Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biochemistry
Click here for the English version

Biochemistry

Ultralyd-assisteret ekstraktion af cannabidiolsyre fra cannabis biomasse

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

Summary

Ultralydassisteret ekstraktion (UAE) øger ekstraktionseffektiviteten af opløsningsmidler, og når det påføres Cannabis spp. biomasse reducerer det den tid, der kræves til ekstraktion. Dette reducerer omkostningerne og det potentielle cannabinoidtab på grund af nedbrydning. Derudover betragtes UAE som en grøn metode på grund af lav opløsningsmiddelbrug.

Abstract

Industriel hamp (Cannabis spp.) har mange forbindelser af interesse med potentielle medicinske fordele. Af disse forbindelser er cannabinoider kommet i centrum for opmærksomheden, specifikt sure cannabinoider. Fokus er rettet mod sure cannabinoider på grund af deres mangel på psykotrop aktivitet. Cannabisplanter producerer sure cannabinoider med hampplanter, der producerer lave niveauer af psykotrope cannabinoider. Som sådan vil udnyttelse af hamp til sur cannabinoidekstraktion eliminere behovet for decarboxylering før ekstraktion som en kilde til cannabinoiderne. Anvendelsen af opløsningsmiddelbaseret ekstraktion er ideel til opnåelse af sure cannabinoider, da deres opløselighed i opløsningsmidler såsom superkritisk CO2 er begrænset på grund af det høje tryk og temperatur, der kræves for at nå deres opløselighedskonstanter. En alternativ metode designet til at øge opløseligheden er ultralydassisteret ekstraktion. I denne protokol er virkningen af opløsningsmiddelpolaritet (acetonitril 0,46, ethanol 0,65, methanol 0,76 og vand 1,00) og koncentration (20%, 50%, 70%, 90% og 100%) på ultralydassisteret ekstraktionseffektivitet blevet undersøgt. Resultaterne viser, at vand var det mindst effektive, og acetonitril var det mest effektive opløsningsmiddel, der blev undersøgt. Ethanol blev yderligere undersøgt, da det har den laveste toksicitet og generelt betragtes som sikkert (GRAS). Overraskende nok er 50% ethanol i vand den mest effektive ethanolkoncentration til ekstraktion af den højeste mængde cannabinoider fra hamp. Stigningen i cannabidiolsyrekoncentrationen var 28% sammenlignet med 100% ethanol og 23% sammenlignet med 100% acetonitril. Mens det blev fastslået, at 50% ethanol er den mest effektive koncentration til vores anvendelse, har metoden også vist sig at være effektiv med alternative opløsningsmidler. Derfor anses den foreslåede metode for effektiv og hurtig til ekstraktion af sure cannabinoider.

Introduction

Industriel hamp (Cannabis spp.) producerer sure cannabinoider i forskellige plantevæv (blomster, blade og stilke), med den højeste koncentration, der findes i blomsten1. Cannabisindustrien bruger flere metoder til at udvinde disse forbindelser. En sådan metode er opløsningsmiddelekstraktion, der anvender et ikke-polært og / eller polært opløsningsmiddel, hvoraf ethanol er den mest almindeligt anvendte. Imidlertid er opløsningsmiddelekstraktion alene begrænset i sin evne; derfor er augmentative ekstraktionsteknikker, såsom mikrobølgeassisteret ekstraktion (MAE) og ultralydassisteret ekstraktion (UAE), designet til at øge udbyttet. Derudover kan cannabidiol med høj koncentration (CBD) ekstraheres ved hjælp af superkritiske væsketeknologier2.

Ekstraktion er en dynamisk proces, og flere faktorer påvirker dens effektivitet, nemlig fugtindhold, partikelstørrelse og opløsningsmiddel3. Specifikt for UAE-teknikken styres effektiviteten af temperatur, tryk, frekvens og tid4.

Ultralydassisteret ekstraktion er den proces, hvor ultralydbølger ledes gennem en væske for at agitere partikler. Under omrøringsprocessen oplever plantematerialer akustisk kavitation, kompressions- og ekspansionscyklusser, der danner bobler, der kollapser i opløsning, hvilket resulterer i generering af ekstrem temperatur og tryk5. Tryk- og temperaturændringerne ændrer opløsningsmidlernes fysiske egenskaber, hvilket kan resultere i øget effekt af ekstraktion6. Derudover kan kavitation forstyrre molekylære interaktioner, der fører til organiske og uorganiske forbindelser, der udvaskes fraplantematrixen 7. Processen involverer to hovedtyper af fysiske fænomener: (1) diffusion over cellevæggen og (2) skylning af det cellulære indhold efter at have brudt væggen8. Brugen af UAE er dog ikke uden faldgruber; der er flere rapporter om, at UAE kan nedbryde forbindelser 9,10. Derudover er de temperaturer, der genereres på kavitationsstederne, over dem, der er nødvendige for decarboxylering af cannabinoider. Mudge et al.11 brugte imidlertid UAE og observerede ikke stor decarboxylering af CBD eller tetrahydrocannabinol (THC), hvilket viser, at UAE er en effektiv og grøn metode til udvinding af cannabinoider, da de hurtigt kan ekstraheres ved hjælp af lav energi.

De Vita et al.12 undersøgte brugen af MAE- og UAE-metoder specifikt og fandt ud af, at UAE ved anvendelse af de optimale betingelser for hver metode ekstraherede mere af den sure og neutrale CBD og THC, der var til stede i plantematerialet. Tilsvarende sammenlignede Rožanc et al.13 flere ekstraktionsmetoder (UAE, soxhlet, maceration og superkritisk væske) og undersøgte ekstrakternes biologiske aktivitet. Rožanc demonstrerede, at alle metoderne var effektive til at udvinde cannabinoider; men superkritisk væske og UAE var mest effektive til ekstraktion af cannabidiolsyre (CBDA). Derudover havde UAE-ekstraktionen den højeste biologiske aktivitet målt ved 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay. Rožancs undersøgelse viste også, at mens ekstraktionsprocesserne er effektive til at producere råekstrakter, er der stadig en del af ikke-cannabinoide forbindelser, der påvirker ekstrakternes biologiske aktivitet. Derudover kan disse forbindelser komplicere isoleringen og oprensningen af individuelle cannabinoidforbindelser fra de rå ekstrakter13.

Superkritisk væskeekstraktion (SFE) teknikker er blevet brugt til at udvinde neutrale cannabinoider. Flere undersøgelser viste, at SFE plus et organisk opløsningsmiddel, såsom ethanol, resulterede i højere ekstraktionseffektivitet af neutrale cannabinoider 2,3. Da trykket blev øget til niveauer, der var i stand til at udvinde de sure cannabinoider, steg ikke-cannabinoidindholdet også. Som sådan er disse høje tryk ikke praktiske til industriel forarbejdning, da selektiviteten af SFE for cannabinoider faldt, og yderligere efterbehandling er påkrævet. Derfor skal decarboxylering udføres før SFE, hvilket kan resultere i cannabinoidtab på op til 18% 2. For at øge effektiviteten i SFE er det blevet kombineret med teknikker såsom fastfaseekstraktion for at øge renheden af det endelige ekstrakt14. På trods af at have høj renhed som det endelige produkt, opnås kun neutrale cannabinoider.

Traditionelt blev cannabinoider i det analytiske laboratorium ekstraheret i en 9: 1 methanol: chloroformblanding. Mudge et al.11 viste imidlertid, at effektiv ekstraktion kan udføres med enkelte opløsningsmidler, når der anvendes UAE. Undersøgelsen viste, at 80% methanol var lige så effektivt som den traditionelle 9:1 methanol:chloroformekstraktion, hvilket indikerer, at grønnere opløsningsmidler kan være lige så effektive. Som sådan blev UAE undersøgt for dets potentielle anvendelse på grund af at have flere fordele, herunder lave kapitalomkostninger, reduceret ekstraktionstid og lavere energiforbrug og opløsningsmiddelmængder. Men i tilfælde af UAE, når polære opløsningsmidler anvendes, kan klorofyl og andre ikke-cannabinoider ekstraheres, hvilket kan forårsage et problem i farve7. For at undersøge potentialet for at opnå sure cannabinoider i kommerciel skala blev UAE derfor ansat ved hjælp af den industrielle hampesort Cherry Wine. Cherry Wine er en hybrid af C. sativa og C. indica, en krydsning mellem sorterne The Wife og Charlotte's Cherries. Kirsebærvinssorten er en høj CBDA-producerende stamme (15% til 25% CBD) med lave niveauer af tetrahydrocannaginolsyre (THCA). Sorten er en C. indica-dominerende stamme, der har 7 til 9 ugers blomstring.

For at etablere den optimale UAE-ekstraktionsprotokol blev der taget to tilgange: den traditionelle optimering af en faktor ad gangen (OFT) og en Design of Experiment (DoE) tilgang ved hjælp af en Central Composite Design (CCD)15. For DoE blev CBDA / CBD-ekstraktion optimeret baseret på prøve / opløsningsmiddelforholdet, ekstraktionstiden og opløsningsmiddelkoncentrationen som faktorer, og de resulterende data blev analyseret af Response Surface Methodology (RSM). Afslutningsvis skitserer den beskrevne protokol den optimale metode til ekstraktion af den højeste mængde CBDA / CBD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Forberedelse af plantemateriale

  1. Få kirsebærvinblomstrer fra planter dyrket i marken, plantet i en syd-til-nord konfiguration, med planter 1 m fra hinanden i midten og rækker 1,2 m fra hinanden (dyrkning beliggende i Longmont, Colorado, USA).
  2. Lufttør blomsterne ved 35 °C i 48 timer. Slib blomsterne ved hjælp af en slibemaskine sæt en 177 μm.
  3. Før det pulveriserede materiale gennem maskesigten nr. 80. Opbevar det resulterende pulver i en forseglet pose ved stuetemperatur til fremtidig brug.

2. Ultralydsekstraktion

  1. Væg 0,5 g af cannabisblomstringspulveret i et 50 ml konisk rør. Tilsæt 40 ml af opløsningsmidlet (f.eks. 50% ethanol i deioniseret vand) til beholderen.
  2. Placer ekstraktionsbeholderen i ultralydsbadet sat ved 40 kHz og ved stuetemperatur (sonikeringseffekt er 100 W).
  3. Udfør ekstraktionen i ultralydsbadet i 30 minutter, hvilket øger badets temperatur fra 25 °C til 30 °C.
  4. Dekanter ekstraktionsvæsken i et centrifugerør.
  5. Centrifugering af væsken ved 3.000 x g ved 15 °C i 15 min. Filtrer supernatanten under vakuum gennem et 8 μm filterpapir.

3. Højtydende væskekromatografi (HPLC) kvantitativ analyse

  1. Fortynd syv cannabinoidstandarder: cannabichromene (CBC), CBD, CBDA, cannabinol (CBN), tetrahydrocannabinolsyre (THCA), Δ8-THC og Δ9-THC til driftskoncentrationer på 100, 50, 25 og 12,5 μg / ml i 100% methanol. Bland og soniker i 5 minutter i et ultralydsbad sat til 40 kHz og sonikeringseffekt på 100 W
  2. Filtrer standarderne gennem et 0,45 μm polytetrafluorethylen (PTFE) sprøjtefilter. Prøvesupernatanten filtreres (fra trin 2.5) gennem et 0,45 μm PTFE-sprøjtefilter.
  3. Sæt prøven, der skal analyseres, i et 1,5 ml hætteglas i HPLC-autosampleren, og indlæs 10 μL ad gangen.
  4. Kør HPLC i henhold til betingelserne og parametrene i tabel 1. Udlede cannabinoidkoncentrationer i 50-200 μg/ml fra den genererede standardkurve.
  5. Multiplicer med volumenet af opløsningsmidlet (40 ml), der anvendes i ekstraktionsprocessen for at opnå μg cannabinoid. Konverter μg af cannabinoid til mg cannabinoid ved at dividere det med 1000.
  6. Opdel med den oprindelige vægt af det plantemateriale (0,5 g), der blev anvendt i ekstraktionen, for at opnå mg/g tørvægt.

4. Optimering ved hjælp af responsoverflademetode

  1. Etablere modellen, der består af 15 eksperimentelle kørsler med 12 faktorielle punkter og tre centerpunkter som vist i tabel 4 ved hjælp af et dataanalyseværktøj.
  2. Optimer ekstraktionsparametrene, ekstraktionstiden (T), opløsningsmiddelkoncentrationen (S) og prøve/opløsningsmiddelforholdet (R) ved hjælp af responsoverflademetodologi og centralt kompositdesign. Indstil området for variablerne T, S og R som henholdsvis 5-30 min, 20%-100% og 60-100 (1:X).
  3. Vælg det samlede udbytte af lipofilt ekstrakt og udbyttet af ekstraheret CBD og CBDA som responsfaktorer (RF).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De anvendte opløsningsmidler spænder fra midten af polaritetsindekset (0,460 - ACN) til polært (1,000 - vand). Fra tabel 2 kan det ses, at vand ikke gjorde et effektivt ekstraktionsmiddel til cannabinoider, hvilket ikke er uventet, da cannabinoider har begrænset opløselighed i vand på grund af deres hydrofobicitet13. I modsætning til vand havde de andre opløsningsmidler lignende ekstraherede værdier af CBD og CBDA, hvor det mindst polære opløsningsmiddel acetonitril (ACN) havde højere ekstraktion sammenlignet med de to alkoholer. Mens det var statistisk lavere, var ethanol i stand til at ekstrahere næsten 93% og 99% stigning i den store cannabinoid CBDA ekstraheret af henholdsvis ACN og methanol. Desuden havde ethanolekstraktet de laveste niveauer af THCA, forløberen for Δ9-THC. Nedsatte niveauer af THCA var ønsket for at begrænse potentialet for omdannelse til den psykotrope Δ9-THC, en bekymring for industrielle anvendelser16. Selv om alle organiske opløsningsmidler generelt betragtes som sikre (GRAS), er det kun ethanol, der ikke har nogen begrænsning i forhold til mængden islutproduktet 2. Forskellen mellem de værdier, der opnås for ethanol og methanol, ville berettige, at en af dem kunne anvendes, men ethanolens lavere toksicitet gør det til et bedre valg til kommerciel brug. Ligeledes, mens ACN gav flere cannabinoider i ekstraktet, retfærdiggjorde de lave niveauer af resterende ACN, der var tilladt, ikke dets anvendelse i lyset af den yderligere oprensning for at fjerne spormængder, da der kun var en 7% gevinst i CBDA-koncentrationen.

Undersøgelse af den indvirkning, som en vandig ethanolopløsning har på cannabinoidkoncentrationen, er vist i tabel 3. Det har vist sig, at opløsningskoncentrationen kan påvirke ekstraktionseffektiviteten17,18. Udvindingen af cannabinoider ved hjælp af UAE er ingen undtagelse. Maksimal ekstraktion blev observeret ved 50% ethanolkoncentrationen. Dette repræsenterer en stigning på 39,7% over 100% ethanol til udvinding af CBDA. Derudover reducerede 50% ethanol også niveauerne af THCA ekstraheret med 20,3%.

For at bekræfte resultaterne fra OFT-optimering blev DoE (tabel 4) ved hjælp af RSM undersøgt som vist i tabel 5. RSM-analyse (figur 1) bekræftede en 30 minutters ekstraktion og et 1:100 prøve til opløsningsmiddelforhold. RSM-analysen resulterede i en ideel koncentration på 53,4% ethanol i vand. Dette bekræfter de 50%, der opnås af OFT. Mens den optimale ethanolkoncentration ved DoE viste sig at være lidt højere end 50% ved OFT, blev 50% ethanol anvendt i protokollen på grund af dens bekvemmelighed ved forberedelse og det ubetydelige fald i den samlede CBDA / CBD-ekstraktion.

Resultater opnået ved anvendelse af 50% ethanol for UAE blev sammenlignet med resultater opnået ved anvendelse af 50% ethanol til maceration (veje 0,5 g af cannabisblomstringspulveret i et 50 ml rør og tilsæt 50 ml 50% ethanol til beholderen) alene som vist i tabel 6. Den resulterende CBDA-ekstraktionsmængde var ca. 55% højere i UAE-prøven sammenlignet med macerationsprøven. Derudover er det vigtigt at bemærke, at der også var en fordobling af CBD-koncentrationen ekstraheret.

Figure 1
Figur 1. Optimering graf. Optimeringsgraf over en responsoverflade for ekstraktionstid, opløsningsmiddelkoncentration og prøve / opløsningsmiddelforhold for cannabis. Den sorte linje angiver den afbildede y-værdi, den blå linje angiver den maksimale y-værdi, og dens numeriske værdi nævnes også med blåt, og den røde linje angiver x-værdien, når y-værdien er maksimum, og de numeriske værdier for alle disse parametre er nævnt med rødt øverst i hver graf. Klik her for at se en større version af denne figur.

Tabel 1. Parametre, der anvendes til HPLC cannabinoid analyse. Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 2. Individuelle cannabinoider af ekstrakter afledt af 100% opløsningsmidler analyseret af HPLC (mg / g tørvægt). Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 3. Individuelle cannabinoider af ekstrakter afledt af vandig ethanol blev analyseret ved HPLC (mg/g tørvægt). Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 4. Eksperimentelle data om CBDA + CBD af cannabis baseret på centralt sammensat design ved responsoverflademetode. Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 5. Polynomiske ligninger beregnet af RSM-program til ekstraktionsbetingelser for cannabis. Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 6. Ultralydassisteret ekstraktion sammenlignet med macerationsekstraktion (uden ultralyd) af individuel cannabinoidmængde (mg / g) i ekstrakter fra 50% ethanolopløsningsmiddel. Klik her for at downloade denne tabel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Polariteten af et opløsningsmiddel spiller en kritisk rolle i den effektive ekstraktion af forbindelser. Da sure cannabinoider er lidt polære i naturen, hvilket i vid udstrækning skyldes carboxylsyren, blev det antaget, at et polært opløsningsmiddel som methanol eller ethanol ville være mest effektivt. Garrett og Hunt19 viste i deres undersøgelse ved hjælp af THC, at opløseligheden i vandig ethanol var baseret på procent ethanol i opløsningen og ionstyrken af opløsningen. Mens ionstyrken ikke blev undersøgt i den nuværende undersøgelse, kan det antages, at den spillede en vigtig rolle i den øgede ekstraktionseffektivitet ved 50% ethanol. Derudover, som påvist af Garrett og Hunt19, har pH indflydelse på opløseligheden i vandige opløsninger. Metcalf20 understreger også vigtigheden af pH, hvor de viste, at pKa af cannabidiol i en vandig opløsning var mellem 8,0 og 8,5 i modsætning til andre rapporter om, at pKa var fra 9,13 til 9,64.

Yderligere støtte til brugen af vandige opløsninger er praksis med opløsningsmiddelfri ekstraktion ved hjælp af vand. Processen involverer den dynamiske maceration af cannabis for at fjerne trichomerne fra plantematerialet21. Trichomerne og ekstraktionen kan derefter tørres for at resultere i et hashprodukt, der er tilgængeligt til videre behandling. I den nuværende undersøgelse giver brugen af UAE midlerne til frigivelse af trichomes-indholdet. Brug af en vandig opløsning i stedet for vand giver mulighed for bedre opløselighed af de sure cannabinoider. En yderligere fordel forbundet med UAE er dens evne til at udtrække og bevare de sure cannabinoider i deres oprindelige form22. Lewis-Bakker et al.22 viste også, at UAE var mere effektiv til at udvinde CBDA end SFE eller soxhlet.

Brighenti et al.23 fandt i ikke-decarboxyleret hamp, at der ikke var nogen signifikant forskel i individuelle cannabinoider ekstraheret ved flere teknikker med stuetemperaturethanol, der fungerede lidt bedre som et ekstraktionsopløsningsmiddel. Derfor anvendte Brighenti23-undersøgelsen og den aktuelle undersøgelse begge ethanol som det valgte opløsningsmiddel. Valget af ethanol i denne undersøgelse blev yderligere understøttet af de forventede downstream-forarbejdningsmetoder, der skulle anvendes. Ethanols valg er kompatibelt med den vinteriseringsproces, der skal anvendes, og muliggør koncentration af ekstraktet og oprensning ved hjælp af metoder som flash eller centrifugalpartitionskromatografi3. Derudover er eventuelle spormængder af ethanol ikke bekymrende på grund af de acceptable grænser, der er forbundet med dets anvendelse24.

Opløsningsmiddelkoncentration påvirker ekstraktionsprocessen og blev bestemt til at være den vigtigste faktor i protokollen. Fortynding af et organisk opløsningsmiddel med vand producerer et opløsningsmiddel med en modificeret polaritet og undertiden modificerede fysisk-kemiske egenskaber. Vand med en polaritet på 1,00 har unikke egenskaber, idet når temperaturen stiger, falder den dielektriske konstant, og det samme gør polariteten5. Derudover reducerer en stigning i temperaturen overfladespændingen og viskositeten og derved forbedrer matrixens indtrængning17. Endelig forbedrer en stigning i vandtemperaturen analytdiffusionen og masseoverførselskinetikken for en ekstraktion17. Hovedkraften i UAE er ultralydbølger, der genererer varme via kompression og frigivelse fra lydtrykændringer. De høje temperaturer, der opleves i boblerne, afbødes af tilstedeværelsen af alkohol som set af Rae25. Tilstedeværelsen af alkohol i boblen øger varmekapaciteten af den gasformige blanding25. Følgelig forbedrer dette vandets ekstraherbarhed og forårsager også kavitation af mikrobobler og forstyrrer derved cellulære vægge, hvilket muliggør lettere opløsningsmiddelekstraktion.

Litteraturen indeholder flere metoder til udvinding af cannabinoider 4,17,26,27,28. Konventionelle metoder, såsom maceration i ethanol (uden ultralydbehandling), anvendes stadig bredt på grund af deres lethed og omkostningerne forbundet med moderne metoder, såsom superkritisk væske21. Ultralydassisteret ekstraktion giver mulighed for at forbedre konventionelle opløsningsmiddelekstraktionsmetoder med en moderne ekstraktionsteknik designet til at forbedre udbyttet. Ultralydassisteret ekstraktion giver mulighed for brug af grønne opløsningsmidler (dvs. vand, ethanol osv.), Forbedrede udbytter og reduceret tid og omkostninger. Brugen af UAE som en forbehandling til andre ekstraktionsteknikker er stadig meget uudforsket. Imidlertid blev der opnået en stigning på 24% i et råekstraktudbytte ved anvendelse af UAE før soxhletekstraktion28, hvilket demonstrerede potentialet for kombinerede ekstraktionsmetoder. Den aktuelt foreslåede metode fokuserer på udvinding af sure cannabinoider fra industriel hamp ved hjælp af UAE alene, men potentialet for yderligere udnyttelse i kombination med andre alternative og konventionelle ekstraktionsmetoder giver interessante veje til fremtidig forskning.

Afslutningsvis blev det fra denne undersøgelse fastslået, hvordan forskellige ekstraktionsopløsningsmidler og ekstraktionsmiddelforhold påvirker cannabinoidekstraktion. UAE-metoden blev anvendt til at undersøge udvalgte opløsningsmidler baseret på tilladte mængder i slutproduktet til potentiel anvendelse i industrien. Baseret på disse resultater resulterede UAE-beskæftigelse i højere ekstraktion af cannabinoider sammenlignet med maceration. Derudover blev det observeret ved hjælp af DoE og RSM, at 53,4% ethanol viste sig at have højere ekstraktion af cannabinoider sammenlignet med andre ethanolkoncentrationer. Derfor tyder disse resultater på, at UAE er effektiv som et middel til at øge cannabinoidekstraktionen og derfor bør undersøges yderligere ved industriel kapacitet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Denne forskning blev støttet af Institute of Cannabis Research ved Colorado State University-Pueblo, Korea Innovation Foundation-tilskuddet finansieret af den koreanske regering (MSIT) (2021-DD-UP-0379) og Chuncheon by (Hamp F & U og industrialisering, 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Azmir, J., et al. Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review. Journal of Food Engineering. 117 (4), 426-436 (2013).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Mason, T. J., Paniwnyk, L., Lorimer, J. P. The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochemistry. 3 (3), 253-260 (1996).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Mudge, E. M., Murch, S. J., Brown, P. N. Leaner and greener analysis of cannabinoids. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409 (12), 3153-3163 (2017).
  12. De Vita, D., et al. Comparison of different methods for the extraction of cannabinoids from cannabis. Natural Product Research. 34 (20), 2952-2958 (2020).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Garrett, E. R., Hunt, A. Physiochemical properties, solubility, and protein binding of Δ9-tetrahydrocannabinol. Journal of Pharmaceutical Sciences. 63 (7), 1056-1064 (1974).
  20. Metcalf, D. G. Chemical Abstracts. United States patent. , US10555914 267166 (2020).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. FDA. , Available from: https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS (2021).
  25. Rae, J., et al. Estimation of ultrasound induced cavitation bubble temperatures in aqueous solutions. Ultrasonics Sonochemistry. 12, 325-329 (2005).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).

Tags

Biokemi udgave 183
Ultralyd-assisteret ekstraktion af cannabidiolsyre fra <em>cannabis biomasse</em>
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Olejar, K. J., Hong, M., Lee, S. Y., … More

Olejar, K. J., Hong, M., Lee, S. Y., Kwon, T. H., Lee, S. U., Kinney, C. A., Han, J. H., Park, S. H. Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass. J. Vis. Exp. (183), e63076, doi:10.3791/63076 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter