Name: Ultraschallgestützte Extraktion von Cannabidiolsäure aus Cannabis-Biomasse (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-27T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Erfahren Sie die ultraschallgestützte Extraktion von Cannabidiolsäure aus Cannabis-Biomasse. Diese optimierte Methode reduziert Zeit und Kosten und minimiert den Verlust von Cannabinoiden für industrielle Anwendungen.

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Diese Forschung wurde vom Institute of Cannabis Research an der Colorado State University-Pueblo, dem von der koreanischen Regierung finanzierten Zuschuss der Korea Innovation Foundation (MSIT) (2021-DD-UP-0379) und Chuncheon City (Hemp R&D and industrialization, 2020-2021) unterstützt.

1. Aufbereitung von Pflanzenmaterial
<ol><li>Erhalten Sie Kirschweinblütenstände von Pflanzen, die auf dem Feld angebaut werden, gepflanzt in einer Süd-Nord-Konfiguration, mit Pflanzen 1 m voneinander entfernt in der Mitte und Reihen 1,2 m voneinander entfernt (Anbau in Longmont, Colorado, USA).</li>
	<li>Die Blütenstände 48 h lang bei 35 °C an der Luft trocknen. Schleifen Sie die Blütenstände mit einer Schleifmaschine, die auf 177 μm eingestellt ist.</li>
	<li>Führen Sie das pulverisierte Material durch das Netzsieb Nr. 80. Lagern Sie das resultierende Pulver in einem versiegelten Beutel bei Raumtemperatur für die zukünftige Verwendung.</li>
</ol>2. Ultraschall-Extraktion
<ol><li>Wiege 0,5 g des Cannabis-Blütenstandespuldes in einen 50 ml konischen Schlauch. 40 ml des Lösungsmittels (z. B. 50% Ethanol in entionisiertem Wasser) in den Behälter geben.</li>
	<li>Stellen Sie das Absauggefäß in das Ultraschallbadset bei 40 kHz und bei Raumtemperatur (Beschallungsleistung beträgt 100 W).</li>
	<li>Führen Sie die Extraktion im Ultraschallbad für 30 min durch und erhöhen Sie die Temperatur des Bades von 25 ° C auf 30 ° C.</li>
	<li>Dekantieren Sie die Extraktionsflüssigkeit in ein Zentrifugenröhrchen.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Flüssigkeit bei 3.000 x g bei 15 °C für 15 min. Filtern Sie den Überstand unter Vakuum durch ein 8 μm Filterpapier.</li>
</ol>3. Quantitative Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
<ol><li>Verdünnen Sie sieben Cannabinoid-Standards: Cannabichromen (CBC), CBD, CBDA, Cannabinol (CBN), Tetrahydrocannabinolsäure (THCA), Δ8-THC und Δ9-THC auf Betriebskonzentrationen von 100, 50, 25 und 12,5 μg/ml in 100% Methanol. Mischen und beschallen Sie für 5 min in einem Ultraschallbad mit 40 kHz und einer Beschallungsleistung von 100 W</li>
	<li>Filtern Sie die Standards durch einen 0,45 μm Polytetrafluorethylen (PTFE) Spritzenfilter. Filtern Sie den Probenüberstand (ab Schritt 2.5) durch einen 0,45 μm PTFE-Spritzenfilter.</li>
	<li>Geben Sie die zu analysierende Probe in einer 1,5-ml-Durchstechflasche in den HPLC-Autosampler und laden Sie jeweils 10 μL.</li>
	<li>Führen Sie HPLC gemäß den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen und Parametern aus. Leiten Sie Cannabinoidkonzentrationen in 50-200 μg/ml aus der erzeugten Standardkurve ab.</li>
	<li>Multiplizieren Sie mit dem Volumen des Lösungsmittels (40 ml), das im Extraktionsprozess verwendet wird, um μg Cannabinoid zu erhalten. Wandeln Sie das μg Cannabinoid in mg Cannabinoid um, indem Sie es durch 1000 teilen.</li>
	<li>Teilen Sie mit dem ursprünglichen Gewicht des Pflanzenmaterials (0,5 g), das bei der Extraktion verwendet wurde, um mg/g Trockengewicht zu erhalten.</li>
</ol>4. Optimierung mittels Response-Surface-Methodik
<ol><li>Erstellen Sie das Modell, das aus 15 experimentellen Durchläufen mit 12 faktoriellen Punkten und drei Mittelpunkten besteht, wie in Tabelle 4 gezeigt, mit einem Datenanalysetool.</li>
	<li>Optimieren Sie die Extraktionsparameter, die Extraktionszeit (T), die Lösungsmittelkonzentration (S) und das Proben-Lösungsmittel-Verhältnis (R) mithilfe der Ansprechmethodik und des zentralen Verbunddesigns. Legen Sie den Bereich der Variablen T, S und R auf 5-30 min, 20%-100 % bzw. 60-100 (1:X) fest.</li>
	<li>Wählen Sie die Gesamtausbeute an lipophilem Extrakt und die Ausbeute an extrahiertem CBD und CBDA als Reaktionsfaktoren (RF).</li>
</ol>

<ol><li>Hemphill, J. K., Turner, J. C., Mahlberg, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoid+content+of+individual+plant+organs+from+different+geographical+strains+of+Cannabis+sativa+L%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Natural+Products%22%5BJournal%5D)">Cannabinoid content of individual plant organs from different geographical strains of Cannabis sativa L.</a> Journal of Natural Products. 43 (1), 112-122 (1980).</li>
<li>Baldino, L., Scognamiglio, M., Reverchon, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+fluid+technologies+applied+to+the+extraction+of+compounds+of+industrial+interest+from+Cannabis+sativa+L.+and+to+their+pharmaceutical+formulations%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Supercritical+Fluids%22%5BJournal%5D)">Supercritical fluid technologies applied to the extraction of compounds of industrial interest from Cannabis sativa L. and to their pharmaceutical formulations: A review.</a> Journal of Supercritical Fluids. 165, 104960(2020).</li>
<li>Daniel, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+extraction+strategies+using+CO2+and+ethanol+to+obtain+cannabinoid+compounds+from+cannabis+hybrid+flowers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+CO2+Utilization%22%5BJournal%5D)">Supercritical extraction strategies using CO2 and ethanol to obtain cannabinoid compounds from cannabis hybrid flowers.</a> Journal of CO2 Utilization. 30, 241-248 (2019).</li>
<li>Azmir, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+for+extraction+of+bioactive+compounds+from+plant+materials%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review.</a> Journal of Food Engineering. 117 (4), 426-436 (2013).</li>
<li>Ohl, C. D., Kurz, T., Geisler, R., Lindau, O., Lauterborn, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bubble+dynamics%2C+shock+waves+and+sonoluminescence%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+A%3A+Mathematical%2C+Physical+and+Engineering+Sciences%22%5BJournal%5D)">Bubble dynamics, shock waves and sonoluminescence.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 357 (1751), 269-294 (1999).</li>
<li>Castro-Puyana, M., Marina, M. L., Plaza, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+as+green+extraction+solvent%3A+Principles+and+reasons+for+its+use%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Green+and+Sustainable+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Water as green extraction solvent: Principles and reasons for its use.</a> Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 5, 31-36 (2017).</li>
<li>Herrera, M. C., De Castro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+extraction+of+phenolic+compounds+from+strawberries+prior+to+liquid+chromatographic+separation+and+photodiode+array+ultraviolet+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography+A%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from strawberries prior to liquid chromatographic separation and photodiode array ultraviolet detection.</a> Journal of Chromatography A. 1100 (1), 1-7 (2005).</li>
<li>Mason, T. J., Paniwnyk, L., Lorimer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+uses+of+ultrasound+in+food+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">The uses of ultrasound in food technology.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 3 (3), 253-260 (1996).</li>
<li>Soares, V. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+assisted+maceration+for+improving+the+aromatization+of+extra-virgin+olive+oil+with+rosemary+and+basil%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Research+International%22%5BJournal%5D)">Ultrasound assisted maceration for improving the aromatization of extra-virgin olive oil with rosemary and basil.</a> Food Research International. 135, 109305(2020).</li>
<li>Kshitiz, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+assisted+extraction+%28UAE%29+of+bioactive+compounds+from+fruit+and+vegetable+processing+by-products%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasinics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review.</a> Ultrasinics Sonochemistry. 70, 105325(2017).</li>
<li>Mudge, E. M., Murch, S. J., Brown, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaner+and+greener+analysis+of+cannabinoids%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+Bioanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Leaner and greener analysis of cannabinoids.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409 (12), 3153-3163 (2017).</li>
<li>De Vita, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+different+methods+for+the+extraction+of+cannabinoids+from+cannabis%5BTitle%5D)+AND+%22Natural+Product+Research%22%5BJournal%5D)">Comparison of different methods for the extraction of cannabinoids from cannabis.</a> Natural Product Research. 34 (20), 2952-2958 (2020).</li>
<li>Rožanc, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+Cannabis+sativa+extraction+methods+result+in+different+biological+activities+against+a+colon+cancer+cell+line+and+healthy+colon+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Plants%22%5BJournal%5D)">Different Cannabis sativa extraction methods result in different biological activities against a colon cancer cell line and healthy colon cells.</a> Plants. 10 (3), 566(2021).</li>
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<li>Garrett, E. R., Hunt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiochemical+properties%2C+solubility%2C+and+protein+binding+of+%CE%949-tetrahydrocannabinol%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmaceutical+Sciences%22%5BJournal%5D)">Physiochemical properties, solubility, and protein binding of Δ9-tetrahydrocannabinol.</a> Journal of Pharmaceutical Sciences. 63 (7), 1056-1064 (1974).</li>
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<li>Zhang, Q. W., Lin, L. G., Ye, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+for+extraction+and+isolation+of+natural+products%3A+a+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Medicine%22%5BJournal%5D)">Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review.</a> Chinese Medicine. 13 (20), 1-26 (2018).</li>
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</ol>

Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.

Die Polarität eines Lösungsmittels spielt eine entscheidende Rolle bei der effektiven Extraktion von Verbindungen. Da saure Cannabinoide leicht polar sind, was zum großen Teil auf den Carbonsäureanteil zurückzuführen ist, wurde angenommen, dass ein polares Lösungsmittel wie Methanol oder Ethanol am effektivsten wäre. Garrett und Hunt19 zeigten in ihrer Studie mit THC, dass die Löslichkeit in wässrigem Ethanol auf prozentualem Ethanol in der Lösung und der Ionenstärke der Lösung basiert. Während di...

Industriehanf (Cannabis spp.) produziert saure Cannabinoide in verschiedenen Pflanzengeweben (Blüten, Blätter und Stängel), wobei die höchste Konzentration in der Blütegefunden wird 1. Die Cannabisindustrie verwendet mehrere Methoden, um diese Verbindungen zu extrahieren. Eine solche Methode ist die Lösungsmittelextraktion, bei der ein unpolares und/oder polares Lösungsmittel verwendet wird, von dem Ethanol am häufigsten verwendet wird. Die Lösungsmittelextraktion allein ist jedoch in ihrer Fähigkeit begrenzt; Daher sind augmentative Extraktionstechniken wie die mikrowellengestützte Extraktion (MAE) und die ultraschallgestützte Extraktion (VAE) darauf ausgelegt, die Ausbeute zu erhöhen. Darüber hinaus kann hochkonzentriertes Cannabidiol (CBD) mit überkritischen Fluidtechnologienextrahiert werden 2.
Die Extraktion ist ein dynamischer Prozess, und mehrere Faktoren beeinflussen seine Effizienz, nämlich Feuchtigkeitsgehalt, Partikelgröße und Lösungsmittel3. Insbesondere für die VAE-Technik wird die Effizienz durch Temperatur, Druck, Frequenz und Zeit4 bestimmt.
Die ultraschallgestützte Extraktion ist der Prozess, bei dem Ultraschallwellen durch eine Flüssigkeit geleitet werden, um Partikel zu rühren. Während des Rührprozesses erfahren Pflanzenmaterialien akustische Kavitation, Kompressions- und Expansionszyklen, die Blasen bilden, die in Lösung kollabieren, was zur Erzeugung extremer Temperaturen und Drückeführt 5. Die Druck- und Temperaturänderungen verändern die physikalischen Eigenschaften der Lösungsmittel, was zu einer erhöhten Wirksamkeit der Extraktionführen kann 6. Darüber hinaus kann die Kavitation molekulare Wechselwirkungen stören, die dazu führen, dass organische und anorganische Verbindungen aus der Pflanzenmatrixausgelaugt werden 7. Der Prozess beinhaltet zwei Haupttypen von physikalischen Phänomenen: (1) Diffusion über die Zellwand und (2) Spülen des Zellinhalts nach dem Durchbrechen der Wand8. Die Verwendung der VAE ist jedoch nicht ohne Fallstricke; Es gibt mehrereBerichte, dass VAE Verbindungen 9,10 abbauen können. Darüber hinaus liegen die an den Kavitationsstellen erzeugten Temperaturen über denen, die für die Decarboxylierung von Cannabinoiden erforderlich sind. Mudge et al.11 verwendeten jedoch die VAE und beobachteten keine große Decarboxylierung von CBD oder Tetrahydrocannabinol (THC), wodurch gezeigt wurde, dass die VAE eine effiziente und umweltfreundliche Methode für die Extraktion von Cannabinoiden sind, da sie mit geringer Energie schnell extrahiert werden können.
De Vita et al.12 untersuchten die Verwendung von MAE- und UAE-Methoden speziell und fanden heraus, dass die VAE bei der Anwendung der optimalen Bedingungen für jede Methode mehr von dem sauren und neutralen CBD und THC extrahierten, das im Pflanzenmaterial vorhanden ist. In ähnlicher Weise verglichen Rožanc et al.13 mehrere Extraktionsmethoden (VAE, Soxhlet, Mazeration und überkritische Flüssigkeit) und untersuchten die biologische Aktivität der Extrakte. Rožanc zeigte, dass alle Methoden bei der Extraktion von Cannabinoiden wirksam waren; Überkritische Flüssigkeit und VAE waren jedoch am effektivsten bei der Extraktion von Cannabidiolsäure (CBDA). Darüber hinaus hatte die VAE-Extraktion die höchste biologische Aktivität, wenn sie mit dem 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) -Assay gemessen wurde. Die Studie von Rožanc zeigte auch, dass, während die Extraktionsprozesse bei der Herstellung von Rohextrakten wirksam sind, es einen Teil der Nicht-Cannabinoid-Verbindungen gibt, die die biologische Aktivität der Extrakte beeinflussen. Darüber hinaus können diese Verbindungen die Isolierung und Reinigung einzelner Cannabinoidverbindungen aus den Rohextrakten erschweren13.
Techniken der überkritischen Flüssigkeitsextraktion (SFE) wurden verwendet, um neutrale Cannabinoide zu extrahieren. Mehrere Studien zeigten, dass SFE plus ein organisches Lösungsmittel wie Ethanol zu höheren Extraktionseffizienzen von neutralen Cannabinoiden führten 2,3. Als der Druck auf ein Niveau erhöht wurde, das in der Lage war, die sauren Cannabinoide zu extrahieren, stieg auch der Nicht-Cannabinoid-Gehalt an. Daher sind diese hohen Drücke für die industrielle Verarbeitung nicht praktikabel, da die Selektivität von SFE für Cannabinoide abnahm und eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich ist. Folglich muss die Decarboxylierung vor der SFE durchgeführt werden, was zu Cannabinoidverlusten von bis zu 18%2 führen kann. Um die Effizienz in SFE zu erhöhen, wurde es mit Techniken wie der Festphasenextraktion kombiniert, um die Reinheit des endgültigen Extrakts14 zu erhöhen. Trotz der hohen Reinheit als Endprodukt werden jedoch nur neutrale Cannabinoide erhalten.
Traditionell wurden im analytischen Labor Cannabinoide in einem 9:1-Methanol:Chloroform-Gemisch extrahiert. Mudge et al.11 zeigten jedoch, dass eine effektive Extraktion mit einzelnen Lösungsmitteln durchgeführt werden kann, wenn VAE verwendet werden. Die Studie zeigte, dass 80% Methanol genauso wirksam war wie die traditionelle 9: 1-Methanol: Chloroform-Extraktion, was darauf hindeutet, dass umweltfreundlichere Lösungsmittel genauso wirksam sein können. Daher wurden die VAE auf ihre potenzielle Verwendung untersucht, da sie mehrere Vorteile haben, darunter niedrige Kapitalkosten, reduzierte Extraktionszeit und geringerer Energieverbrauch und Lösungsmittelvolumen. Im Falle der VAE können jedoch bei der Verwendung von polaren Lösungsmitteln Chlorophyll und andere Nicht-Cannabinoide extrahiert werden, was zu einem Problem in Farbe7 führen kann. Um das Potenzial für die Gewinnung saurer Cannabinoide im kommerziellen Maßstab zu untersuchen, wurden die Vereinigten Arabischen Emirate mit der industriellen Hanfsorte Cherry Wine eingesetzt. Cherry Wine ist eine Hybride aus C. sativa und C . indica, eine Kreuzung zwischen den Sorten The Wife und Charlotte's Cherries. Die Kirschweinsorte ist eine stark CBDA produzierende Sorte (15% bis 25% CBD) mit niedrigem Gehalt an Tetrahydrocannabinolsäure (THCA). Die Sorte ist eine C. indica-dominante Sorte, die 7 bis 9 Wochen Blütezeit hat.
Um das optimale VAE-Extraktionsprotokoll zu etablieren, wurden zwei Ansätze gewählt: die traditionelle OFT-Optimierung (One Factor at a Time) und ein Design of Experiment (DoE) -Ansatz unter Verwendung eines Central Composite Design (CCD)15. Für das DoE wurde die CBDA/CBD-Extraktion basierend auf dem Proben-/Lösungsmittelverhältnis, der Extraktionszeit und der Lösungsmittelkonzentration als Faktoren optimiert, und die resultierenden Daten wurden mittels Response Surface Methodology (RSM) analysiert. Zusammenfassend skizziert das beschriebene Protokoll die optimale Methode zur Extraktion der höchsten Menge an CBDA/CBD.

<table><tbody><tr><td>Acetonitril</td><td>J.K.Baker</td><td>9017-88</td><td>Lösungsmittel</td></tr><tr><td>Cannabichromen</td><td>Cerilliant</td><td>C-143</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Cannabidiol</td><td>Cerilliant</td><td>C-045</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Cannabidiolsäure</td><td>Cerilliant</td><td>C-144</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Cannabidivarin</td><td>Cerilliant</td><td>C-140</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Cannabigerol</td><td>Cerilliant</td><td>C-141</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Cannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>C-046</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Hanil Scientific Inc</td><td>Supra 22K</td><td>Zentrifuge</td></tr><tr><td>Kirsche Wein Hanf</td><td>CFH, Ltd.</td><td>-</td><td>Extraktionsmaterial für die</td></tr><tr><td>Blütenextraktion Destilliertes Wasser</td><td>TEDIA</td><td>WS2211-001</td><td>Lösungsmittel</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td></td><td>TEDIA ES1431-001</td><td>Lösungsmittel</td></tr><tr><td>Filterpapier</td><td>Whatman</td><td>#2</td><td>Filtrierende</td></tr><tr><td>Mühle</td><td>Daesung Artlon</td><td>DA280-S</td><td>Mahlen</td></tr><tr><td>HPLC</td><td>Shimadzu</td><td>LC-10 System</td><td>Analyse von Cannabinoiden</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>TEDIA</td><td>MS1922-001</td><td>Lösungsmittel</td></tr><tr><td>Minitab 16.2.0</td><td>Minitab Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spritzenvorsatzfilter</td><td>Whatman</td><td>6779-1304</td><td>Filtrierung</td></tr><tr><td>Tetrahydrocannabivarin</td><td>Cerilliant</td><td>T-094</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>Trifluoressigsäure</td><td>Sigma-aldrich</td><td>302031-1L</td><td>HPLC-Durchflusslösungsmittel</td></tr><tr><td>Untrasonic Bad</td><td>Jinwoo</td><td>4020P</td><td>Ultraschallextraktion</td></tr><tr><td>Zorbax Eclipse plus C18 HPLC-Säule</td><td>Agilent</td><td>9599990-902</td><td>HPLC-Säule</td></tr> <tr><td>& Delta; 8 - Tetrahydrocannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>T-032</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr> <tr><td>& Delta; 9 - Tetrahydrocannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>T-005</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr><tr><td>&Delta; 9 - Tetrahydrocannabinolsäure</td><td>Cerilliant</td><td>T-093</td><td>Cannabinoide Standard</td></tr></tbody></table>

ultraschallgestützte extraktion von cannabidiolsäure aus cannabis-biomasse

Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass

Industriehanf (Cannabis spp.) hat viele interessante Verbindungen mit potenziellen medizinischen Vorteilen. Von diesen Verbindungen sind Cannabinoide in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt, insbesondere saure Cannabinoide. Der Fokus richtet sich aufgrund ihres Mangels an psychotroper Aktivität auf saure Cannabinoide. Cannabispflanzen produzieren saure Cannabinoide, wobei Hanfpflanzen geringe Mengen an psychotropen Cannabinoiden produzieren. Daher würde die Verwendung von Hanf für die saure Cannabinoidextraktion die Notwendigkeit einer Decarboxylierung vor der Extraktion als Quelle für die Cannabinoide beseitigen. Die Verwendung der lösungsmittelbasierten Extraktion ist ideal für die Gewinnung saurer Cannabinoide, da ihre Löslichkeit in Lösungsmitteln wie überkritischem CO2 aufgrund des hohen Drucks und der hohen Temperatur, die erforderlich sind, um ihre Löslichkeitskonstanten zu erreichen, begrenzt ist. Eine alternative Methode zur Erhöhung der Löslichkeit ist die ultraschallgestützte Extraktion. In diesem Protokoll wurde der Einfluss der Lösungsmittelpolarität (Acetonitril 0,46, Ethanol 0,65, Methanol 0,76 und Wasser 1,00) und der Konzentration (20%, 50%, 70%, 90% und 100%) auf die ultraschallunterstützte Extraktionseffizienz untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Wasser am wenigsten wirksam war und Acetonitril das wirksamste untersuchte Lösungsmittel war. Ethanol wurde weiter untersucht, da es die geringste Toxizität aufweist und allgemein als sicher (GRAS) gilt. Überraschenderweise ist 50% Ethanol in Wasser die effektivste Ethanolkonzentration zur Extraktion der höchsten Menge an Cannabinoiden aus Hanf. Der Anstieg der Cannabidiolsäurekonzentration betrug 28% im Vergleich zu 100% Ethanol und 23% im Vergleich zu 100% Acetonitril. Während festgestellt wurde, dass 50% Ethanol die effektivste Konzentration für unsere Anwendung ist, hat sich die Methode auch mit alternativen Lösungsmitteln als wirksam erwiesen. Folglich wird die vorgeschlagene Methode als wirksam und schnell für die Extraktion saurer Cannabinoide angesehen.

Die verwendeten Lösungsmittel reichen von der Mitte des Polaritätsindex (0,460 - ACN) bis polar (1.000 - Wasser). Aus Tabelle 2 geht hervor, dass Wasser keine wirksame Extraktion für Cannabinoide darstellte, was nicht unerwartet ist, da Cannabinoide aufgrund ihrer Hydrophobie eine begrenzte Löslichkeit in Wasser aufweisen13. Im Gegensatz zu Wasser hatten die anderen Lösungsmittel ähnliche extrahierte Werte von CBD und CBDA, wobei das am wenigsten polare Lösungsmittel Acetonitril (...

Die ultraschallgestützte Extraktion (VAE) erhöht die Extraktionseffizienz von Lösungsmitteln und reduziert bei der Anwendung auf Cannabis spp. Biomasse die für die Extraktion erforderliche Zeit. Dies verringert die Kosten und den potenziellen Cannabinoidverlust aufgrund des Abbaus. Darüber hinaus gelten die VAE aufgrund des geringen Lösungsmittelverbrauchs als grüne Methode.

Ultraschallgestützte Extraktion von Cannabidiolsäure aus Cannabis-Biomasse

Industrial hemp (Cannabis spp.) has many compounds of interest with potential medical benefits. Of these compounds, cannabinoids have come to the center ...

Dieses Protokoll demonstriert den gesamten Prozess der CBD-Extraktion, beginnend mit der Vorbereitung des Materials, der Lösungsmittelextraktion und der Messung des CBD-Gehalts. Durch den Vorschlag der optimierten Lösungsmittel- und Lösungsmittelkonzentration eliminiert diese Methode unnötige Prozesse und kann zu einer effizienten Lösungsmittelextraktion für industrielle Zwecke beitragen. Beginnen Sie damit, Kirschweinblütenstände von Pflanzen zu erhalten, die auf dem Feld angebaut werden.Trocknen Sie die Blütenstände 48 Stunden lang bei 35 Grad Celsius an der Luft. Schleifen Sie die Blütenstände mit einer Schleifmaschine, die auf 177 Mikrometer eingestellt ist. Führen Sie das pulverisierte Material durch das Maschensieb Nummer 80 und lagern Sie das Pulver in einem versiegelten Beutel bei Raumtemperatur.Wiegen Sie in einem 50-Milliliter-Konusröhrchen 0,5 Gramm des Cannabis-Blütenstandpulvers. Fügen Sie 40 Milliliter 50% Ethanol hinzu, das in entionisiertem Wasser hergestellt wurde. Stellen Sie das Absauggefäß in ein Ultraschallbadset bei 40 Kilohertz eingestellter Raumtemperatur.Führen Sie die Extraktion für 30 Minuten durch und erhöhen Sie die Temperatur des Bades von 25 auf 30 Grad Celsius. Nach der Beschallung die Extraktionsflüssigkeit in ein Zentrifugenröhrchen dekantieren. Zentrifugieren Sie die Flüssigkeit bei 3000-fach G bei 15 Grad Celsius für 15 Minuten.Filtern Sie den Überstand durch ein 8-Mikrometer-Filterpapier unter Vakuum. Verdünnen Sie die Cannabinoidstandards auf Betriebskonzentrationen von 100, 50, 25 und 12,5 Mikrogramm pro Milliliter in 100%methanol. Mischen und beschallen Sie fünf Minuten lang in einem Ultraschallbad, das auf 40 Kilohertz und eine Beschallungsleistung von 100 Watt eingestellt ist.Filtern Sie die Standards und den Überstand der Cannabisprobe durch einen 0,45 Mikrometer langen Polytetrafluorethylen-Spritzenfilter. Geben Sie die Proben in 1,5-Milliliter-Fläschchen und legen Sie sie in den HPLC-Autosampler. Laden Sie 10 Mikroliter der Probe und führen Sie die HPLC mit den in dieser Tabelle aufgeführten Parametern aus.Erzeugen Sie eine Standardkurve und leiten Sie Cannabinoidkonzentrationen in 50 bis 200 Mikrogramm pro Milliliter ab. Berechnen Sie das Gewicht der Cannabinoide in Mikrogramm, indem Sie mit dem Volumen des im Extraktionsprozess verwendeten Lösungsmittels multiplizieren, konvertieren Sie den Wert in Milligramm, indem Sie ihn durch 1.000 dividieren. Teilen Sie diesen Wert durch das Gewicht des Pflanzenmaterials, das bei der Extraktion verwendet wird, um Milligramm pro Gramm Trockengewicht zu erhalten.Die HPLC-Analyse zeigte, dass Acetonitril bei Verwendung von 100% Lösungsmitteln für die Extraktion einzelner Cannabinoide am günstigsten war. Ethanol wurde jedoch aufgrund der niedrigsten Toxizität von allen weiter untersucht. Die Bewertung des Einflusses von wässrigem Ethanol auf die Konzentration extrahierter Cannabinoide zeigte, dass die maximale Extraktion bei 50% Ethanol beobachtet wurde.Bei der Extraktion von CBDA gab es einen Anstieg von 39,7% gegenüber dem absoluten Ethanol. Der THCA-Gehalt wurde ebenfalls um 20,3% reduziertMit dem Design-of-Experiment-Ansatz wurde die Extraktion von CBDA plus CBD optimiert. Die Analyse der Response-Oberflächenmethodik bestätigte die idealen Parameter wie 30-minütige Extraktion, 53,4% Ethanol in Wasser und 1 bis 100 Proben-Lösungsmittel-Verhältnis.Eine höhere Menge an CBDA wurde mit der ultraschallgestützten Extraktionsmethode im Vergleich zur Mazerationsmethode erhalten. Die Menge an extrahiertem CBD verdoppelte sich auch mit der Ultraschallmethode, was auf eine höhere Effizienz bei der Cannabinoidextraktion hinweist. Es ist wichtig, sich an das Verhältnis von Probe zu Lösungsmittel, die Extraktionszeit und die Lösungsmittelkonzentration zu erinnern.optimiert durch diese Studie. Dieses Verfahren kann zur Extraktion anderer Cannabinoide aus Hanf durchgeführt werden.

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Biochemie

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Erfahren Sie die ultraschallgestützte Extraktion von Cannabidiolsäure aus Cannabis-Biomasse. Diese optimierte Methode reduziert Zeit und Kosten und minimiert den Verlust von Cannabinoiden für industrielle Anwendungen.

Ultraschallgestützte Extraktion von Cannabidiolsäure aus Cannabis-Biomasse

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