Name: Ultradźwiękowa ekstrakcja kwasu kannabidiolowego z biomasy konopi (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-27T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Poznaj ultradźwiękową ekstrakcję CBD z biomasy konopi Cannabis spp. przy użyciu zoptymalizowanego rozpuszczalnika. Ta metoda zmniejsza czas i koszty ekstrakcji, minimalizując utratę kannabinoidów w procesie przemysłowym.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez Instytut Badań nad Konopiami na Uniwersytecie Stanowym Kolorado-Pueblo, grant Korea Innovation Foundation ufundowany przez rząd koreański (MSIT) (2021-DD-UP-0379) oraz miasto Chuncheon (Badania i rozwój konopi oraz industrializacja, 2020-2021).

1. Przygotowanie materiału roślinnego
<ol>
	<li>Kwiatostany wina wiśniowego należy uzyskać z roślin uprawianych na polu, posadzonych w konfiguracji południe-północ, z roślinami oddalonymi od siebie o 1 m pośrodku i rzędami oddalonymi od siebie o 1,2 m (uprawa zlokalizowana w Longmont, Kolorado, USA).</li>
	<li>Suszyć kwiatostany na powietrzu w temperaturze 35 °C przez 48 godzin. Kwiatostany mielić za pomocą młynka o nastawie 177 μm.</li>
	<li>Przepuść sproszkowany materiał przez sito o oczkach nr 80. Przechowuj powstały proszek w szczelnie zamkniętej torbie w temperaturze pokojowej do wykorzystania w przyszłości.</li>
</ol>
2. Ekstrakcja ultradźwiękowa
<ol>
	<li>Odważyć 0,5 g proszku z kwiatostanów konopi do stożkowej probówki o pojemności 50 ml. Dodać 40 ml rozpuszczalnika (np. 50% etanolu w wodzie dejonizowanej) do naczynia.</li>
	<li>Umieścić naczynie ekstrakcyjne w łaźni ultradźwiękowej ustawionej na 40 kHz i w temperaturze pokojowej (moc sonikacji wynosi 100 W).</li>
	<li>Ekstrakcję w łaźni ultradźwiękowej należy przeprowadzać przez 30 minut, zwiększając temperaturę kąpieli z 25 °C do 30 °C.</li>
	<li>Zdekantować płyn ekstrakcyjny do probówki wirówkowej.</li>
	<li>Odwirować płyn o sile 3 000 x g w temperaturze 15 °C przez 15 minut. Przefiltrować supernatant w próżni przez bibułę filtracyjną o grubości 8 μm.</li>
</ol>
3. Analiza ilościowa wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC)
<ol>
	<li>Rozcieńczyć siedem wzorców kannabinoidów: kannabichromen (CBC), CBD, CBDA, kannabinol (CBN), kwas tetrahydrokannabinolowy (THCA), Δ8-THC i Δ9-THC do stężeń roboczych 100, 50, 25 i 12,5 μg/ml w 100% metanolu. Mieszać i sonikować przez 5 minut w łaźni ultradźwiękowej ustawionej na 40 kHz i mocy sonikacji 100 W</li>
	<li>Przefiltruj wzorce przez filtr strzykawkowy z politetrafluoroetylenu (PTFE) 0,45 μm. Przefiltrować supernatant próbki (z kroku 2.5) przez filtr strzykawkowy z PTFE 0,45 μm.</li>
	<li>Umieść próbkę do analizy w fiolce o pojemności 1,5 ml do automatycznego podajnika próbek HPLC i ładuj jednorazowo 10 μl.</li>
	<li>Uruchomić HPLC zgodnie z warunkami i parametrami podanymi w tabeli 1. Wyprowadź stężenia kannabinoidów w 50-200 μg/ml z wygenerowanej krzywej wzorcowej.</li>
	<li>Pomnóż przez objętość rozpuszczalnika (40 ml) użytego w procesie ekstrakcji, aby uzyskać μg kannabinoidu. Przelicz μg kannabinoidu na mg kannabinoidu, dzieląc go przez 1000.</li>
	<li>Podzielić z pierwotną masą materiału roślinnego (0,5 g) użytego do ekstrakcji, aby uzyskać mg/g suchej masy.</li>
</ol>
4. Optymalizacja za pomocą metodologii powierzchni odpowiedzi
<ol>
	<li>Ustal model, składający się z 15 przebiegów eksperymentalnych z 12 punktami silni i trzema punktami środkowymi, jak pokazano w tabeli 4, przy użyciu narzędzia do analizy danych.</li>
	<li>Zoptymalizuj parametry ekstrakcji, czas ekstrakcji (T), stężenie rozpuszczalnika (S) i stosunek próbki do rozpuszczalnika (R) przy użyciu metodologii powierzchni odpowiedzi i centralnego projektowania kompozytu. Ustaw zakres zmiennych T, S i R odpowiednio na 5-30 min, 20%-100% i 60-100 (1:X).</li>
	<li>Wybierz całkowitą wydajność ekstraktu lipofilowego i wydajność wyekstrahowanego CBD i CBDA jako czynniki odpowiedzi (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>
<li>Karğili, U., Aytaç, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+fluid+extraction+of+cannabinoids+%28THC+and+CBD%29+from+four+different+strains+of+cannabis+grown+in+different+regions%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Supercritical+Fluids%22%5BJournal%5D)">Supercritical fluid extraction of cannabinoids (THC and CBD) from four different strains of cannabis grown in different regions.</a> The Journal of Supercritical Fluids. 179, 105410(2022).</li>
<li>Sushma, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+ultrasound-assisted+extraction+%28UAE%29+process+for+the+recovery+of+bioactive+compounds+from+bitter+gourd+using+response+surface+methodology+%28RSM%29%5BTitle%5D)+AND+%22Food+and+Bioproducts+Processing%22%5BJournal%5D)">Optimization of ultrasound-assisted extraction (UAE) process for the recovery of bioactive compounds from bitter gourd using response surface methodology (RSM).</a> Food and Bioproducts Processing. 120, 120-122 (2022).</li>
<li>David, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potency+of+%CE%949-THC+and+Other+Cannabinoids+in+Cannabis+in+England+in+2005%3A+Implications+for+Psychoactivity+and+Pharmacology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forensic+Sciences%22%5BJournal%5D)">Potency of Δ9-THC and Other Cannabinoids in Cannabis in England in 2005: Implications for Psychoactivity and Pharmacology.</a> Journal of Forensic Sciences. 11, 129(2008).</li>
<li>Agarwal, C., Máthé, K., Hofmann, T., Csóka, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+extraction+of+cannabinoids+from+Cannabis+Sativa+L.+optimized+by+response+surface+methodology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Science%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted extraction of cannabinoids from Cannabis Sativa L. optimized by response surface methodology.</a> Journal of Food Science. 83 (3), 700-710 (2018).</li>
<li>Oroian, M., Ursachi, F., Dranca, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+ultrasonic+amplitude%2C+temperature%2C+time+and+solvent+concentration+on+bioactive+compounds+extraction+from+propolis%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Influence of ultrasonic amplitude, temperature, time and solvent concentration on bioactive compounds extraction from propolis.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 64 (2020), 105021(2020).</li>
<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>
<li>Metcalf, D. G. Chemical Abstracts. United States patent. , US10555914 267166 (2020).</li>
<li>Lazarjani, M. P., Young, O., Kebede, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processing+and+extraction+methods+of+medicinal+cannabis%3A+a+narrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cannabis+Research%22%5BJournal%5D)">Processing and extraction methods of medicinal cannabis: a narrative review.</a> Journal of Cannabis Research. 3 (1), 1-15 (2021).</li>
<li>Lewis-Bakker, M. M., Yang, Y., Vyawahare, R., Kotra, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extractions+of+medical+cannabis+cultivars+and+the+role+of+decarboxylation+in+optimal+receptor+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Extractions of medical cannabis cultivars and the role of decarboxylation in optimal receptor responses.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 4 (3), 183-194 (2019).</li>
<li>Brighenti, V., Pellati, F., Steinbach, M., Maran, D., Benvenuti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+new+extraction+technique+and+HPLC+method+for+the+analysis+of+non-psychoactive+cannabinoids+in+fibre-type+Cannabis+sativa+L.%28hemp%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmaceutical+and+Biomedical+Analysis%22%5BJournal%5D)">Development of a new extraction technique and HPLC method for the analysis of non-psychoactive cannabinoids in fibre-type Cannabis sativa L.(hemp).</a> Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 143, 228-236 (2017).</li>
<li>FDA. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS">https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS</a> (2021).</li>
<li>Rae, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+ultrasound+induced+cavitation+bubble+temperatures+in+aqueous+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Estimation of ultrasound induced cavitation bubble temperatures in aqueous solutions.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 12, 325-329 (2005).</li>
<li>Moreno, T., Montanes, F., Tallon, S. J., Fenton, T., King, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+cannabinoids+from+hemp+%28Cannabis+sativa+L.%29+using+high+pressure+solvents%3A+An+overview+of+different+processing+options%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Supercritical+Fluids%22%5BJournal%5D)">Extraction of cannabinoids from hemp (Cannabis sativa L.) using high pressure solvents: An overview of different processing options.</a> Journal of Supercritical Fluids. 161, 104850(2020).</li>
<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>
<li>Fathordoobady, F., Singh, A., Kitts, D. D., Singh, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemp+%28Cannabis+sativa+L.%29+extract%3A+Anti-microbial+properties%2C+methods+of+extraction%2C+and+potential+oral+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Reviews+International%22%5BJournal%5D)">Hemp (Cannabis sativa L.) extract: Anti-microbial properties, methods of extraction, and potential oral delivery.</a> Food Reviews International. 35 (7), 664-684 (2019).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.

Polarność rozpuszczalnika odgrywa kluczową rolę w skutecznej ekstrakcji związków. Ponieważ kannabinoidy kwaśne mają charakter lekko polarny, w dużej mierze ze względu na ugrupowanie kwasu karboksylowego, założono, że najbardziej skuteczny będzie rozpuszczalnik polarny, taki jak metanol lub etanol. Garrett i Hunt19 w swoim badaniu z użyciem THC wykazali, że rozpuszczalność w wodnym roztworze etanolu była oparta na procentowej zawartości etanolu w roztworze i sile jonowej roztworu. Chociaż siła jono...

Konopie przemysłowe (Cannabis spp.) wytwarzają kwaśne kannabinoidy w różnych tkankach roślinnych (kwiatach, liściach i łodygach), z najwyższym stężeniem występującym w flower1. Przemysł konopi indyjskich wykorzystuje kilka metod ekstrakcji tych związków. Jedną z takich metod jest ekstrakcja rozpuszczalnikiem, w której wykorzystuje się rozpuszczalnik niepolarny i/lub polarny, z których najczęściej stosuje się etanol. Jednak sama ekstrakcja rozpuszczalnikiem ma ograniczoną zdolność; dlatego techniki ekstrakcji wspomagającej, takie jak ekstrakcja wspomagana mikrofalami (MAE) i ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (ZEA), mają na celu zwiększenie wydajności. Ponadto, kannabidiol o wysokim stężeniu (CBD) może być ekstrahowany przy użyciu technologii płynów nadkrytycznych2.
Ekstrakcja jest procesem dynamicznym, a na jej efektywność wpływa kilka czynników, a mianowicie zawartość wilgoci, wielkość cząstek i rozpuszczalnik3. W szczególności w przypadku techniki ZEA wydajność zależy od temperatury, ciśnienia, częstotliwości i czasu4.
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami to proces, w którym fale ultradźwiękowe są przepuszczane przez ciecz w celu poruszenia cząstek. Podczas procesu mieszania materiały roślinne doświadczają kawitacji akustycznej, cykli ściskania i rozszerzania, które tworzą pęcherzyki, które zapadają się w roztworze, powodując generowanie ekstremalnej temperatury i ciśnienia5. Zmiany ciśnienia i temperatury zmieniają właściwości fizyczne rozpuszczalników, co może skutkować zwiększoną skutecznością ekstrakcji6. Dodatkowo, kawitacja może zakłócać interakcje molekularne, prowadząc do wypłukiwania związków organicznych i nieorganicznych z roślinnego matrix7. Proces ten obejmuje dwa główne typy zjawisk fizycznych: (1) dyfuzję przez ścianę komórkową oraz (2) płukanie zawartości komórkowej po rozbiciu ściany8. Jednak korzystanie ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich nie jest pozbawione pułapek; istnieje kilka doniesień, że Zjednoczone Emiraty Arabskie mogą degradować związki9,10. Dodatkowo, temperatury generowane w miejscach kawitacji są wyższe od temperatur niezbędnych do dekarboksylacji kannabinoidów. Jednak Mudge i in.11 wykorzystali Zjednoczone Emiraty Arabskie i nie zaobserwowali dużej dekarboksylacji CBD lub tetrahydrokannabinolu (THC), wykazując w ten sposób, że ZEA są wydajną i ekologiczną metodą ekstrakcji kannabinoidów, ponieważ można je szybko wyekstrahować przy użyciu niskiej energii.
De Vita et al.12 zbadali użycie metod MAE i ZEA i stwierdzili, że stosując optymalne warunki dla każdej metody, ZEA wyekstrahowały więcej kwaśnego i neutralnego CBD i THC obecnych w materiale roślinnym. Podobnie, Rožanc i in.13 porównali wiele metod ekstrakcji (Zjednoczone Emiraty Arabskie, soxhlet, maceracja i płyn nadkrytyczny) i zbadali aktywność biologiczną ekstraktów. Rožanc wykazał, że wszystkie metody są skuteczne w ekstrakcji kannabinoidów; jednak płyn nadkrytyczny i Zjednoczone Emiraty Arabskie były najbardziej skuteczne w ekstrakcji kwasu kannabidiolowego (CBDA). Ponadto ekstrakcja ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich miała najwyższą aktywność biologiczną mierzoną za pomocą testu 2,2-difenylo-1-pikrylohydrazylu (DPPH). Badanie Rožanca wykazało również, że chociaż procesy ekstrakcji są skuteczne w produkcji surowych ekstraktów, pozostaje część związków niekannabinoidowych, które wpływają na aktywność biologiczną ekstraktów. Dodatkowo, związki te mogą komplikować izolację i oczyszczanie poszczególnych związków kannabinoidowych z surowych ekstraktów13.
techniki ekstrakcji płynami nadkrytycznymi (SFE) zostały użyte do ekstrakcji neutralnych kannabinoidów. Kilka badań wykazało, że SFE w połączeniu z rozpuszczalnikiem organicznym, takim jak etanol, skutkowały wyższą wydajnością ekstrakcji neutralnych kannabinoidów2,3. Kiedy ciśnienie zostało zwiększone do poziomu zdolnego do ekstrakcji kwaśnych kannabinoidów, zawartość niekannabinoidów również wzrosła. W związku z tym te wysokie ciśnienia nie są praktyczne w przetwórstwie przemysłowym, ponieważ selektywność SFE dla kannabinoidów zmniejszyła się i wymagane jest dodatkowe przetwarzanie końcowe. W związku z tym dekarboksylacja musi być wykonana przed SFE, co może spowodować straty kannabinoidów do 18%2. Aby zwiększyć wydajność w SFE, połączono go z technikami takimi jak ekstrakcja do fazy stałej w celu zwiększenia czystości końcowego ekstraktu14. Jednak pomimo wysokiej czystości jako produktu końcowego, uzyskuje się tylko neutralne kannabinoidy.
Tradycyjnie, w laboratorium analitycznym, kannabinoidy były ekstrahowane w mieszaninie 9:1 metanol:chloroform. Jednak Mudge i in.11 wykazali, że efektywną ekstrakcję można przeprowadzić za pomocą pojedynczych rozpuszczalników w przypadku korzystania ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich. Badanie wykazało, że 80% metanol był tak samo skuteczny jak tradycyjna ekstrakcja metanol:chloroform 9:1, co wskazuje, że bardziej ekologiczne rozpuszczalniki mogą być równie skuteczne. W związku z tym Zjednoczone Emiraty Arabskie zostały zbadane pod kątem potencjalnego zastosowania ze względu na kilka korzyści, w tym niskie koszty kapitałowe, skrócony czas ekstrakcji oraz niższe zużycie energii i mniejsze ilości rozpuszczalników. Jednak w przypadku Zjednoczonych Emiratów Arabskich, gdy używane są rozpuszczalniki polarne, chlorofil i inne niekannabinoidy mogą być ekstrahowane, co może powodować problem w color7. W związku z tym, aby zbadać potencjał otrzymywania kwaśnych kannabinoidów na skalę komercyjną, Zjednoczone Emiraty Arabskie zostały wykorzystane przy użyciu przemysłowej odmiany konopi Cherry Wine. Cherry Wine to hybryda C. sativa i C. indica, krzyżówka odmian The Wife i Charlotte's Cherries. Odmiana Cherry Wine to odmiana o wysokiej zawartości CBDA (od 15% do 25% CBD) i niskim poziomie kwasu tetrahydrokannabinolowego (THCA). Odmiana jest odmianą z dominacją C. indica, która kwitnie od 7 do 9 tygodni.
W celu ustalenia optymalnego protokołu ekstrakcji w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, zastosowano dwa podejścia: tradycyjną optymalizację jednego czynnika na raz (OFT) oraz podejście Design of Experiment (DoE) przy użyciu Central Composite Design (CCD)15. W przypadku DoE ekstrakcja CBDA/CBD została zoptymalizowana w oparciu o stosunek próbki do rozpuszczalnika, czas ekstrakcji i stężenie rozpuszczalnika jako czynniki, a uzyskane dane przeanalizowano za pomocą metodologii powierzchni odpowiedzi (RSM). Podsumowując, opisany protokół przedstawia optymalną metodę ekstrakcji jak największej ilości CBDA/CBD.

<table><tbody><tr><td>Acetonitryl</td><td>J.K.Baker</td><td>9017-88</td><td>rozpuszczalnik</td></tr><tr><td>Cannabichromene</td><td>Cerilliant</td><td>C-143</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Cannabidiol</td><td>Cerilliant</td><td>C-045</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Kwas kannabidiolowy</td><td>Cerilliant</td><td>C-144</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Cannabidivarin</td><td>Cerilliant</td><td>C-140</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Cannabigerol</td><td>Cerilliant</td><td>C-141</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Cannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>C-046</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Wirówka</td><td>Hanil Scientific Inc</td><td>Supra 22K</td><td>Wirówka</td></tr><tr><td>Wiśnia Wino konopie</td><td>CFH, Ltd.</td><td>-</td><td>Materiał do ekstrakcji kwiatów</td></tr><tr><td>Woda destylowana</td><td>TEDIA</td><td>WS2211-001</td><td>rozpuszczalnik</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>TEDIA</td><td>ES1431-001</td><td></td></tr><tr><td>rozpuszczalnik Bibuła filtracyjna</td><td>Whatman</td> <td># 2</td><td>Młynek filtrujący</td></tr><tr><td></td><td>Daesung Artlon</td><td>DA280-S</td><td>Młynowanie</td></tr><tr><td>HPLC</td><td>System Shimadzu</td><td>LC-10</td><td>Analiza kannabinoidów</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>TEDIA</td><td>MS1922-001</td><td>rozpuszczalnik</td></tr><tr><td>Minitab 16.2.0</td><td>Minitab Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Filtry strzykawkowe</td><td>Whatman</td><td>6779-1304</td><td>Filtrowanie</td></tr><tr><td>Tetrahydrokannabiwaryna</td><td>Cerilliant</td><td>T-094</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr><tr><td>Kwas trifluorooctowy</td><td>Sigma-aldrich</td><td>302031-1L</td><td>HPLC rozpuszczalnik przepływowy</td></tr><tr><td>Kąpiel untrasoniczna</td><td>Jinwoo</td><td>4020P</td><td>Ekstrakcja ultradźwiękowa</td></tr><tr><td>Zorbax Eclipse plus kolumna HPLC</td> <td>C18Agilent</td><td>9599990-902</td><td>Kolumna HPLC</td></tr> <tr><td>i Delta; 8 - Tetrahydrokannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>T-032</td><td>Kannabinoidy standard</td></tr>&<tr><td>Delta; 9 - Tetrahydrokannabinol</td><td>Cerilliant</td><td>T-005</td><td>Kannabinoidy standardowe</td></tr><tr><td>&Delta; 9 - Kwas tetrahydrokannabinolowy</td><td>Cerilliant</td><td>T-093</td><td>Standard kannabinoidów</td></tr></tbody></table>

ultradźwiękowa ekstrakcja kwasu kannabidiolowego z biomasy konopi

Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass

Konopie przemysłowe (Cannabis spp.) mają wiele interesujących związków o potencjalnych korzyściach medycznych. Spośród tych związków, kannabinoidy znalazły się w centrum uwagi, w szczególności kannabinoidy kwaśne. Nacisk kładziony jest na kannabinoidy kwaśne ze względu na ich brak aktywności psychotropowej. Rośliny konopi wytwarzają kwaśne kannabinoidy, a rośliny konopi wytwarzają niski poziom kannabinoidów psychotropowych. W związku z tym wykorzystanie konopi do ekstrakcji kannabinoidów w kwasie wyeliminowałoby potrzebę dekarboksylacji przed ekstrakcją jako źródła kannabinoidów. Zastosowanie ekstrakcji na bazie rozpuszczalnika jest idealne do otrzymywania kannabinoidów kwaśnych, ponieważ ich rozpuszczalność w rozpuszczalnikach, takich jak nadkrytycznyCO2, jest ograniczona ze względu na wysokie ciśnienie i temperaturę wymagane do osiągnięcia ich stałych rozpuszczalności. Alternatywną metodą mającą na celu zwiększenie rozpuszczalności jest ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami. W tym protokole zbadano wpływ polarności rozpuszczalnika (acetonitryl 0,46, etanol 0,65, metanol 0,76 i woda 1,00) i stężenia (20%, 50%, 70%, 90% i 100%) na skuteczność ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami. Wyniki pokazują, że woda była najmniej skuteczna, a acetonitryl był najskuteczniejszym badanym rozpuszczalnikiem. Etanol został poddany dalszym badaniom, ponieważ ma najniższą toksyczność i jest ogólnie uważany za bezpieczny (GRAS). Co zaskakujące, 50% etanol w wodzie jest najskuteczniejszym stężeniem etanolu do ekstrakcji największej ilości kannabinoidów z konopi. Wzrost stężenia kwasu kannabidiolowego wyniósł 28% w porównaniu do 100% etanolu i 23% w porównaniu do 100% acetonitrylu. Chociaż ustalono, że 50% etanol jest najskuteczniejszym stężeniem dla naszego zastosowania, wykazano również, że metoda ta jest skuteczna w przypadku alternatywnych rozpuszczalników. W związku z tym proponowana metoda jest uważana za skuteczną i szybką w ekstrakcji kannabinoidów kwaśnych.

Stosowane rozpuszczalniki obejmują zakres od średniego indeksu polarności (0,460 – ACN) do polarnych (1,000 – woda). Z Table 2 wynika, że woda nie była skutecznym ekstrahentem dla kannabinoidów, co nie jest zaskakujące, ponieważ kannabinoidy mają ograniczoną rozpuszczalność w wodzie ze względu na ich hydrofobowość13. W przeciwieństwie do wody, pozostałe rozpuszczalniki wykazały podobne wartości ekstrakcji CBD i CBDA, przy czym najmniej polarny rozpuszczalnik, acetonitryl (ACN), wy...

Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) zwiększa efektywność ekstrakcji rozpuszczalników, a po zastosowaniu do biomasy Cannabis spp. skraca czas potrzebny na ekstrakcję. Zmniejsza to koszt i potencjalną utratę kannabinoidów w wyniku degradacji. Ponadto Zjednoczone Emiraty Arabskie są uważane za metodę ekologiczną ze względu na niskie zużycie rozpuszczalników.

Ultradźwiękowa ekstrakcja kwasu kannabidiolowego z biomasy konopi

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

Protokół ten demonstruje cały proces ekstrakcji CBD, począwszy od przygotowania materiału, ekstrakcji rozpuszczalnikiem i pomiaru zawartości CBD. Sugerując zoptymalizowany rozpuszczalnik i stężenie rozpuszczalnika, metoda ta eliminuje niepotrzebne procesy i może pomóc w efektywnej ekstrakcji rozpuszczalnika do celów przemysłowych. Zacznij od uzyskania kwiatostanów wina wiśniowego z roślin uprawianych na polu.Suszyć kwiatostany na powietrzu w temperaturze 35 stopni Celsjusza przez 48 godzin. Zmiel kwiatostany za pomocą młynka ustawionego na 177 mikrometrów. Przepuść sproszkowany materiał przez sito o oczkach 80 i przechowuj proszek w szczelnie zamkniętej torbie w temperaturze pokojowej.W stożkowej tubie o pojemności 50 mililitrów odważ 0,5 grama sproszkowanych kwiatostanów konopi. Dodaj 40 mililitrów 50% etanolu przygotowanego w wodzie dejonizowanej. Umieść naczynie ekstrakcyjne w łaźni ultradźwiękowej ustawionej na 40 kiloherców ustawionej temperaturze pokojowej.Wykonuj ekstrakcję przez 30 minut, zwiększając temperaturę kąpieli z 25 do 30 stopni Celsjusza. Po sonikacji zdekantować płyn ekstrakcyjny do probówki wirówkowej. Odwirować płyn w temperaturze 3000 razy G w temperaturze 15 stopni Celsjusza przez 15 minut.Przefiltrować supernatant przez 8-mikrometrową bibułę filtracyjną w próżni. Rozcieńczyć wzorce kannabinoidów do stężeń roboczych 100, 50, 25 i 12,5 mikrogramów na mililitr w 100% metanolu. Mieszaj i sonikuj przez pięć minut w łaźni ultradźwiękowej ustawionej na 40 kiloherców i mocy sonikacji 100 watów.Przefiltruj wzorce i supernatant próbki konopi przez filtr strzykawkowy z politetrafluoroetylenu o grubości 0,45 mikrometra. Umieść próbki w fiolkach o pojemności 1,5 mililitra i umieść je w automatycznym podajniku próbek HPLC. Załadować 10 mikrolitrów próbki i uruchomić HPLC, korzystając z parametrów pokazanych w tej tabeli.Wygeneruj krzywą standardową i uzyskaj stężenie kannabinoidów w zakresie od 50 do 200 mikrogramów na mililitr. Oblicz masę kannabinoidów w mikrogramach, mnożąc przez objętość rozpuszczalnika użytego w procesie ekstrakcji, przelicz wartość na miligramy, dzieląc ją przez 1 000. Podzielić tę wartość przez masę materiału roślinnego użytego do ekstrakcji, aby uzyskać miligramy na gram suchej masy.Analiza HPLC wykazała, że przy użyciu 100% rozpuszczalników, acetonitryl był najbardziej korzystny dla ekstrakcji poszczególnych kannabinoidów. Jednak etanol był dalej badany ze względu na najniższą toksyczność ze wszystkich. Ocena wpływu wodnego roztworu etanolu na stężenie ekstrahowanych kannabinoidów wykazała, że maksymalną ekstrakcję zaobserwowano przy 50% etanolu.Nastąpił wzrost o 39,7% w stosunku do bezwzględnego etanolu do ekstrakcji CBDA. Poziom THCA został również obniżony o 20,3%Stosując podejście oparte na projektowaniu eksperymentu, zoptymalizowano ekstrakcję CBDA i CBD. Analiza metodologii powierzchni odpowiedzi potwierdziła idealne parametry, takie jak 30-minutowa ekstrakcja, 53,4% etanolu w wodzie i stosunek próbki do rozpuszczalnika od 1 do 100.Większą ilość CBDA uzyskano metodą ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami w porównaniu z metodą maceracji. Ilość wyekstrahowanego CBD również podwoiła się przy użyciu metody ultradźwiękowej, co wskazuje na wyższą skuteczność ekstrakcji kannabinoidów. Ważne jest, aby pamiętać o stosunku próbki do rozpuszczalnika, czasie ekstrakcji i stężeniu rozpuszczalnika.zoptymalizowane przez to badanie. Procedura ta może być wykonywana w celu ekstrakcji innych kannabinoidów z konopi.

ultrasonic-assisted-extraction-cannabidiolic-acid-from-cannabis

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemia

Biomasa roślinna stanowi źródło odnawialne dla wielu produktów, w tym paliwa, paszy, żywności i różnych materiałów. W artykule badamy właściwości drzewa tytoniowego (Nicotiana glauca) i topoli jako odpowiednich źródeł dla rurociągu biorafineryjnego.

Profilowanie transkryptu i metabolitów w celu oceny drzewa tytoniowego i topoli jako surowca dla przemysłu biotechnologicznego

Przedstawiono protokół kompleksowej ekstrakcji lipidów, metabolitów i białek z tkanek biologicznych przy użyciu jednej próbki.

Prosta metoda ekstrakcji frakcjonowanej do kompleksowej analizy metabolitów, lipidów i białek z pojedynczej próbki

Przejściowa heterologiczna ekspresja enzymów biosyntetycznych w liściach Nicotiana benthamiana może przekierować endogenne dostawy 2,3-oksydoskwalenu na produkcję nowych produktów triterpenowych o wysokiej wartości. W niniejszym dokumencie opisano szczegółowy protokół szybkiej (5 dni) produkcji triterpenów i analogów na skalę preparatywną z wykorzystaniem tej potężnej platformy roślinnej.

Przejściowa ekspresja w liściach Nicotiana benthamiana do produkcji triterpenów w skali preparatywnej

Tutaj stosujemy metodę ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE), która wykorzystuje niezmodyfikowany domowy ekspres do kawy do zapoznania studentów z chemią produktów naturalnych w laboratorium. Przedstawiono dwa doświadczenia: PHWE eugenolu i acetyleugenolu z goździków oraz PHWE seseliny i (+)-epoksysuberozyny z australijskiej rośliny Correa reflexa.

Wykorzystanie ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE) do badania chemii produktów naturalnych w laboratorium licencjackim

Ten artykuł przedstawia modułowy protokół dla lipidomiki tkankowej i transkryptomiki oraz lipidomiki osocza w mysich modelach chorób neurologicznych ukierunkowanych na lipidy leżące u podstaw stanu zapalnego i aktywności neuronalnej, lipidy błonowe, dalsze przekaźniki oraz enzymy/receptory kodujące mRNA leżące u podstaw funkcji lipidów. Przedstawiono procedury pobierania próbek, przetwarzania próbek, ekstrakcji i kwantyfikacji.

Lipidomika i transkryptomika w chorobach neurologicznych

Produkty naturalne stanowią obiecujące punkty wyjścia dla rozwoju nowych leków i środków terapeutycznych. Jednak ze względu na dużą różnorodność chemiczną znalezienie nowych związków terapeutycznych z roślin jest trudnym i czasochłonnym zadaniem. Opisujemy uproszczone podejście do identyfikacji cząsteczek przeciwdrobnoustrojowych i antybiofilmu z ekstraktów i frakcji roślinnych.

Systematyczne podejście do identyfikacji nowych cząsteczek przeciwdrobnoustrojowych i przeciwbiofilmowych z ekstraktów i frakcji roślinnych w celu zapobiegania próchnicy zębów

Głęboka eutektyczna obróbka wstępna na bazie rozpuszczalnika, wspomagana mikrofalami, to ekologiczny, szybki i wydajny proces frakcjonowania lignocelulozy i odzyskiwania ligniny o wysokiej czystości.

Ultraszybka ekstrakcja ligniny z nietypowych śródziemnomorskich pozostałości lignocelulozowych

Obecny protokół opisuje ekstrakcję aminokwasów niebiałkowych z matryc biologicznych poprzez wytrącanie białek kwasu trichlorooctowego (TCA) i hydrolizę kwasową przed analizą za pomocą chromatografii cieczowej i tandemowej spektrometrii mas.

Ekstrakcja aminokwasów niebiałkowych z cyjanobakterii do analizy chromatografii cieczowej i tandemowej spektrometrii mas

Przedstawiono protokół dla wygodnej i wysokoprzepustowej izolacji i wzbogacania gruczołowych łodyg główkowatych i siedzących trichomów z Cannabis sativa. Protokół opiera się na suchej, niebuforowej ekstrakcji trichomów przy użyciu wyłącznie ciekłego azotu, suchego lodu i sit nylonowych i nadaje się do ekstrakcji RNA i analizy transkryptomicznej.

Niewodna izolacja i wzbogacenie gruczołowych łodyg główkowatych i włosków siedzących z Cannabis sativa

Doustne podanie za pomocą gavage u gryzoni może wywoływać niepokój związany z unieruchamianiem. Badaliśmy podawanie ekstraktu konopnego wzbogaconym CBD w formie oromukozalnej/policzkowej, gdzie szczury były traktowane przez 15 dni ekstraktem w dawce 3 mg/kg/dzień. Leczenie podawano doustnie za pomocą mikropipety, przy użyciu techniki dotyku czułego do obsługi zwierząt.

Oromucosal jako alternatywna metoda podawania produktów konopnych u gryzoni

Poznaj ultradźwiękową ekstrakcję CBD z biomasy konopi Cannabis spp. przy użyciu zoptymalizowanego rozpuszczalnika. Ta metoda zmniejsza czas i koszty ekstrakcji, minimalizując utratę kannabinoidów w procesie przemysłowym.

Ultradźwiękowa ekstrakcja kwasu kannabidiolowego z biomasy konopi

Przeglądaj więcej filmów