trở thành kỹ thuật được ưu tiên để giải phóng các hoạt chất nhạy nhiệt từ thực vật.
Do đó, chiết xuất bằng siêu âm là kỹ thuật được ưu tiên để chiết các phân tử có hoạt tính sinh học như polyphenol, terpen, tinh dầu và cannabinoid từ nguyên liệu thực vật.
Các điều kiện đặc biệt của hiện tượng xâm thực siêu âm tạo lỗ và/hoặc phá vỡ thành và màng tế bào, đồng thời giúp dung môi thâm nhập sâu hơn vào mẫu. Vì vậy, chiết xuất bằng siêu âm giúp phân lập các hợp chất rất nhanh – vượt trội so với các phương pháp chiết xuất thông thường nhờ thời gian xử lý ngắn hơn, hiệu suất thu hồi cao hơn và nhiệt độ thấp hơn. Là một phương pháp xử lý cơ học nhẹ nhàng, chiết xuất bằng siêu âm ngăn ngừa sự phân hủy do nhiệt của các hợp chất có hoạt tính sinh học và vượt trội so với các kỹ thuật khác như chiết xuất bằng dung môi thông thường, chưng cất với nước hoặc chiết Soxhlet, vốn được biết là phá hủy các phân tử nhạy nhiệt. Những ưu điểm này khiến chiết xuất bằng siêu âm trở thành kỹ thuật được ưu tiên để giải phóng các hoạt chất nhạy nhiệt từ thực vật.
Chiết xuất bằng siêu âm từ tế bào thực vật: lát cắt ngang dưới kính hiển vi (TS) cho thấy cơ chế tác động trong quá trình chiết xuất bằng siêu âm từ tế bào (độ phóng đại 2000x) [nguồn: Vilkhu et al. 2011]
Cannabinoid
Cannabinoid là các hợp chất có tự nhiên trong cây Cannabis sativa. Có hơn 480 hợp chất khác nhau hiện diện trong cây cần sa. Cần sa (còn gọi là marijuana) là một loại thảo dược có tác dụng đặc biệt mạnh. Trong số rất nhiều hợp chất có hoạt tính trị liệu, 85 hợp chất thực vật được gọi là cannabinoid (và có thể còn phát hiện thêm). CBD và THC (tetrahydrocannabinol / Δ9-THC) là những cannabinoid nổi bật nhất. Đặc điểm phân biệt quan trọng nhất là CBD không tác động đến tâm thần, trong khi THC có tác dụng tác động đến tâm thần.
Cannabinoid được sử dụng cho mục đích giải trí và y tế.
Dữ liệu dược động học của CBD:
sinh khả dụng – Đường uống: 13–19%, Đường hít: 11–45% (trung bình 31%)
thời gian bán thải: 9 giờ
Tại Hoa Kỳ, các sản phẩm CBD chứa dưới .03% THC, được chiết xuất từ hạt hoặc thân cây gai dầu công nghiệp, là hợp pháp theo luật liên bang và có thể được mua hợp pháp tại tất cả các bang, bất kể luật về cần sa của từng bang.
Dữ liệu dược động học của THC:
sinh khả dụng – Đường uống: 6–20%, Đường hít: 10–35%
thời gian bán thải: 1,6–59 giờ, 25–36 giờ (dronabinol dùng đường uống)
Các công thức bào chế nano
Nano-cannabinoid là dầu cần sa được bào chế thành nhũ tương dầu trong nước có kích thước nano, mang lại sinh khả dụng cao (hấp thu nhanh hơn và tăng tác dụng đối với sức khỏe), do đó có thể được sử dụng ở liều thấp hơn. Hơn nữa, nhũ tương nano cần sa có thể dễ dàng được phối trộn vào các sản phẩm y tế, đồ uống, thực phẩm và mỹ phẩm (ví dụ: kem, sữa dưỡng da). Vì nhũ tương nano thường trong mờ nên có thể dễ dàng được đưa vào công thức của các sản phẩm khác mà không ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài.
Để thu được nhũ tương nano chất lượng cao, kích thước giọt và chỉ số đa phân tán (PDI) là những yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của nhũ tương nano. Chỉ số đa phân tán cao cho thấy sự hiện diện của các giọt lớn, làm mất ổn định nhũ tương thông qua sự hợp giọt và hiện tượng chín Ostwald. Do đó, sự phân bố kích thước giọt nhỏ và hẹp là một yếu tố góp phần quan trọng vào độ ổn định và thời hạn bảo quản dài hơn của nhũ tương (nano / micro).
Nhũ tương nano cần sa: Đối với nhũ tương nano dầu gai dầu hoặc CBD, dầu gai dầu / CBD được trộn vào một loại dầu chất lượng cao đạt tiêu chuẩn thực phẩm. Các loại dầu thực vật điển hình gồm dầu MCT, dầu dừa, dầu bơ, dầu ô liu, dầu hạt lanh, dầu hạnh nhân ngọt và dầu óc chó. Polysorbate 80, lecithin, saponin quillaja, lecithin đậu nành và vỏ cây xà phòng đã được sử dụng thành công làm chất nhũ hóa (chất hoạt động bề mặt, chất làm ướt, chất ổn định). Có thể bổ sung thêm gôm xanthan, pectin hoặc protein whey để cải thiện tính lưu biến và độ ổn định của nhũ tương.
Chiết xuất bằng CO2
Quá trình chiết xuất bằng CO2 có thể được thực hiện theo hai cách: chiết xuất siêu tới hạn và dưới tới hạn. Khi CO2 được sử dụng làm dung môi, nó có các đặc tính khác nhau tùy thuộc vào trạng thái lưu chất của nó. CO2 dưới tới hạn được định nghĩa là CO2 ở trạng thái có nhiệt độ trong khoảng 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) và áp suất trong khoảng 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Ở nhiệt độ và áp suất này, CO2 hoạt động như một lưu chất đặc. Khi nhiệt độ và áp suất được tăng lên và vượt quá nhiệt độ tới hạn (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) và áp suất tới hạn (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), CO2 giãn nở trong bình chứa như chất khí nhưng có khối lượng riêng như chất lỏng. Trạng thái này được gọi là carbon dioxide siêu tới hạn (sCO2 hoặc SC-CO2)).
Quá trình chiết xuất bằng CO2 dưới tới hạn sử dụng nhiệt độ thấp và áp suất thấp nên mất nhiều thời gian hơn. Quá trình chiết xuất bằng CO2 dưới tới hạn cho hiệu suất thu hồi thấp hơn và có thể giữ lại một số terpene và dầu. Đối với quá trình chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn, nhiệt độ cao hơn và áp suất cao hơn được áp dụng, có thể làm hư hại terpene và các hợp chất hóa thực vật khác. Đối với các quá trình chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn, cần có một công đoạn xử lý tiếp theo – được gọi là đông hóa – để loại bỏ các hợp chất không mong muốn như lipid và diệp lục. Trong bước đông hóa, dịch chiết thô được đông lạnh trong ethanol để tách cannabinoid và terpene tinh khiết khỏi các sản phẩm phụ khác bị tách ra trong quá trình chiết xuất.