Summary
L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) aumenta l'efficienza di estrazione dei solventi e quando applicata alla biomassa di Cannabis spp. riduce il tempo necessario per l'estrazione. Ciò riduce il costo e la potenziale perdita di cannabinoidi dovuta alla degradazione. Inoltre, gli Emirati Arabi Uniti sono considerati un metodo verde a causa del basso uso di solventi.
Abstract
La canapa industriale (Cannabis spp.) ha molti composti di interesse con potenziali benefici medici. Di questi composti, i cannabinoidi sono venuti al centro dell'attenzione, in particolare i cannabinoidi acidi. L'attenzione si sta rivolgendo verso i cannabinoidi acidi a causa della loro mancanza di attività psicotropa. Le piante di cannabis producono cannabinoidi acidi con piante di canapa che producono bassi livelli di cannabinoidi psicotropi. Pertanto, l'utilizzo della canapa per l'estrazione acida dei cannabinoidi eliminerebbe la necessità di decarbossilazione prima dell'estrazione come fonte per i cannabinoidi. L'uso dell'estrazione a base di solventi è ideale per ottenere cannabinoidi acidi in quanto la loro solubilità in solventi come la CO2 supercritica è limitata a causa dell'alta pressione e temperatura necessarie per raggiungere le loro costanti di solubilità. Un metodo alternativo progettato per aumentare la solubilità è l'estrazione assistita da ultrasuoni. In questo protocollo, è stato esaminato l'impatto della polarità del solvente (acetonitrile 0,46, etanolo 0,65, metanolo 0,76 e acqua 1,00) e della concentrazione (20%, 50%, 70%, 90% e 100%) sull'efficienza dell'estrazione assistita da ultrasuoni. I risultati mostrano che l'acqua era la meno efficace e l'acetonitrile era il solvente più efficace esaminato. L'etanolo è stato ulteriormente esaminato poiché ha la tossicità più bassa ed è generalmente considerato sicuro (GRAS). Sorprendentemente, il 50% di etanolo nell'acqua è la concentrazione di etanolo più efficace per estrarre la più alta quantità di cannabinoidi dalla canapa. L'aumento della concentrazione di acido cannabidiolico è stato del 28% rispetto al 100% di etanolo e del 23% rispetto al 100% di acetonitrile. Mentre è stato determinato che il 50% di etanolo è la concentrazione più efficace per la nostra applicazione, il metodo ha anche dimostrato di essere efficace con solventi alternativi. Di conseguenza, il metodo proposto è considerato efficace e rapido per l'estrazione di cannabinoidi acidi.
Introduction
La canapa industriale (Cannabis spp.) produce cannabinoidi acidi in vari tessuti vegetali (fiori, foglie e steli), con la più alta concentrazione che si trova nel fiore1. L'industria della cannabis utilizza diversi metodi per estrarre questi composti. Uno di questi metodi è l'estrazione con solvente che utilizza un solvente non polare e / o polare, di cui l'etanolo è il più comunemente usato. Tuttavia, l'estrazione con solvente da sola è limitata nella sua capacità; pertanto, le tecniche di estrazione aumentativa, come l'estrazione assistita da microonde (MAE) e l'estrazione assistita da ultrasuoni (Emirati Arabi Uniti), sono progettate per aumentare la resa. Inoltre, il cannabidiolo ad alta concentrazione (CBD) può essere estratto utilizzando le tecnologie dei fluidi supercritici2.
L'estrazione è un processo dinamico e diversi fattori influenzano la sua efficienza, vale a dire il contenuto di umidità, la dimensione delle particelle e il solvente3. In particolare, per la tecnica degli Emirati Arabi Uniti, l'efficienza è governata da temperatura, pressione, frequenza e tempo4.
L'estrazione assistita da ultrasuoni è il processo in cui le onde ultrasoniche vengono fatte passare attraverso un liquido per agitare le particelle. Durante il processo di agitazione, i materiali vegetali subiscono cavitazione acustica, cicli di compressione ed espansione che formano bolle che collassano in soluzione con conseguente generazione di temperatura e pressione estreme5. Le variazioni di pressione e temperatura alterano le proprietà fisiche dei solventi, il che può comportare una maggiore efficacia dell'estrazione6. Inoltre, la cavitazione può interrompere le interazioni molecolari che portano alla lisciviazione di composti organici e inorganici dalla matrice vegetale7. Il processo coinvolge due tipi principali di fenomeni fisici: (1) diffusione attraverso la parete cellulare e (2) risciacquo del contenuto cellulare dopo aver rotto la parete8. Tuttavia, l'uso degli Emirati Arabi Uniti non è privo di insidie; ci sono diversi rapporti che gli Emirati Arabi Uniti possono degradare i composti 9,10. Inoltre, le temperature generate nei siti di cavitazione sono superiori a quelle necessarie per la decarbossilazione dei cannabinoidi. Tuttavia, Mudge et al.11 hanno utilizzato gli Emirati Arabi Uniti e non hanno osservato una grande decarbossilazione di CBD o tetraidrocannabinolo (THC), dimostrando così che gli Emirati Arabi Uniti sono un metodo efficiente e verde per l'estrazione dei cannabinoidi poiché possono essere estratti rapidamente utilizzando bassa energia.
De Vita et al.12 hanno esaminato l'uso specifico dei metodi MAE e degli Emirati Arabi Uniti e hanno scoperto che quando si applicano le condizioni ottimali per ciascun metodo, gli Emirati Arabi Uniti estraggono più CBD e THC acidi e neutri presenti nel materiale vegetale. Allo stesso modo, Rožanc et al.13 hanno confrontato più metodi di estrazione (Uae, soxhlet, macerazione e liquido supercritico) e hanno esaminato l'attività biologica degli estratti. Rožanc dimostrò che tutti i metodi erano efficaci nell'estrazione dei cannabinoidi; tuttavia il liquido supercritico e gli Emirati Arabi Uniti sono stati più efficaci nell'estrarre l'acido cannabidiolico (CBDA). Inoltre, l'estrazione degli Emirati Arabi Uniti ha avuto la più alta attività biologica quando misurata dal test 2,2-difenil-1-picrilidazyl (DPPH). Lo studio di Rožanc ha anche dimostrato che mentre i processi di estrazione sono efficaci nella produzione di estratti grezzi, rimane una porzione di composti non cannabinoidi che influenzano l'attività biologica degli estratti. Inoltre, questi composti possono complicare l'isolamento e la purificazione dei singoli composti cannabinoidi dagli estratti grezzi13.
Le tecniche di estrazione del fluido supercritico (SFE) sono state utilizzate per estrarre cannabinoidi neutri. Diversi studi hanno dimostrato che sfe più un solvente organico, come l'etanolo, ha portato a maggiori efficienze di estrazione di cannabinoidi neutri 2,3. Quando la pressione è stata aumentata a livelli in grado di estrarre i cannabinoidi acidi, anche il contenuto di non cannabinoidi è aumentato. Pertanto, queste alte pressioni non sono pratiche per la lavorazione industriale poiché la selettività della SFE per i cannabinoidi è diminuita ed è necessaria un'ulteriore post-elaborazione. Di conseguenza, la decarbossilazione deve essere eseguita prima della SFE, che può causare perdite di cannabinoidi fino al 18%2. Per aumentare l'efficienza nella SFE, è stato combinato con tecniche come l'estrazione in fase solida per aumentare la purezza dell'estratto finale14. Tuttavia, nonostante abbia un'elevata purezza come prodotto finale, si ottengono solo cannabinoidi neutri.
Tradizionalmente, nel laboratorio di analisi, i cannabinoidi venivano estratti in una miscela di metanolo 9:1:cloroformio. Tuttavia, Mudge et al.11 hanno dimostrato che l'estrazione efficace può essere effettuata con singoli solventi quando si impiegano gli Emirati Arabi Uniti. Lo studio ha dimostrato che l'80% di metanolo era efficace quanto la tradizionale estrazione di metanolo 9: 1: cloroformio, indicando così che solventi più verdi possono essere altrettanto efficaci. Pertanto, gli Emirati Arabi Uniti sono stati esaminati per il loro potenziale utilizzo a causa di diversi vantaggi, tra cui bassi costi di capitale, tempi di estrazione ridotti e minore consumo di energia e volumi di solventi. Tuttavia, nel caso degli Emirati Arabi Uniti, quando vengono utilizzati solventi polari, è possibile estrarre clorofilla e altri non cannabinoidi, il che può causare un problema nel colore7. Di conseguenza, per esaminare il potenziale per ottenere cannabinoidi acidi su scala commerciale, gli Emirati Arabi Uniti sono stati impiegati utilizzando la varietà di canapa industriale Cherry Wine. Cherry Wine è un ibrido di C. sativa e C. indica, un incrocio tra le varietà di The Wife e Charlotte's Cherries. La varietà Cherry Wine è una varietà ad alta produzione di CBDA (dal 15% al 25% di CBD) con bassi livelli di acido tetraidrocannabinolico (THCA). La varietà è una varietà C. indica-dominate che ha da 7 a 9 settimane di fioritura.
Al fine di stabilire il protocollo di estrazione ottimale degli Emirati Arabi Uniti, sono stati adottati due approcci: la tradizionale ottimizzazione un fattore alla volta (OFT) e un approccio Design of Experiment (DoE) utilizzando un Central Composite Design (CCD)15. Per il DoE, l'estrazione di CBDA / CBD è stata ottimizzata in base al rapporto campione / solvente, al tempo di estrazione e alla concentrazione di solvente come fattori e i dati risultanti sono stati analizzati dalla Response Surface Methodology (RSM). In conclusione, il protocollo descritto delinea il metodo ottimale per estrarre la più alta quantità di CBDA / CBD.
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Protocol
1. Preparazione del materiale vegetale
- Ottenere infiorescenze di Cherry Wine da piante coltivate nel campo, piantate in una configurazione da sud a nord, con piante a 1 m di distanza al centro e file a 1,2 m di distanza (coltivazione situata a Longmont, Colorado, USA).
- Asciugare all'aria le infiorescenze a 35 °C per 48 ore. Macinare le infiorescenze usando una rettificatrice impostata a 177 μm.
- Passare il materiale polverizzato attraverso il setaccio a maglie n. 80. Conservare la polvere risultante in un sacchetto sigillato a temperatura ambiente per un uso futuro.
2. Estrazione ad ultrasuoni
- Pesare 0,5 g di polvere di infiorescenza di cannabis in un tubo conico da 50 ml. Aggiungere 40 ml di solvente (ad esempio, etanolo al 50% in acqua deionizzata) al recipiente.
- Posizionare il recipiente di estrazione nel bagno ad ultrasuoni impostato a 40 kHz e a temperatura ambiente (la potenza di sonicazione è di 100 W).
- Eseguire l'estrazione nel bagno ad ultrasuoni per 30 min, aumentando la temperatura del bagno da 25 °C a 30 °C.
- Decantare il fluido di estrazione in un tubo centrifugo.
- Centrifugare il fluido a 3.000 x g a 15 °C per 15 min. Filtrare il surnatante sotto vuoto attraverso una carta da filtro da 8 μm.
3. Analisi quantitativa della cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC)
- Diluire sette standard cannabinoidi: cannabicromene (CBC), CBD, CBDA, cannabinolo (CBN), acido tetraidrocannabinolico (THCA), Δ8-THC e Δ9-THC a concentrazioni operative di 100, 50, 25 e 12,5 μg / mL in metanolo al 100%. Mixare e sonicare per 5 minuti in un bagno ad ultrasuoni impostato a 40 kHz e potenza di sonicazione di 100 W
- Filtrare gli standard attraverso un filtro a siringa in politetrafluoroetilene (PTFE) da 0,45 μm. Filtrare il surnatante campione (dal punto 2.5) attraverso un filtro a siringa in PTFE da 0,45 μm.
- Inserire il campione da analizzare in un flaconcino da 1,5 mL nell'autocampionatore HPLC e caricare 10 μL alla volta.
- Eseguire HPLC secondo le condizioni e i parametri forniti nella Tabella 1. Ricavare concentrazioni di cannabinoidi in 50-200 μg/mL dalla curva standard generata.
- Moltiplicare con il volume del solvente (40 ml) utilizzato nel processo di estrazione per ottenere μg di cannabinoide. Converti i μg di cannabinoidi in mg di cannabinoidi dividendoli per 1000.
- Dividere con il peso originale del materiale vegetale (0,5 g) utilizzato nell'estrazione per ottenere mg/g di peso secco.
4. Ottimizzazione utilizzando la metodologia della superficie di risposta
- Stabilire il modello, composto da 15 esecuzioni sperimentali con 12 punti fattoriali e tre punti centrali come mostrato nella Tabella 4 utilizzando uno strumento di analisi dei dati.
- Ottimizzare i parametri di estrazione, il tempo di estrazione (T), la concentrazione di solvente (S) e il rapporto campione/solvente (R) utilizzando la metodologia della superficie di risposta e la progettazione composita centrale. Impostare l'intervallo di variabili T, S e R rispettivamente come 5-30 min, 20%-100% e 60-100 (1:X).
- Seleziona la resa totale dell'estratto lipofilo e le rese di CBD e CBDA estratti come fattori di risposta (RF).
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Representative Results
I solventi utilizzati vanno dal centro dell'indice di polarità (0,460 - ACN) al polare (1.000 - acqua). Dalla Tabella 2, si può vedere che l'acqua non ha reso un estrattore efficace per i cannabinoidi, il che non è inaspettato, poiché i cannabinoidi hanno una solubilità limitata in acqua a causa della loro idrofobicità13. A differenza dell'acqua, gli altri solventi avevano valori estratti simili di CBD e CBDA, con il solvente meno polare acetonitrile (ACN) che aveva un'estrazione più elevata rispetto ai due alcoli. Sebbene statisticamente più basso, l'etanolo è stato in grado di estrarre quasi il 93% e il 99% di aumento del principale cannabinoide CBDA estratto rispettivamente da ACN e metanolo. Inoltre, l'estratto di etanolo aveva i livelli più bassi di THCA, il precursore del Δ9-THC. La diminuzione dei livelli di THCA è stata desiderata al fine di limitare il potenziale di conversione allo psicotropo Δ9-THC, una preoccupazione per le applicazioni industriali16. Mentre tutti i solventi organici sono generalmente considerati sicuri (GRAS), solo l'etanolo non ha limiti alla sua quantità nel prodotto finale2. La differenza tra i valori ottenuti per l'etanolo e il metanolo garantirebbe che uno di essi potrebbe essere utilizzato, tuttavia, la minore tossicità dell'etanolo lo rende una scelta migliore per uso commerciale. Allo stesso modo, mentre aCN ha prodotto più cannabinoidi nell'estratto, i bassi livelli di ACN residuo consentiti non giustificavano il suo uso alla luce della purificazione aggiuntiva per rimuovere tracce quando c'era solo un aumento del 7% nella concentrazione di CBDA.
L'esame dell'impatto che una soluzione acquosa di etanolo ha sulla concentrazione di cannabinoidi è mostrato nella Tabella 3. È stato dimostrato che la concentrazione della soluzione può influenzare l'efficienza di estrazione17,18. L'estrazione di cannabinoidi utilizzando gli Emirati Arabi Uniti non fa eccezione. L'estrazione massima è stata osservata alla concentrazione di etanolo del 50%. Ciò rappresenta un aumento del 39,7% rispetto al 100% di etanolo per l'estrazione del CBDA. Inoltre, il 50% di etanolo ha anche ridotto i livelli di THCA estratti del 20,3%.
Per confermare i risultati dell'ottimizzazione OFT, è stato esaminato il DoE (Tabella 4) utilizzando RSM come mostrato nella Tabella 5. L'analisi RSM (Figura 1) ha confermato un'estrazione di 30 minuti e un rapporto campione/solvente di 1:100. L'analisi RSM ha portato a una concentrazione ideale del 53,4% di etanolo in acqua. Ciò conferma il 50% ottenuto dall'OFT. Mentre la concentrazione ottimale di etanolo da parte del DoE è risultata leggermente superiore al 50% dell'OFT, il 50% di etanolo è stato utilizzato nel protocollo a causa della sua praticità di preparazione e della diminuzione trascurabile dell'estrazione complessiva di CBDA / CBD.
I risultati ottenuti utilizzando il 50% di etanolo per gli Emirati Arabi Uniti sono stati confrontati con i risultati ottenuti utilizzando il 50% di etanolo per la macerazione (pesare 0,5 g della polvere di infiorescenza di cannabis in un tubo da 50 ml e aggiungere 50 ml di etanolo al 50% alla nave) da solo come mostrato nella Tabella 6. La quantità di estrazione cbda risultante era di circa il 55% superiore nel campione degli Emirati Arabi Uniti rispetto al campione di macerazione. Inoltre, è importante notare che c'è stato anche un raddoppio della concentrazione di CBD estratta.
Figura 1. Grafico di ottimizzazione. Grafico di ottimizzazione di una superficie di risposta per il tempo di estrazione, la concentrazione di solvente e il rapporto campione/ solvente della Cannabis. La linea nera indica il valore y tracciato, la linea blu indica il valore y massimo e il suo valore numerico è anche menzionato in blu, e la linea rossa indica il valore x quando il valore y è il massimo e i valori numerici per tutti questi parametri sono menzionati in rosso nella parte superiore di ogni grafico. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Tabella 1. Parametri utilizzati per l'analisi dei cannabinoidi HPLC. Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella 2. Singoli cannabinoidi di estratti derivati da solventi al 100% analizzati mediante HPLC (mg/g di peso secco). Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella 3. I singoli cannabinoidi degli estratti derivati dall'etanolo acquoso sono stati analizzati mediante HPLC (mg/g di peso secco). Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella 4. Dati sperimentali su CBDA + CBD della Cannabis basati sul design composito centrale mediante metodo della superficie di risposta. Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella 5. Equazioni polinomiali calcolate dal programma RSM per le condizioni di estrazione della Cannabis. Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella 6. Estrazione assistita da ultrasuoni rispetto all'estrazione di macerazione (senza ultrasuoni) della singola quantità di cannabinoidi (mg / g) in estratti da solvente etanolo al 50%. Fare clic qui per scaricare questa tabella.
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Discussion
La polarità di un solvente svolge un ruolo fondamentale nell'estrazione efficace dei composti. Poiché i cannabinoidi acidi sono leggermente polari in natura, in gran parte a causa della porzione di acido carbossilico, si è ipotizzato che un solvente polare come il metanolo o l'etanolo sarebbe stato più efficace. Garrett e Hunt19, nel loro studio che utilizzava THC, hanno dimostrato che la solubilità nell'etanolo acquoso si basava sulla percentuale di etanolo nella soluzione e sulla forza ionica della soluzione. Mentre la forza ionica non è stata esaminata nel presente studio, si può presumere che abbia svolto un ruolo importante nell'aumento dell'efficienza di estrazione al 50% di etanolo. Inoltre, come dimostrato da Garrett e Hunt19, il pH ha un impatto sulla solubilità in soluzioni acquose. Metcalf20 sottolinea anche l'importanza del pH dove hanno dimostrato che il pKa del cannabidiolo in una soluzione acquosa era compreso tra 8,0 e 8,5 in contrasto con altre segnalazioni di pKa da 9,13 a 9,64.
A sostenere ulteriormente l'uso di soluzioni acquose è la pratica dell'estrazione senza solventi con acqua. Il processo prevede la macerazione dinamica della Cannabis per rimuovere i tricomi dal materiale vegetale21. I tricomi e l'estrattore possono quindi essere essiccati per ottenere un prodotto di hashish disponibile per ulteriori lavorazioni. Nel presente studio, l'uso degli Emirati Arabi Uniti fornisce i mezzi per il rilascio del contenuto dei tricomi. L'utilizzo di una soluzione acquosa al posto dell'acqua consente una migliore solubilizzazione dei cannabinoidi acidi. Un ulteriore vantaggio associato agli Emirati Arabi Uniti è la sua capacità di estrarre e trattenere i cannabinoidi acidi nella loro forma originale22. Lewis-Bakker et al.22 hanno anche dimostrato che gli Emirati Arabi Uniti erano più efficienti nell'estrarre CBDA rispetto a SFE o soxhlet.
Brighenti et al.23 hanno scoperto nella canapa non decarbossilata che non vi era alcuna differenza significativa nei singoli cannabinoidi estratti con diverse tecniche con etanolo a temperatura ambiente che funzionava leggermente meglio come solvente di estrazione. Di conseguenza, lo studio Brighenti23 e lo studio attuale hanno entrambi impiegato l'etanolo come solvente di scelta. La scelta dell'etanolo in questo studio è stata ulteriormente supportata dai metodi di lavorazione a valle previsti da impiegare. La selezione dell'etanolo è compatibile con il processo di svernamento da impiegare e consente la concentrazione dell'estratto e la purificazione utilizzando metodi come la cromatografia a parete flash o centrifuga3. Inoltre, eventuali tracce di etanolo non sono preoccupanti a causa dei limiti accettabili associati al suo uso24.
La concentrazione di solvente influenza il processo di estrazione ed è stato determinato come il fattore più importante nel protocollo. La diluizione di un solvente organico con acqua produce un solvente con una polarità modificata e talvolta proprietà fisico-chimiche modificate. L'acqua con una polarità di 1,00 ha caratteristiche uniche in quanto all'aumentare della temperatura, la costante dielettrica diminuisce e così fa la polarità5. Inoltre, un aumento della temperatura riduce la tensione superficiale e la viscosità, migliorando così la penetrazione della matrice17. Infine, un aumento della temperatura dell'acqua migliora la diffusione dell'analita e la cinetica di trasferimento di massa di un'estrazione17. La forza principale negli Emirati Arabi Uniti sono le onde ultrasoniche che generano calore attraverso la compressione e il rilascio dai cambiamenti di pressione sonora. Le alte temperature sperimentate all'interno delle bolle sono mitigate dalla presenza di alcol come visto da Rae25. La presenza di alcol nella bolla aumenta la capacità termica della miscela gassosa25. Di conseguenza, questo migliora l'estraibilità dell'acqua e provoca anche la cavitazione delle micro-bolle, interrompendo così le pareti cellulari consentendo una più facile estrazione con solvente.
La letteratura contiene molteplici metodi per l'estrazione dei cannabinoidi 4,17,26,27,28. I metodi convenzionali, come la macerazione in etanolo (senza ultrasuoni), sono ancora ampiamente utilizzati a causa della loro facilità e dei costi associati ai metodi moderni, come il fluido supercritico21. L'estrazione assistita da ultrasuoni offre l'opportunità di migliorare i metodi convenzionali di estrazione con solvente con una moderna tecnica di estrazione progettata per migliorare la resa. L'estrazione assistita da ultrasuoni consente l'uso di solventi verdi (ad esempio, acqua, etanolo, ecc.), Rese migliorate e tempi e costi ridotti. L'uso degli Emirati Arabi Uniti come pretrattamento ad altre tecniche di estrazione è ancora ampiamente inesplorato. Tuttavia, un aumento del 24% della resa di un estratto grezzo è stato ottenuto utilizzando gli Emirati Arabi Uniti prima dell'estrazione soxhlet28, dimostrando così il potenziale per metodi combinati di estrazione. Il metodo attualmente proposto si concentra sull'estrazione di cannabinoidi acidi dalla canapa industriale utilizzando solo gli Emirati Arabi Uniti, tuttavia, il potenziale per un ulteriore utilizzo in combinazione con altri metodi di estrazione alternativi e convenzionali fornisce percorsi interessanti per la ricerca futura.
In conclusione, da questo studio, è stato stabilito come vari solventi da estrazione e rapporti di solventi da estrazione influenzino l'estrazione di cannabinoidi. La metodologia degli Emirati Arabi Uniti è stata impiegata per esaminare solventi selezionati, in base alle quantità consentite nel prodotto finale, per una potenziale applicazione nel settore. Sulla base di questi risultati, l'occupazione negli Emirati Arabi Uniti ha portato a una maggiore estrazione di cannabinoidi rispetto alla macerazione. Inoltre, è stato osservato utilizzando DoE e RSM che il 53,4% di etanolo è risultato avere una maggiore estrazione di cannabinoidi rispetto ad altre concentrazioni di etanolo. Di conseguenza, questi risultati suggeriscono che gli Emirati Arabi Uniti sono efficaci come mezzo per aumentare l'estrazione di cannabinoidi e quindi dovrebbero essere esaminati ulteriormente a capacità industriale.
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Disclosures
Gli autori non dichiarano interessi concorrenti.
Acknowledgments
Questa ricerca è stata sostenuta dall'Institute of Cannabis Research della Colorado State University-Pueblo, dalla sovvenzione della Korea Innovation Foundation finanziata dal governo coreano (MSIT) (2021-DD-UP-0379) e dalla città di Chuncheon (Hemp R&D and industrialization, 2020-2021).
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 |
References
- Hemphill, J. K., Turner, J. C., Mahlberg, P. G. Cannabinoid content of individual plant organs from different geographical strains of Cannabis sativa L. Journal of Natural Products. 43 (1), 112-122 (1980).
- Baldino, L., Scognamiglio, M., Reverchon, E. Supercritical fluid technologies applied to the extraction of compounds of industrial interest from Cannabis sativa L. and to their pharmaceutical formulations: A review. Journal of Supercritical Fluids. 165, 104960 (2020).
- Daniel, R. G., et al. Supercritical extraction strategies using CO2 and ethanol to obtain cannabinoid compounds from cannabis hybrid flowers. Journal of CO2 Utilization. 30, 241-248 (2019).
- Azmir, J., et al. Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review. Journal of Food Engineering. 117 (4), 426-436 (2013).
- Ohl, C. D., Kurz, T., Geisler, R., Lindau, O., Lauterborn, W. Bubble dynamics, shock waves and sonoluminescence. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 357 (1751), 269-294 (1999).
- Castro-Puyana, M., Marina, M. L., Plaza, M. Water as green extraction solvent: Principles and reasons for its use. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 5, 31-36 (2017).
- Herrera, M. C., De Castro, M. L. Ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from strawberries prior to liquid chromatographic separation and photodiode array ultraviolet detection. Journal of Chromatography A. 1100 (1), 1-7 (2005).
- Mason, T. J., Paniwnyk, L., Lorimer, J. P. The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochemistry. 3 (3), 253-260 (1996).
- Soares, V. P., et al. Ultrasound assisted maceration for improving the aromatization of extra-virgin olive oil with rosemary and basil. Food Research International. 135, 109305 (2020).
- Kshitiz, K., et al. Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review. Ultrasinics Sonochemistry. 70, 105325 (2017).
- Mudge, E. M., Murch, S. J., Brown, P. N. Leaner and greener analysis of cannabinoids. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409 (12), 3153-3163 (2017).
- De Vita, D., et al. Comparison of different methods for the extraction of cannabinoids from cannabis. Natural Product Research. 34 (20), 2952-2958 (2020).
- Rožanc, J., et al. Different Cannabis sativa extraction methods result in different biological activities against a colon cancer cell line and healthy colon cells. Plants. 10 (3), 566 (2021).
- Karğili, U., Aytaç, E. Supercritical fluid extraction of cannabinoids (THC and CBD) from four different strains of cannabis grown in different regions. The Journal of Supercritical Fluids. 179, 105410 (2022).
- Sushma, C., et al. Optimization of ultrasound-assisted extraction (UAE) process for the recovery of bioactive compounds from bitter gourd using response surface methodology (RSM). Food and Bioproducts Processing. 120, 120-122 (2022).
- David, J. P., et al. Potency of Δ9-THC and Other Cannabinoids in Cannabis in England in 2005: Implications for Psychoactivity and Pharmacology. Journal of Forensic Sciences. 11, 129 (2008).
- Agarwal, C., Máthé, K., Hofmann, T., Csóka, L. Ultrasound-assisted extraction of cannabinoids from Cannabis Sativa L. optimized by response surface methodology. Journal of Food Science. 83 (3), 700-710 (2018).
- Oroian, M., Ursachi, F., Dranca, F. Influence of ultrasonic amplitude, temperature, time and solvent concentration on bioactive compounds extraction from propolis. Ultrasonics Sonochemistry. 64 (2020), 105021 (2020).
- Garrett, E. R., Hunt, A. Physiochemical properties, solubility, and protein binding of Δ9-tetrahydrocannabinol. Journal of Pharmaceutical Sciences. 63 (7), 1056-1064 (1974).
- Metcalf, D. G. Chemical Abstracts. United States patent. , US10555914 267166 (2020).
- Lazarjani, M. P., Young, O., Kebede, L., et al. Processing and extraction methods of medicinal cannabis: a narrative review. Journal of Cannabis Research. 3 (1), 1-15 (2021).
- Lewis-Bakker, M. M., Yang, Y., Vyawahare, R., Kotra, L. P. Extractions of medical cannabis cultivars and the role of decarboxylation in optimal receptor responses. Cannabis and Cannabinoid Research. 4 (3), 183-194 (2019).
- Brighenti, V., Pellati, F., Steinbach, M., Maran, D., Benvenuti, S. Development of a new extraction technique and HPLC method for the analysis of non-psychoactive cannabinoids in fibre-type Cannabis sativa L.(hemp). Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 143, 228-236 (2017).
- FDA. , Available from: https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS (2021).
- Rae, J., et al. Estimation of ultrasound induced cavitation bubble temperatures in aqueous solutions. Ultrasonics Sonochemistry. 12, 325-329 (2005).
- Moreno, T., Montanes, F., Tallon, S. J., Fenton, T., King, J. W. Extraction of cannabinoids from hemp (Cannabis sativa L.) using high pressure solvents: An overview of different processing options. Journal of Supercritical Fluids. 161, 104850 (2020).
- Zhang, Q. W., Lin, L. G., Ye, W. C. Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review. Chinese Medicine. 13 (20), 1-26 (2018).
- Fathordoobady, F., Singh, A., Kitts, D. D., Singh, A. P. Hemp (Cannabis sativa L.) extract: Anti-microbial properties, methods of extraction, and potential oral delivery. Food Reviews International. 35 (7), 664-684 (2019).
