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Biochemistry

कैनबिस बायोमास से कैनबिडिओलिक एसिड के अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन

Published: May 27, 2022 doi: 10.3791/63076
Automatic Translation
*1, *2, 2, 2, 2, 1,3, 2, 3
1Department of Chemistry, Colorado State University-Pueblo, 2Chuncheon Bioindustry Foundation, 3Institute for Cannabis Research, Colorado State University-Pueblo
* These authors contributed equally

Summary

अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण (यूएई) सॉल्वैंट्स की निष्कर्षण दक्षता को बढ़ाता है और जब कैनबिस एसपीपी पर लागू होता है तो बायोमास यह निष्कर्षण के लिए आवश्यक समय को कम कर देता है। यह गिरावट के कारण लागत और संभावित कैनबिनोइड हानि को कम करता है। इसके अतिरिक्त, संयुक्त अरब अमीरात को कम विलायक उपयोग के कारण एक हरी विधि माना जाता है।

Abstract

औद्योगिक भांग (कैनबिस एसपीपी.) में संभावित चिकित्सा लाभों के साथ ब्याज के कई यौगिक हैं। इन यौगिकों में से, कैनबिनोइड्स ध्यान के केंद्र में आ गए हैं, विशेष रूप से अम्लीय कैनबिनोइड्स। ध्यान साइकोट्रोपिक गतिविधि की कमी के कारण अम्लीय कैनबिनोइड्स की ओर बढ़ रहा है। कैनबिस के पौधे भांग के पौधों के साथ अम्लीय कैनबिनोइड्स का उत्पादन करते हैं जो साइकोट्रोपिक कैनबिनोइड्स के निम्न स्तर का उत्पादन करते हैं। इस प्रकार, अम्लीय कैनबिनोइड निष्कर्षण के लिए भांग का उपयोग कैनबिनोइड्स के लिए एक स्रोत के रूप में निष्कर्षण से पहले डिकार्बोक्सिलेशन की आवश्यकता को समाप्त कर देगा। विलायक-आधारित निष्कर्षण का उपयोग अम्लीय कैनबिनोइड्स प्राप्त करने के लिए आदर्श है क्योंकि सुपरक्रिटिकल सीओ2 जैसे सॉल्वैंट्स में उनकी घुलनशीलता उनके घुलनशीलता स्थिरांक तक पहुंचने के लिए आवश्यक उच्च दबाव और तापमान के कारण सीमित है। घुलनशीलता बढ़ाने के लिए डिज़ाइन की गई एक वैकल्पिक विधि अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण है। इस प्रोटोकॉल में, विलायक ध्रुवीयता (एसिटोनिट्राइल 0.46, इथेनॉल 0.65, मेथनॉल 0.76, और पानी 1.00) और एकाग्रता (20%, 50%, 70%, 90%, और 100%) के प्रभाव की जांच अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण दक्षता पर की गई है। परिणाम बताते हैं कि पानी कम से कम प्रभावी था और एसिटोनिट्राइल सबसे प्रभावी विलायक की जांच की गई थी। इथेनॉल की आगे जांच की गई थी क्योंकि इसमें सबसे कम विषाक्तता है और आमतौर पर इसे सुरक्षित (जीआरएएस) के रूप में माना जाता है। हैरानी की बात है, पानी में 50% इथेनॉल गांजा से कैनबिनोइड्स की उच्चतम मात्रा को निकालने के लिए सबसे प्रभावी इथेनॉल एकाग्रता है। कैनबिडिओलिक एसिड एकाग्रता में वृद्धि 100% इथेनॉल की तुलना में 28% थी, और 100% एसिटोनिट्राइल की तुलना में 23% थी। जबकि यह निर्धारित किया गया था कि 50% इथेनॉल हमारे आवेदन के लिए सबसे प्रभावी एकाग्रता है, विधि को वैकल्पिक सॉल्वैंट्स के साथ प्रभावी होने के लिए भी प्रदर्शित किया गया है। नतीजतन, प्रस्तावित विधि को अम्लीय कैनबिनोइड्स निकालने के लिए प्रभावी और तेज माना जाता है।

Introduction

औद्योगिक गांजा (कैनबिस एसपीपी)) विभिन्न पौधों के ऊतकों (फूलों, पत्तियों और तनों) में अम्लीय कैनबिनोइड्स का उत्पादन करता है, जिसमें फूल1 में उच्चतम एकाग्रता पाई जाती है। कैनबिस उद्योग इन यौगिकों को निकालने के लिए कई तरीकों का उपयोग करता है। ऐसी ही एक विधि विलायक निष्कर्षण है जो एक गैर-ध्रुवीय और / या ध्रुवीय विलायक का उपयोग करती है, जिसमें से इथेनॉल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। हालांकि, विलायक निष्कर्षण अकेले इसकी क्षमता में सीमित है; इसलिए, संवर्धित निष्कर्षण तकनीक, जैसे माइक्रोवेव-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन (एमएई) और अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन (यूएई), उपज बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इसके अलावा, उच्च एकाग्रता कैनबिडिओल (सीबीडी) को सुपरक्रिटिकल द्रव प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके निकाला जा सकताहै।

निष्कर्षण एक गतिशील प्रक्रिया है, और कई कारक इसकी दक्षता को प्रभावित करते हैं, अर्थात् नमी सामग्री, कण आकार और विलायक3। विशेष रूप से, संयुक्त अरब अमीरात तकनीक के लिए, दक्षता तापमान, दबाव, आवृत्ति और समय4 द्वारा नियंत्रित की जाती है।

अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण वह प्रक्रिया है जहां अल्ट्रासोनिक तरंगों को कणों को उत्तेजित करने के लिए एक तरल के माध्यम से पारित किया जाता है। आंदोलन की प्रक्रिया के दौरान, पौधों की सामग्री ध्वनिक cavitation, संपीड़न और विस्तार के चक्र जो बुलबुले है कि समाधान में पतन चरम तापमान और दबाव5 की पीढ़ी में जिसके परिणामस्वरूप निर्माण का अनुभव. दबाव और तापमान परिवर्तन सॉल्वैंट्स के भौतिक गुणों को बदल देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप निष्कर्षण 6 की प्रभावकारिता में वृद्धि हो सकतीहै। इसके अतिरिक्त, cavitation आणविक इंटरैक्शन को बाधित कर सकता है जिससे पौधे मैट्रिक्स 7 से कार्बनिक और अकार्बनिकयौगिकों को लीचिंग किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में दो मुख्य प्रकार की भौतिक घटनाएं शामिल हैं: (1) सेल की दीवार के पार प्रसार, और (2) दीवार को तोड़ने के बाद सेलुलर सामग्री का कुल्लाकरना 8। हालांकि, संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग इसके नुकसान के बिना नहीं है; वहाँ कई रिपोर्टों है कि संयुक्त अरब अमीरात 9,10 यौगिकों को नीचा दिखा सकते हैं. इसके अतिरिक्त, cavitation साइटों पर उत्पन्न तापमान उन cannabinoids के decarboxylation के लिए आवश्यक उन लोगों से ऊपर हैं। हालांकि, Mudge et al.11 ने संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग किया और CBD या tetrahydrocannabinol (THC) के बड़े decarboxylation का निरीक्षण नहीं किया, जिससे यह प्रदर्शित होता है कि संयुक्त अरब अमीरात कैनबिनोइड्स के निष्कर्षण के लिए एक कुशल और हरी विधि है क्योंकि उन्हें कम ऊर्जा का उपयोग करके जल्दी से निकाला जा सकता है।

De Vita et al.12 ने विशेष रूप से MAE और UAE विधियों के उपयोग की जांच की और पाया कि प्रत्येक विधि के लिए इष्टतम शर्तों को लागू करते समय, संयुक्त अरब अमीरात ने पौधे की सामग्री में मौजूद अम्लीय और तटस्थ CBD और THC को अधिक निकाला। इसी तरह, Rozanc et al.13 निष्कर्षण के कई तरीकों (संयुक्त अरब अमीरात, soxhlet, maceration, और supercritical तरल पदार्थ) की तुलना की और अर्क की जैविक गतिविधि की जांच की। Rozanc ने प्रदर्शित किया कि सभी तरीके कैनबिनोइड्स को निकालने में प्रभावी थे; हालांकि सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ और संयुक्त अरब अमीरात कैनबिडिओलिक एसिड (सीबीडीए) निकालने में सबसे प्रभावी थे। इसके अतिरिक्त, संयुक्त अरब अमीरात निष्कर्षण उच्चतम जैविक गतिविधि थी जब 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) परख द्वारा मापा गया था। Rozanc के अध्ययन से यह भी पता चला है कि जबकि निष्कर्षण प्रक्रियाएं कच्चे अर्क के उत्पादन में प्रभावी हैं, गैर-कैनबिनोइड यौगिकों का एक हिस्सा बना हुआ है जो अर्क की जैविक गतिविधि को प्रभावित करता है। इसके अतिरिक्त, ये यौगिक कच्चे अर्क13 से व्यक्तिगत कैनबिनोइड यौगिकों के अलगाव और शुद्धिकरण को जटिल बना सकते हैं।

सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण (एसएफई) तकनीकों का उपयोग तटस्थ कैनबिनोइड्स को निकालने के लिए किया गया है। कई अध्ययनों से पता चला है कि एसएफई प्लस एक कार्बनिक विलायक, जैसे इथेनॉल, के परिणामस्वरूप तटस्थ कैनबिनोइड्स 2,3 की उच्च निष्कर्षण क्षमता हुई। जब दबाव को अम्लीय कैनबिनोइड्स को निकालने में सक्षम स्तरों तक बढ़ाया गया था, तो गैर-कैनबिनोइड सामग्री में भी वृद्धि हुई थी। इस प्रकार, ये उच्च दबाव औद्योगिक प्रसंस्करण के लिए व्यावहारिक नहीं हैं क्योंकि कैनबिनोइड्स के लिए एसएफई की चयनात्मकता में कमी आई है और अतिरिक्त पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता है। नतीजतन, एसएफई से पहले डिकार्बोक्सिलेशन किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप 18% 2 तक कैनबिनोइड नुकसान हो सकता है। SFE में दक्षता बढ़ाने के लिए, इसे अंतिम निकालने14 की शुद्धता को बढ़ाने के लिए ठोस-चरण निष्कर्षण जैसी तकनीकों के साथ जोड़ा गया है। हालांकि, अंतिम उत्पाद के रूप में उच्च शुद्धता होने के बावजूद, केवल तटस्थ कैनबिनोइड्स प्राप्त होते हैं।

परंपरागत रूप से, विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला में, कैनबिनोइड्स को 9: 1 मेथनॉल: क्लोरोफॉर्म मिश्रण में निकाला गया था। हालांकि, Mudge et al.11 ने प्रदर्शित किया कि संयुक्त अरब अमीरात को रोजगार देते समय एकल सॉल्वैंट्स के साथ प्रभावी निष्कर्षण किया जा सकता है। अध्ययन से पता चला है कि 80% मेथनॉल पारंपरिक 9: 1 मेथनॉल: क्लोरोफॉर्म निष्कर्षण के रूप में प्रभावी था, जिससे संकेत मिलता है कि हरियाली सॉल्वैंट्स उतने ही प्रभावी हो सकते हैं। इस प्रकार, संयुक्त अरब अमीरात को कम पूंजी लागत, कम निष्कर्षण समय और कम ऊर्जा उपयोग और विलायक मात्रा सहित कई लाभ होने के कारण इसके संभावित उपयोग के लिए जांच की गई थी। हालांकि, संयुक्त अरब अमीरात के मामले में, जब ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है, तो क्लोरोफिल और अन्य गैर-कैनबिनोइड्स निकाले जा सकते हैं, जो रंग7 में समस्या पैदा कर सकते हैं। नतीजतन, वाणिज्यिक पैमाने पर अम्लीय कैनबिनोइड्स प्राप्त करने की क्षमता की जांच करने के लिए, संयुक्त अरब अमीरात को औद्योगिक भांग किस्म चेरी वाइन का उपयोग करके नियोजित किया गया था। चेरी वाइन सी सैटिवा और सी इंडिका का एक संकर है, जो पत्नी और चार्लोट के चेरी की किस्मों के बीच एक क्रॉस है। चेरी वाइन वैरिएटल टेट्राहाइड्रोकैनाबिनोलिक एसिड (टीएचसीए) के निम्न स्तर के साथ एक उच्च सीबीडीए उत्पादन तनाव (15% से 25% सीबीडी) है। वैरिएटल एक सी इंडिका-हावी तनाव है जिसमें 7 से 9 सप्ताह के फूल होते हैं।

इष्टतम संयुक्त अरब अमीरात निष्कर्षण प्रोटोकॉल स्थापित करने के लिए, दो दृष्टिकोण लिए गए थे: एक समय में पारंपरिक एक कारक (ओएफटी) अनुकूलन और एक केंद्रीय समग्र डिजाइन (सीसीडी) 15 का उपयोग करके प्रयोग का डिजाइन (डीओई) दृष्टिकोण। डीओई के लिए, CBDA / CBD निष्कर्षण को नमूना / विलायक अनुपात, निष्कर्षण समय और कारकों के रूप में विलायक एकाग्रता के आधार पर अनुकूलित किया गया था, और परिणामी डेटा का विश्लेषण प्रतिक्रिया सतह पद्धति (आरएसएम) द्वारा किया गया था। अंत में, वर्णित प्रोटोकॉल CBDA / CBD की उच्चतम मात्रा को निकालने के लिए इष्टतम विधि को रेखांकित करता है।

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Protocol

1. संयंत्र सामग्री की तैयारी

  1. क्षेत्र में उगाए गए पौधों से चेरी वाइन पुष्पक्रम प्राप्त करें, जो दक्षिण-से-उत्तर कॉन्फ़िगरेशन में लगाए गए हैं, जिसमें पौधों को केंद्र में 1 मीटर अलग किया गया है और 1.2 मीटर की दूरी पर 1.2 मीटर की दूरी पर पंक्तियां हैं (लॉन्गमोंट, कोलोराडो, यूएसए में स्थित खेती)।
  2. 48 घंटे के लिए 35 डिग्री सेल्सियस पर पुष्पक्रम को हवा से सुखाएं। एक पीसने की मशीन का उपयोग करके पुष्पक्रम को पीसें एक 177 μm सेट करें।
  3. नंबर 80 जाल छलनी के माध्यम से pulverized सामग्री पास. परिणामस्वरूप पाउडर को भविष्य के उपयोग के लिए कमरे के तापमान पर एक सीलबंद बैग में स्टोर करें।

2. अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण

  1. कैनबिस पुष्पक्रम पाउडर के 0.5 ग्राम का वजन 50 मिलीलीटर शंक्वाकार ट्यूब में करें। विलायक के 40 मिलीलीटर (उदाहरण के लिए, विआयनीकृत पानी में 50% इथेनॉल) को पोत में जोड़ें।
  2. 40 kHz पर और कमरे के तापमान पर अल्ट्रासोनिक स्नान सेट में निष्कर्षण पोत जगह (sonication शक्ति 100 W है).
  3. 30 मिनट के लिए अल्ट्रासोनिक स्नान में निष्कर्षण प्रदर्शन, 25 डिग्री सेल्सियस से 30 डिग्री सेल्सियस करने के लिए स्नान के तापमान में वृद्धि।
  4. निष्कर्षण तरल पदार्थ को एक सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में डिकेंट करें।
  5. 15 मिनट के लिए 15 डिग्री सेल्सियस पर 3,000 x g पर तरल पदार्थ को सेंट्रीफ्यूज करें। एक 8 μm फिल्टर पेपर के माध्यम से वैक्यूम के तहत supernatant फ़िल्टर.

3. उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (HPLC) मात्रात्मक विश्लेषण

  1. सात कैनबिनोइड मानकों को पतला करें: कैनबिक्रोमिन (सीबीसी), सीबीडी, सीबीडीए, कैनबिनॉल (सीबीएन), टेट्राहाइड्रोकैनाबिनोलिक एसिड (टीएचसीए),8-टीएचसी, और 100% मेथनॉल में 100, 50, 25, और 12.5 μg / mL की ऑपरेटिंग सांद्रता के लिए9-THC। मिश्रण और 40 kHz और 100 W की sonication शक्ति पर एक अल्ट्रासोनिक स्नान सेट में 5 मिनट के लिए sonicate
  2. एक 0.45 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) सिरिंज फिल्टर के माध्यम से मानकों को फ़िल्टर करें। एक 0.45 μm PTFE सिरिंज फ़िल्टर के माध्यम से नमूना supernatant (चरण 2.5 से) फ़िल्टर करें।
  3. HPLC autosampler में एक 1.5 mL शीशी में विश्लेषण किया जा करने के लिए नमूना रखो और एक समय में 10 μL लोड.
  4. तालिका 1 में दी गई शर्तों और पैरामीटरों के अनुसार HPLC चलाएँ। उत्पन्न मानक वक्र से 50-200 μg / mL में कैनबिनोइड सांद्रता प्राप्त करें।
  5. कैनबिनोइड के μg प्राप्त करने के लिए निष्कर्षण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले विलायक (40 mL) की मात्रा के साथ गुणा करें। कैनबिनोइड के μg को 1000 से विभाजित करके कैनबिनोइड के मिलीग्राम में परिवर्तित करें।
  6. मिलीग्राम / जी शुष्क वजन प्राप्त करने के लिए निष्कर्षण में उपयोग की जाने वाली पौधे की सामग्री (0.5 ग्राम) के मूल वजन के साथ विभाजित करें।

4. प्रतिक्रिया सतह पद्धति का उपयोग कर अनुकूलन

  1. मॉडल स्थापित करें, जिसमें 12 फैक्टोरियल बिंदुओं और तीन केंद्र बिंदुओं के साथ 15 प्रयोगात्मक रन शामिल हैं, जैसा कि डेटा विश्लेषण उपकरण का उपयोग करके तालिका 4 में दिखाया गया है।
  2. प्रतिक्रिया सतह पद्धति और केंद्रीय समग्र डिजाइन का उपयोग करके निष्कर्षण पैरामीटर, निष्कर्षण समय (टी), विलायक एकाग्रता (एस), और नमूना / विलायक अनुपात (आर) का अनुकूलन करें। चर T, S, और R की श्रेणी को क्रमशः 5-30 मिनट, 20%-100%, और 60-100 (1:X) के रूप में सेट करें।
  3. लिपोफिलिक अर्क की कुल उपज और प्रतिक्रिया कारकों (आरएफ) के रूप में निकाले गए सीबीडी और सीबीडीए की पैदावार का चयन करें।

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Representative Results

उपयोग किए गए सॉल्वैंट्स ध्रुवीयता सूचकांक (0.460 - एसीएन) के मध्य से ध्रुवीय (1.000 - पानी) तक होते हैं। तालिका 2 से, यह देखा जा सकता है कि पानी ने कैनबिनोइड्स के लिए एक प्रभावी अर्क नहीं बनाया, जो अप्रत्याशित नहीं है, क्योंकि कैनबिनोइड्स में उनके हाइड्रोफोबिकिटी13 के कारण पानी में सीमित घुलनशीलता होती है। पानी के विपरीत, अन्य सॉल्वैंट्स में सीबीडी और सीबीडीए के समान निकाले गए मूल्य थे, जिसमें कम से कम ध्रुवीय विलायक एसिटोनिट्राइल (एसीएन) दो अल्कोहल की तुलना में उच्च निष्कर्षण होता है। जबकि सांख्यिकीय रूप से कम, इथेनॉल क्रमशः एसीएन और मेथनॉल द्वारा निकाले गए प्रमुख कैनबिनोइड सीबीडीए में लगभग 93% और 99% की वृद्धि को निकालने में सक्षम था। इसके अलावा, इथेनॉल निकालने में THCA का सबसे कम स्तर था, जो 9-THC का अग्रदूत था। THCA के स्तर में कमी को साइकोट्रोपिक 9-THC में रूपांतरण की क्षमता को सीमित करने के लिए वांछित थे, जो औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक चिंताका विषय है। जबकि सभी कार्बनिक सॉल्वैंट्स को आम तौर पर सुरक्षित (जीआरएएस) के रूप में माना जाता है, केवल इथेनॉल की अंतिम उत्पाद 2 में इसकी मात्रा की कोई सीमा नहींहै। इथेनॉल और मेथनॉल के लिए प्राप्त मूल्यों के बीच का अंतर वारंट करेगा कि उनमें से किसी का भी उपयोग किया जा सकता है, हालांकि, इथेनॉल की कम विषाक्तता इसे वाणिज्यिक उपयोग के लिए एक बेहतर विकल्प बनाती है। इसी तरह, जबकि एसीएन ने अर्क में अधिक कैनबिनोइड्स प्राप्त किए, अवशिष्ट एसीएन के निम्न स्तर ने अतिरिक्त शुद्धिकरण के प्रकाश में इसके उपयोग को सही नहीं ठहराया ताकि ट्रेस मात्रा को हटा दिया जा सके जब सीबीडीए एकाग्रता में केवल 7% लाभ था।

कैनबिनोइड सांद्रता पर एक जलीय इथेनॉल समाधान के प्रभाव की जांच तालिका 3 में दिखाई गई है। यह दिखाया गया है कि समाधान एकाग्रता निष्कर्षण दक्षता17,18 को प्रभावित कर सकती है। संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग करके कैनबिनोइड्स का निष्कर्षण कोई अपवाद नहीं है। अधिकतम निष्कर्षण 50% इथेनॉल एकाग्रता पर देखा गया था। यह CBDA के निष्कर्षण के लिए 100% इथेनॉल से अधिक 39.7% की वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है। इसके अतिरिक्त, 50% इथेनॉल ने 20.3% द्वारा निकाले गए THCA के स्तर को भी कम कर दिया।

OFT ऑप्टिमाइज़ेशन से परिणामों की पुष्टि करने के लिए, RSM का उपयोग करके DoE (तालिका 4) की जांच की गई थी जैसा कि तालिका 5 में दिखाया गया है। RSM विश्लेषण (चित्रा 1) ने 30 मिनट के निष्कर्षण और विलायक अनुपात के लिए 1: 100 नमूने की पुष्टि की। आरएसएम विश्लेषण के परिणामस्वरूप पानी में 53.4% इथेनॉल की एक आदर्श एकाग्रता हुई। यह ओएफटी द्वारा प्राप्त 50% की पुष्टि करता है। जबकि डीओई द्वारा इष्टतम इथेनॉल एकाग्रता ओएफटी द्वारा 50% से थोड़ा अधिक पाई गई थी, 50% इथेनॉल का उपयोग तैयारी की सुविधा और समग्र सीबीडीए / सीबीडी निष्कर्षण में नगण्य कमी के कारण प्रोटोकॉल में किया गया था।

संयुक्त अरब अमीरात के लिए 50% इथेनॉल का उपयोग करके प्राप्त परिणामों की तुलना मैकेरेशन के लिए 50% इथेनॉल का उपयोग करके प्राप्त परिणामों से की गई थी (कैनबिस पुष्पक्रम पाउडर के 0.5 ग्राम का वजन 50 मिलीलीटर एक 50 एमएल ट्यूब में और पोत में 50% इथेनॉल का 50 एमएल जोड़ें) अकेले जैसा कि तालिका 6 में दिखाया गया है। परिणामी CBDA निष्कर्षण राशि मैकेरेशन नमूने की तुलना में संयुक्त अरब अमीरात के नमूने में लगभग 55% अधिक थी। इसके अतिरिक्त, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सीबीडी एकाग्रता का दोहरीकरण भी निकाला गया था।

Figure 1
चित्र 1. अनुकूलन ग्राफ. निष्कर्षण समय, विलायक एकाग्रता, और कैनबिस के नमूना / विलायक अनुपात के लिए एक प्रतिक्रिया सतह का अनुकूलन ग्राफ। काली रेखा y-मान को इंगित करती है, नीली रेखा अधिकतम y-मान को इंगित करती है, और इसके संख्यात्मक मान का भी नीले रंग में उल्लेख किया गया है, और लाल रेखा x-मान को इंगित करती है जब y-मान अधिकतम होता है, और इन सभी मापदंडों के लिए संख्यात्मक मान प्रत्येक ग्राफ के शीर्ष पर लाल रंग में उल्लिखित होते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

तालिका 1. HPLC cannabinoid विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

तालिका 2. HPLC (मिलीग्राम / जी शुष्क वजन) द्वारा विश्लेषण किए गए 100% सॉल्वैंट्स से व्युत्पन्न अर्क के व्यक्तिगत कैनबिनोइड्स। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

तालिका 3. जलीय इथेनॉल से प्राप्त अर्क के व्यक्तिगत कैनबिनोइड्स का विश्लेषण एचपीएलसी (मिलीग्राम / जी शुष्क वजन) द्वारा किया गया था। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

तालिका 4. CBDA पर प्रयोगात्मक डेटा + कैनबिस के CBD प्रतिक्रिया सतह विधि द्वारा केंद्रीय समग्र डिजाइन के आधार पर। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

तालिका 5. कैनबिस की निष्कर्षण स्थितियों के लिए आरएसएम कार्यक्रम द्वारा गणना किए गए बहुपद समीकरण। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

तालिका 6. अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण 50% इथेनॉल विलायक से अर्क में व्यक्तिगत कैनबिनोइड मात्रा (मिलीग्राम / जी) के मैकेरेशन निष्कर्षण (अल्ट्रासोनिक बिना) की तुलना में। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

एक विलायक की ध्रुवीयता यौगिकों के प्रभावी निष्कर्षण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। चूंकि अम्लीय कैनबिनोइड्स प्रकृति में थोड़ा ध्रुवीय होते हैं, इसलिए कार्बोक्जिलिक एसिड समूह के बड़े हिस्से के कारण, यह माना जाता था कि मेथनॉल या इथेनॉल जैसे ध्रुवीय विलायक सबसे प्रभावी होंगे। गैरेट और हंट19, टीएचसी का उपयोग करके अपने अध्ययन में, यह प्रदर्शित किया कि जलीय इथेनॉल में घुलनशीलता समाधान में प्रतिशत इथेनॉल और समाधान की आयनिक ताकत पर आधारित थी। जबकि वर्तमान अध्ययन में आयनिक शक्ति की जांच नहीं की गई थी, यह माना जा सकता है कि इसने 50% इथेनॉल पर बढ़ी हुई निष्कर्षण दक्षता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इसके अतिरिक्त, जैसा कि गैरेट और हंट19 द्वारा प्रदर्शित किया गया है, पीएच का जलीय समाधानों में घुलनशीलता पर प्रभाव पड़ता है। मेटकाफ20 भी पीएच के महत्व पर जोर देता है जहां उन्होंने दिखाया कि एक जलीय समाधान में कैनबिडिओल का पीकेए 8.0 और 8.5 के बीच था, जो पीकेए की अन्य रिपोर्टों के विपरीत 9.13 से 9.64 तक था।

इसके अलावा जलीय समाधान के उपयोग का समर्थन करना पानी का उपयोग करके विलायक रहित निष्कर्षण का अभ्यास है। इस प्रक्रिया में कैनबिस के गतिशील मैकेरेशन को पौधे की सामग्री21 से ट्राइकोम को हटाने के लिए शामिल किया गया है। trichomes और extractant तो आगे प्रसंस्करण के लिए उपलब्ध एक हैश उत्पाद में परिणाम करने के लिए सुखाया जा सकता है। वर्तमान अध्ययन में, संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग ट्राइकोम सामग्री की रिहाई के लिए साधन प्रदान करता है। पानी के बजाय एक जलीय घोल का उपयोग करना अम्लीय कैनबिनोइड्स के बेहतर घुलनशीलता की अनुमति देता है। संयुक्त अरब अमीरात के साथ जुड़ा एक अतिरिक्त लाभ अम्लीय कैनबिनोइड्स को उनके मूल रूप में निकालने और बनाए रखनेकी क्षमता है। लुईस-बेकर एट अल.22 ने यह भी प्रदर्शित किया कि संयुक्त अरब अमीरात एसएफई या सॉक्सलेट की तुलना में सीबीडीए निकालने में अधिक कुशल था।

Brighenti et al.23 गैर-decarboxylated गांजा में पाया गया कि कमरे के तापमान इथेनॉल के साथ कई तकनीकों द्वारा निकाले गए व्यक्तिगत कैनबिनोइड्स में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था जो निष्कर्षण विलायक के रूप में थोड़ा बेहतर प्रदर्शन कर रहा था। नतीजतन, Brighenti23 अध्ययन और वर्तमान अध्ययन दोनों ने पसंद के विलायक के रूप में इथेनॉल को नियोजित किया। इस अध्ययन में इथेनॉल की पसंद को नियोजित किए जाने वाले प्रत्याशित डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण विधियों द्वारा आगे समर्थित किया गया था। इथेनॉल का चयन नियोजित करने के लिए सर्दियों की प्रक्रिया के साथ संगत है और फ्लैश या केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी 3 जैसे तरीकों का उपयोग करके निकालने और शुद्धिकरण की एकाग्रता के लिए अनुमति देताहै। इसके अतिरिक्त, इथेनॉल की कोई भी ट्रेस मात्रा इसके उपयोग से जुड़ी स्वीकार्य सीमाओं के कारण चिंता का विषय नहीं है24।

विलायक एकाग्रता निष्कर्षण प्रक्रिया को प्रभावित करती है और प्रोटोकॉल में सबसे महत्वपूर्ण कारक होने के लिए निर्धारित की गई थी। पानी के साथ एक कार्बनिक विलायक का कमजोर पड़ना एक संशोधित ध्रुवीयता और कभी-कभी संशोधित भौतिक-रासायनिक गुणों के साथ एक विलायक का उत्पादन करता है। 1.00 की ध्रुवीयता वाले पानी में अद्वितीय विशेषताएं हैं कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ढांकता हुआ स्थिरांक कम हो जाता है और इसलिए ध्रुवीयता5 भी होती है। इसके अतिरिक्त, तापमान में वृद्धि सतह के तनाव और चिपचिपाहट को कम करती है, जिससे मैट्रिक्स 17 के प्रवेश में सुधारहोता है। अंत में, पानी के तापमान में वृद्धि एक निष्कर्षण17 के विश्लेषक प्रसार और द्रव्यमान-हस्तांतरण कैनेटीक्स में सुधार करती है। संयुक्त अरब अमीरात में मुख्य बल अल्ट्रासोनिक तरंगें हैं जो संपीड़न के माध्यम से गर्मी उत्पन्न करती हैं और ध्वनि दबाव परिवर्तनों से रिलीज होती हैं। बुलबुले के भीतर अनुभव किए गए उच्च तापमान को शराब की उपस्थिति से कम किया जाता है जैसा कि राय25 द्वारा देखा गया है। बुलबुले में अल्कोहल की उपस्थिति गैसीय मिश्रण की गर्मी की क्षमता को बढ़ातीहै 25। नतीजतन, यह पानी की निकालने की क्षमता में सुधार करता है, और माइक्रो-बुलबुले के cavitation का कारण बनता है, जिससे सेलुलर दीवारों को बाधित किया जाता है जो आसान विलायक निष्कर्षण के लिए अनुमति देता है।

साहित्य में कैनबिनोइड्स 4,17,26,27,28 के निष्कर्षण के लिए कई तरीके शामिल हैं। पारंपरिक तरीके, जैसे इथेनॉल में मैकेरेशन (कोई ultrasonication के साथ), अभी भी उनकी आसानी और आधुनिक तरीकों से जुड़ी लागतों के कारण व्यापक रूप से नियोजित हैं, जैसे कि सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ21। अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त निष्कर्षण उपज को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन की गई एक आधुनिक निष्कर्षण तकनीक के साथ पारंपरिक विलायक निष्कर्षण विधियों को बढ़ाने का अवसर प्रदान करता है। अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त निष्कर्षण हरे सॉल्वैंट्स (यानी, पानी, इथेनॉल, आदि) के उपयोग के लिए अनुमति देता है, बढ़ी हुई पैदावार, और कम समय और लागत। अन्य निष्कर्षण तकनीकों के लिए एक pretreatment के रूप में संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग अभी भी व्यापक रूप से unexplored है। हालांकि, एक कच्चे अर्क उपज में 24% की वृद्धि soxhlet निष्कर्षण28 से पहले संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग करके प्राप्त की गई थी, जिससे निष्कर्षण के संयुक्त तरीकों की क्षमता का प्रदर्शन किया गया था। वर्तमान में प्रस्तावित विधि अकेले संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग करने वाले औद्योगिक भांग से अम्लीय कैनबिनोइड्स के निष्कर्षण पर केंद्रित है, हालांकि, अन्य वैकल्पिक और पारंपरिक निष्कर्षण विधियों के साथ संयोजन में आगे के उपयोग की क्षमता भविष्य के अनुसंधान के लिए दिलचस्प मार्ग प्रदान करती है।

निर्णायक रूप से, इस अध्ययन से, यह स्थापित किया गया था कि विभिन्न निष्कर्षण सॉल्वैंट्स और निष्कर्षण विलायक अनुपात कैनबिनोइड निष्कर्षण को कैसे प्रभावित करते हैं। संयुक्त अरब अमीरात की पद्धति को उद्योग में संभावित अनुप्रयोग के लिए अंतिम उत्पाद में अनुमेय मात्रा के आधार पर चुनिंदा सॉल्वैंट्स की जांच करने के लिए नियोजित किया गया था। इन निष्कर्षों के आधार पर, संयुक्त अरब अमीरात के रोजगार के परिणामस्वरूप मैकेरेशन की तुलना में कैनबिनोइड्स का उच्च निष्कर्षण हुआ। इसके अतिरिक्त, यह डीओई और आरएसएम का उपयोग करके देखा गया था कि 53.4% इथेनॉल में अन्य इथेनॉल सांद्रता की तुलना में कैनबिनोइड्स का उच्च निष्कर्षण पाया गया था। नतीजतन, इन निष्कर्षों से पता चलता है कि संयुक्त अरब अमीरात कैनबिनोइड निष्कर्षण को बढ़ाने के साधन के रूप में प्रभावी है और इसलिए औद्योगिक क्षमता पर आगे की जांच की जानी चाहिए।

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Disclosures

लेखकों ने कोई प्रतिस्पर्धी हितों की घोषणा नहीं की है।

Acknowledgments

इस शोध को कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी-प्यूब्लो में कैनबिस रिसर्च संस्थान, कोरियाई सरकार (एमएसआईटी) (2021-डीडी-यूपी -0379) द्वारा वित्त पोषित कोरिया इनोवेशन फाउंडेशन अनुदान और चुन्चियोन शहर (गांजा आर एंड डी और औद्योगीकरण, 2020-2021) द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetonitrile J.K.Baker 9017-88 solvent
Cannabichromene Cerilliant C-143 Cannabinoids standard
Cannabidiol Cerilliant C-045 Cannabinoids standard
Cannabidiolic acid Cerilliant C-144 Cannabinoids standard
Cannabidivarin Cerilliant C-140 Cannabinoids standard
Cannabigerol Cerilliant C-141 Cannabinoids standard
Cannabinol Cerilliant C-046 Cannabinoids standard
Centrifuge Hanil Scientific Inc Supra 22K Centrifuge
Cherry Wine hemp CFH, Ltd. - Flower extraction material
Distilled water TEDIA WS2211-001 solvent
Ethanol TEDIA ES1431-001 solvent
Filter paper Whatman #2 Filtering
Grinder Daesung Artlon DA280-S Milling
HPLC Shimadzu LC-10 system Analysis of Cannabinoid
Methanol TEDIA MS1922-001 solvent
Minitab 16.2.0 Minitab Inc.
Syringe filters Whatman 6779-1304 Filtering
Tetrahydrocannabivarin Cerilliant T-094 Cannabinoids standard
Trifluoroacetic acid Sigma-aldrich 302031-1L HPLC flow solvent
Untrasonic bath Jinwoo 4020P Ultrasonic extraction
Zorbax Eclipse plus C18 HPLC column Agilent 9599990-902 HPLC column
Δ8 - Tetrahydrocannabinol Cerilliant T-032 Cannabinoids standard
Δ9 - Tetrahydrocannabinol Cerilliant T-005 Cannabinoids standard
Δ9 - Tetrahydrocannabinolic acid Cerilliant T-093 Cannabinoids standard

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References

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जैव रसायन अंक 183
<em>कैनबिस</em> बायोमास से कैनबिडिओलिक एसिड के अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन
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Olejar, K. J., Hong, M., Lee, S. Y., Kwon, T. H., Lee, S. U., Kinney, C. A., Han, J. H., Park, S. H. Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass. J. Vis. Exp. (183), e63076, doi:10.3791/63076 (2022).

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