קנבוס תעשייתי (Cannabis spp.) מייצר קנבינואידים חומציים ברקמות צמחיות שונות (פרחים, עלים וגבעולים), כאשר הריכוז הגבוה ביותר נמצא בפרח1. תעשיית הקנאביס משתמשת במספר שיטות למיצוי תרכובות אלה. שיטה אחת כזו היא מיצוי ממס המשתמש בממס שאינו קוטבי ו/או קוטבי, שאתנול הוא הנפוץ ביותר בו. עם זאת, מיצוי הממס לבדו מוגבל ביכולתו; לכן, טכניקות מיצוי אוגמנטטיביות, כגון מיצוי בסיוע מיקרוגל (MAE) ומיצוי בסיוע קולי (UAE), נועדו להגדיל את התפוקה. בנוסף, ניתן להפיק קנאבידיול בריכוז גבוה (CBD) באמצעות טכנולוגיות נוזל סופר קריטי2.
מיצוי הוא תהליך דינמי, ומספר גורמים משפיעים על יעילותו, כלומר תכולת הלחות, גודל החלקיקים והממס3. באופן ספציפי, עבור טכניקת איחוד האמירויות הערביות, היעילות נשלטת על ידי טמפרטורה, לחץ, תדירות וזמן4.
מיצוי בסיוע על-קולי הוא התהליך שבו גלים על-קוליים מועברים דרך נוזל כדי להתסיס חלקיקים. במהלך תהליך התסיסה, חומרים צמחיים חווים קוויטציה אקוסטית, מחזורי דחיסה והתפשטות היוצרים בועות המתמוטטות בתמיסה וכתוצאה מכך נוצרות טמפרטורה ולחץ קיצוניים5. שינויי הלחץ והטמפרטורה משנים את התכונות הפיזיקליות של הממסים, מה שעלול לגרום ליעילות מוגברת של מיצוי6. בנוסף, קוויטציה יכולה לשבש אינטראקציות מולקולריות ולהוביל לכך שתרכובות אורגניות ואנאורגניות יזרקו ממטריצת הצמח7. התהליך כולל שני סוגים עיקריים של תופעות פיזיקליות: (1) דיפוזיה לרוחב דופן התא, ו-(2) שטיפה של תכולת התאים לאחר שבירת הדופן8. עם זאת, השימוש באיחוד האמירויות אינו חף ממלכודותיה; ישנם מספר דיווחים על כך שאיחוד האמירויות הערביות יכולה להשפילמתחמים 9,10. בנוסף, הטמפרטורות הנוצרות באתרי הקוויטציה הן מעל אלה הדרושות לדקרבוקסילציה של קנבינואידים. עם זאת, Mudge et al.11 השתמשו באיחוד האמירויות הערביות ולא הבחינו בדקרבוקסילציה גדולה של CBD או טטרהידרוקנבינול (THC), ובכך הוכיחו כי איחוד האמירויות הערביות היא שיטה יעילה וירוקה להפקת קנבינואידים מכיוון שניתן להפיק אותם במהירות באמצעות אנרגיה נמוכה.
De Vita et al.12 בחנו את השימוש בשיטות MAE ו-UAE באופן ספציפי ומצאו כי בעת יישום התנאים האופטימליים עבור כל שיטה, איחוד האמירויות הערביות הוציאה יותר מה-CBD וה-THC החומציים והנייטרליים הקיימים בחומר הצמחי. באופן דומה, Rožanc et al.13 השוו שיטות מיצוי מרובות (איחוד האמירויות הערביות, סוקשלאט, מקרציה ונוזל סופר-קריטי) ובחנו את הפעילות הביולוגית של התמציות. רוז'נץ הראה כי כל השיטות יעילות במיצוי קנבינואידים; עם זאת, נוזל סופר-קריטי ואיחוד האמירויות הערביות היו היעילים ביותר במיצוי חומצה קנאבידיולית (CBDA). בנוסף, המיצוי של איחוד האמירויות הערביות היה בעל הפעילות הביולוגית הגבוהה ביותר כאשר הוא נמדד על ידי בדיקת 2,2-דיפניל-1-פיקריל-הידרזיל (DPPH). המחקר של רוז'אנק הראה גם כי בעוד שתהליכי המיצוי יעילים בייצור תמציות גולמיות, עדיין יש חלק מתרכובות שאינן קנבינואידיות המשפיעות על הפעילות הביולוגית של התמציות. בנוסף, תרכובות אלה יכולות לסבך את הבידוד והטיהור של תרכובות קנבינואידיות בודדות מהתמציות הגולמיות13.
טכניקות מיצוי נוזלים סופר-קריטיות (SFE) שימשו למיצוי קנבינואידים ניטרליים. מספר מחקרים הראו כי SFE בתוספת ממס אורגני, כגון אתנול, הביאו ליעילות מיצוי גבוהה יותר של קנבינואידים ניטרליים 2,3. כאשר הלחץ עלה לרמות המסוגלות לחלץ את הקנבינואידים החומציים, גם התכולה הלא-קנבינואידית עלתה. ככאלה, לחצים גבוהים אלה אינם מעשיים לעיבוד תעשייתי מכיוון שהסלקטיביות של SFE עבור קנבינואידים פחתה ונדרש עיבוד נוסף לאחר עיבוד. כתוצאה מכך, דה-קרבוקסילציה חייבת להיעשות לפני SFE, מה שעלול לגרום להפסדי קנבינואידים של עד 18%2. כדי להגביר את היעילות ב- SFE, הוא שולב עם טכניקות כגון מיצוי בשלב מוצק כדי להגביר את הטוהר של התמצית הסופית14. עם זאת, למרות שיש לו טוהר גבוה כמוצר הסופי, רק קנבינואידים ניטרליים מתקבלים.
באופן מסורתי, במעבדה האנליטית, קנבינואידים הופקו בתערובת מתנול:כלורופורם ביחס של 9:1. עם זאת, Mudge et al.11 הראו כי ניתן לבצע מיצוי יעיל עם ממסים בודדים בעת שימוש באיחוד האמירויות הערביות. המחקר הראה כי 80% מתנול היה יעיל כמו מיצוי המסורתי של מתנול:כלורופורם ביחס של 9:1, ובכך הצביע על כך שממסים ירוקים יותר יכולים להיות יעילים באותה מידה. ככזו, איחוד האמירויות הערביות נבחנה לשימוש הפוטנציאלי שלה בשל מספר יתרונות, כולל עלות הון נמוכה, זמן מיצוי מופחת, ושימוש נמוך יותר באנרגיה ונפחי ממסים נמוכים יותר. עם זאת, במקרה של איחוד האמירויות הערביות, כאשר נעשה שימוש בממסים קוטביים, ניתן לחלץ כלורופיל ושאר לא קנבינואידים שאינם קנבינואידים, מה שעלול לגרום לבעיה בצבע7. כתוצאה מכך, כדי לבחון את הפוטנציאל להשגת קנבינואידים חומציים בקנה מידה מסחרי, איחוד האמירויות הערביות הועסקה בשימוש בזן הקנבוס התעשייתי Cherry Wine. יין דובדבנים הוא הכלאה של C. sativa ו - C. indica, הכלאה בין הזנים של האישה והדובדבנים של שרלוט. זן יין הדובדבן הוא זן CBDA גבוה המייצר (15% עד 25% CBD) עם רמות נמוכות של חומצה טטרהידרוקנבינולית (THCA). הזן הוא זן C. indica-dominate שיש לו 7 עד 9 שבועות של פריחה.
על מנת לבסס את פרוטוקול החילוץ האופטימלי של איחוד האמירויות הערביות, ננקטו שתי גישות: האופטימיזציה המסורתית של גורם אחד בכל פעם (OFT) וגישת תכנון ניסוי (DoE) באמצעות תכנון מרוכב מרכזי (CCD)15. עבור DoE, מיצוי CBDA/CBD עבר אופטימיזציה על בסיס יחס המדגם/ממס, זמן המיצוי וריכוז הממס כגורמים, והנתונים שהתקבלו נותחו על ידי מתודולוגיית משטח התגובה (RSM). לסיכום, הפרוטוקול המתואר מתאר את השיטה האופטימלית לחילוץ הכמות הגבוהה ביותר של CBDA / CBD.