Waiting
Login processing...

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

Biochemistry

Ultralydassistert ekstraksjon av cannabidiolic acid fra Cannabis Biomass

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

Ultralydassistert ekstraksjon (UAE) øker utvinningseffektiviteten til løsningsmidler, og når det brukes på Cannabis spp. biomasse reduserer det tiden som kreves for utvinning. Dette reduserer kostnadene og potensielt cannabinoidtap på grunn av nedbrytning. I tillegg anses De forente arabiske emirater som en grønn metode på grunn av lav bruk av løsningsmidlet.

Abstract

Industriell hamp (Cannabis spp.) har mange forbindelser av interesse med potensielle medisinske fordeler. Av disse forbindelsene har cannabinoider kommet til sentrum av oppmerksomheten, spesielt sure cannabinoider. Fokuset vender seg mot sure cannabinoider på grunn av deres mangel på psykotrop aktivitet. Cannabisplanter produserer sure cannabinoider med hampplanter som produserer lave nivåer av psykotrope cannabinoider. Som sådan vil utnyttelse av hamp for sur cannabinoidutvinning eliminere behovet for dekarboksylering før utvinning som kilde for cannabinoidene. Bruken av løsningsmiddelbasert ekstraksjon er ideell for å oppnå sure cannabinoider, da deres løselighet i løsningsmidler som superkritisk CO2 er begrenset på grunn av høyt trykk og temperatur som kreves for å nå oppløselighetskonstantene. En alternativ metode designet for å øke løseligheten er ultralydassistert ekstraksjon. I denne protokollen er effekten av løsemiddelpolaritet (acetonitril 0,46, etanol 0,65, metanol 0,76 og vann 1,00) og konsentrasjon (20%, 50%, 70%, 90% og 100%) på ultralydassistert utvinningseffektivitet undersøkt. Resultatene viser at vann var minst effektivt og acetonitril var det mest effektive løsningsmidlet som ble undersøkt. Etanol ble videre undersøkt siden det har lavest toksisitet og anses generelt som trygt (GRAS). Overraskende nok er 50% etanol i vann den mest effektive etanolkonsentrasjonen for å trekke ut den høyeste mengden cannabinoider fra hamp. Økningen i cannabidiolic acid konsentrasjon var 28% sammenlignet med 100% etanol, og 23% sammenlignet med 100% acetonitrile. Selv om det ble fastslått at 50% etanol er den mest effektive konsentrasjonen for vår applikasjon, har metoden også vist seg å være effektiv med alternative løsningsmidler. Følgelig anses den foreslåtte metoden som effektiv og rask for å trekke ut sure cannabinoider.

Introduction

Industriell hamp (Cannabis spp.) produserer sure cannabinoider i ulike plantevev (blomster, blader og stengler), med den høyeste konsentrasjonen som finnes i blomsten1. Cannabisindustrien bruker flere metoder for å trekke ut disse forbindelsene. En slik metode er løsningsmiddelutvinning som bruker et ikke-polart og / eller polart løsningsmiddel, hvorav etanol er det mest brukte. Imidlertid er løsningsmiddelutvinning alene begrenset i sin evne; Derfor er augmentative ekstraksjonsteknikker, som mikrobølgeassistert ekstraksjon (MAE) og ultralydassistert ekstraksjon (UAE), designet for å øke utbyttet. I tillegg kan høykonsentrasjon cannabidiol (CBD) ekstraheres ved hjelp av superkritiske væsketeknologier2.

Ekstraksjon er en dynamisk prosess, og flere faktorer påvirker effektiviteten, nemlig fuktighetsinnhold, partikkelstørrelse og løsningsmiddel3. Spesielt for UAE-teknikken styres effektiviteten av temperatur, trykk, frekvens og tid4.

Ultralydassistert ekstraksjon er prosessen der ultralydbølger overføres gjennom en væske for å røre partikler. Under agitasjonsprosessen opplever plantematerialer akustisk kavitasjon, sykluser av kompresjon og ekspansjon som danner bobler som kollapser i løsningen, noe som resulterer i generering av ekstrem temperatur og trykk5. Trykk- og temperaturendringene endrer de fysiske egenskapene til løsningsmidlene, noe som kan føre til økt effekt av ekstraksjon6. I tillegg kan kavitasjon forstyrre molekylære interaksjoner som fører til organiske og uorganiske forbindelser som lekker ut fra plantematrisen7. Prosessen innebærer to hovedtyper av fysiske fenomener: (1) diffusjon over celleveggen, og (2) skylling av det cellulære innholdet etter å ha brutt veggen8. Bruken av De forente arabiske emirater er imidlertid ikke uten fallgruvene; Det er flere rapporter om at De forente arabiske emirater kan forringe forbindelser 9,10. I tillegg er temperaturene som genereres på kavitasjonsstedene over de som er nødvendige for dekarboksylering av cannabinoider. Mudge et al.11 brukte imidlertid De forente arabiske emirater og observerte ikke stor dekarboksylering av CBD eller tetrahydrocannabinol (THC), og viste dermed at Uae er en effektiv og grønn metode for utvinning av cannabinoider siden de raskt kan ekstraheres ved hjelp av lav energi.

De Vita et al.12 undersøkte bruken av MAE- og UAE-metoder spesielt og fant at når de brukte de optimale forholdene for hver metode, hentet De forente arabiske emirater mer av den sure og nøytrale CBD og THC som finnes i plantematerialet. På samme måte sammenlignet Rožanc et al.13 flere metoder for utvinning (UAE, soxhlet, maceration og superkritisk væske) og undersøkte ekstraktenes biologiske aktivitet. Rožanc viste at alle metodene var effektive for å trekke ut cannabinoider; men superkritisk væske og De forente arabiske emirater var mest effektive til å trekke ut cannabidiolic acid (CBDA). I tillegg hadde UAE-utvinningen den høyeste biologiske aktiviteten målt ved analysen 2,2-difenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Rožancs studie viste også at selv om utvinningsprosessene er effektive til å produsere råoljeekstrakter, er det fortsatt en del ikke-cannabinoidforbindelser som påvirker ekstraktenes biologiske aktivitet. I tillegg kan disse forbindelsene komplisere isolasjon og rensing av individuelle cannabinoidforbindelser fra råekstraktene13.

Superkritisk væskeutvinning (SFE) teknikker har blitt brukt til å trekke ut nøytrale cannabinoider. Flere studier viste at SFE pluss et organisk løsningsmiddel, som etanol, resulterte i høyere utvinningseffektivitet av nøytrale cannabinoider 2,3. Når trykket ble økt til nivåer som er i stand til å trekke ut de sure cannabinoidene, økte også ikke-cannabinoidinnholdet. Som sådan er disse høye trykkene ikke praktiske for industriell prosessering, da selektiviteten til SFE for cannabinoider reduseres og ytterligere etterbehandling er nødvendig. Følgelig må dekarboksylering gjøres før SFE, noe som kan føre til cannabinoidtap på opptil 18%2. For å øke effektiviteten i SFE, har den blitt kombinert med teknikker som solidfaseutvinning for å øke renheten til det endelige ekstraktet14. Til tross for å ha høy renhet som sluttprodukt, oppnås imidlertid bare nøytrale cannabinoider.

Tradisjonelt, i det analytiske laboratoriet, ble cannabinoider ekstrahert i en 9:1 metanol:kloroformblanding. Mudge et al.11 viste imidlertid at effektiv utvinning kan utføres med enkle løsningsmidler ved bruk av De forente arabiske emirater. Studien viste at 80% metanol var like effektiv som den tradisjonelle 9:1 metanol:kloroform ekstraksjon, og dermed indikerer at grønnere løsningsmidler kan være like effektive. Som sådan ble De forente arabiske emirater undersøkt for sin potensielle bruk på grunn av flere fordeler, inkludert lave kapitalkostnader, redusert utvinningstid og lavere energibruk og løsningsmiddelvolumer. Men når det gjelder De forente arabiske emirater, når polare løsningsmidler brukes, kan klorofyll og andre ikke-cannabinoider ekstraheres, noe som kan forårsake et problem i farge7. Følgelig, for å undersøke potensialet for å skaffe sure cannabinoider i kommersiell skala, ble De forente arabiske emirater ansatt ved hjelp av det industrielle hamp-sorten Cherry Wine. Cherry Wine er en hybrid av C. sativa og C. indica, en krysning mellom varianter av The Wife og Charlotte's Cherries. Cherry Wine-sorten er en høy CBDA-produserende stamme (15% til 25% CBD) med lave nivåer av tetrahydrocannabinolic acid (THCA). Sorten er en C. indica-dominerende stamme som har 7 til 9 ukers blomstring.

For å etablere den optimale UAE-utvinningsprotokollen ble det tatt to tilnærminger: den tradisjonelle enfaktoren om gangen (OFT) optimalisering og en Design of Experiment (DoE) tilnærming ved hjelp av en Central Composite Design (CCD)15. For DoE ble CBDA / CBD-ekstraksjon optimalisert basert på prøve / løsningsmiddelforhold, ekstraksjonstid og løsningsmiddelkonsentrasjon som faktorer, og de resulterende dataene ble analysert av Response Surface Methodology (RSM). Til slutt skisserer protokollen som er beskrevet den optimale metoden for å trekke ut den høyeste mengden CBDA / CBD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Forberedelse av plantemateriale

  1. Få Cherry Wine blomsterstand fra planter dyrket i feltet, plantet i en sør-til-nord-konfigurasjon, med planter 1 m fra hverandre i midten og rader 1,2 m fra hverandre (dyrking ligger i Longmont, Colorado, USA).
  2. Lufttørk blomstringene ved 35 °C i 48 timer. Slip blomstringene ved hjelp av en slipemaskin som er satt til 177 μm.
  3. Før det pulveriserte materialet gjennom maskesikten Nr. 80. Oppbevar det resulterende pulveret i en forseglet pose ved romtemperatur for fremtidig bruk.

2. Ultralyd ekstraksjon

  1. Vei 0,5 g av cannabisblomstrekhetspulveret inn i et konisk rør på 50 ml. Tilsett 40 ml av løsningsmidlet (f.eks. 50 % etanol i deionisert vann) til fartøyet.
  2. Plasser ekstraksjonsbeholderen i ultralydbadet satt til 40 kHz og ved romtemperatur (sonikeringskraft er 100 W).
  3. Utfør ekstraksjonen i ultralydbadet i 30 min, og øk temperaturen på badekaret fra 25 °C til 30 °C.
  4. Dekanter ekstraksjonsvæsken i et sentrifugerør.
  5. Sentrifuger væsken ved 3000 x g ved 15 °C i 15 minutter. Filtrer supernatanten under vakuum gjennom et 8 μm filterpapir.

3. Høyytelses kvantitativ analyse av væskekromatografi (HPLC)

  1. Fortynn syv cannabinoidstandarder: cannabichromene (CBC), CBD, CBDA, cannabinol (CBN), tetrahydrocannabinolic acid (THCA), Δ8-THC og Δ9-THC til driftskonsentrasjoner på 100, 50, 25 og 12,5 μg/ml i 100% metanol. Bland og soniker i 5 min i et ultralydbad satt til 40 kHz og sonikeringskraft på 100 W
  2. Filtrer standardene gjennom et 0,45 μm polytetrafluoretylen (PTFE) sprøytefilter. Filtrer prøven supernatant (fra trinn 2.5) til et 0,45 μm PTFE sprøytefilter.
  3. Sett prøven som skal analyseres i et 1,5 ml hetteglass i HPLC autosampler og last 10 μL om gangen.
  4. Kjør HPLC i henhold til betingelsene og parameterne i tabell 1. Utlede cannabinoidkonsentrasjoner i 50-200 μg/ml fra den genererte standardkurven.
  5. Multipliser med volumet av løsningsmidlet (40 ml) som brukes i ekstraksjonsprosessen for å oppnå μg cannabinoid. Konverter μg cannabinoid til mg cannabinoid ved å dele den med 1000.
  6. Del med den opprinnelige vekten av plantematerialet (0,5 g) som brukes i ekstraksjonen for å oppnå mg / g tørrvekt.

4. Optimalisering ved hjelp av responsoverflatemetodikk

  1. Etablere modellen, som består av 15 eksperimentelle løp med 12 fakultetspunkter og tre senterpunkter som vist i tabell 4 ved hjelp av et dataanalyseverktøy.
  2. Optimaliser ekstraksjonsparametrene, ekstraksjonstiden (T), løsningsmiddelkonsentrasjonen (S) og prøve-/løsningsmiddelforholdet (R) ved hjelp av responsoverflatemetodikk og sentral komposittdesign. Angi variabelområdet T, S og R som henholdsvis 5-30 min, 20%-100% og 60-100 (1:X).
  3. Velg det totale utbyttet av lipofilt ekstrakt og utbyttet av ekstrahert CBD og CBDA som responsfaktorer (RF).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Løsningsmidlene som brukes varierer fra midten av polaritetsindeksen (0,460 - ACN) til polar (1.000 - vann). Fra tabell 2 kan det ses at vann ikke gjorde et effektivt ekstraktorant for cannabinoider, noe som ikke er uventet, da cannabinoider har begrenset løselighet i vann på grunn av deres hydrofobiskhet13. I motsetning til vann hadde de andre løsningsmidlene lignende ekstraherte verdier av CBD og CBDA, med minst polar løsningsmiddel acetonitrile (ACN) som hadde høyere ekstraksjon sammenlignet med de to alkoholene. Mens det statistisk sett var lavere, var etanol i stand til å trekke ut nesten 93% og 99% økning i henholdsvis den store cannabinoid CBDA ekstrahert av ACN og metanol. Videre hadde etanolekstraktet de laveste nivåene av THCA, forløperen til Δ 9-THC. Reduserte nivåer av THCA var ønsket for å begrense potensialet for konvertering til den psykotrope Δ9-THC, en bekymring for industrielle applikasjoner16. Mens alle organiske løsningsmidler generelt anses som trygge (GRAS), er det bare etanol som ikke har noen begrensning i mengden i sluttproduktet2. Forskjellen mellom verdiene oppnådd for etanol og metanol ville garantere at en av dem kunne brukes, men lavere toksisitet av etanol gjør det til et bedre valg for kommersiell bruk. På samme måte, mens ACN ga flere cannabinoider i ekstraktet, rettferdiggjorde de lave nivåene av gjenværende ACN ikke bruken i lys av den ekstra rensingen for å fjerne spormengder når det bare var en 7% gevinst i CBDA-konsentrasjonen.

Undersøkelse av virkningen en vandig etanolløsning har på cannabinoidkonsentrasjon er vist i tabell 3. Det har vist seg at løsningskonsentrasjonen kan påvirke utvinningseffektiviteten17,18. Utvinning av cannabinoider ved hjelp av Uae er ikke noe unntak. Maksimal ekstraksjon ble observert ved 50% etanolkonsentrasjon. Dette representerer en økning på 39,7% over 100% etanol for utvinning av CBDA. I tillegg reduserte 50% etanol også nivåene av THCA ekstrahert med 20,3%.

For å bekrefte resultatene fra OFT-optimalisering ble DoE (tabell 4) ved hjelp av RSM undersøkt som vist i tabell 5. RSM-analyse (figur 1) bekreftet en 30 min ekstraksjon og et 1:100 prøve-til-løsningsmiddelforhold. RSM-analysen resulterte i en ideell konsentrasjon på 53,4% etanol i vann. Dette bekrefter 50% oppnådd av OFT. Mens den optimale etanolkonsentrasjonen av DoE ble funnet å være litt høyere enn 50% av OFT, ble 50% etanol brukt i protokollen på grunn av dens bekvemmelighet av forberedelse og den ubetydelige nedgangen i den totale CBDA / CBD-ekstraksjonen.

Oppnådde resultater ved bruk av 50 % etanol for De forente arabiske emirater ble sammenlignet med resultater oppnådd ved bruk av 50 % etanol til macerasjon (veier 0,5 g av cannabisblomstrekhetspulveret i et 50 ml rør og tilsetter 50 ml 50 % etanol til fartøyet) alene som vist i tabell 6. Den resulterende CBDA-ekstraksjonsmengden var omtrent 55% høyere i UAE-prøven sammenlignet med macerasjonsprøven. I tillegg er det viktig å merke seg at det også var en dobling av CBD-konsentrasjonen ekstrahert.

Figure 1
Figur 1. Graf for optimalisering. Optimaliseringsgraf for en responsoverflate for ekstraksjonstid, løsningsmiddelkonsentrasjon og prøve-/løsningsmiddelforhold av cannabis. Den svarte linjen angir y-verdien som tegnes inn, den blå linjen angir den maksimale y-verdien, og den numeriske verdien er også nevnt i blått, og den røde linjen angir x-verdien når y-verdien er maksimum, og de numeriske verdiene for alle disse parameterne er nevnt i rødt øverst i hvert diagram. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Tabell 1. Parametere som brukes for HPLC cannabinoidanalyse. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 2. Individuelle cannabinoider av ekstrakter avledet fra 100% løsningsmidler analysert av HPLC (mg / g tørrvekt). Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 3. Individuelle cannabinoider av ekstrakter avledet fra vandig etanol ble analysert av HPLC (mg / g tørrvekt). Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 4. Eksperimentelle data om CBDA + CBD av Cannabis basert på sentral komposittdesign etter responsoverflatemetode. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 5. Polynomligninger beregnet av RSM-programmet for utvinningsbetingelser for cannabis. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 6. Ultralydassistert ekstraksjon sammenlignet med macerasjonsekstraksjon (uten ultralyd) av individuell cannabinoidmengde (mg / g) i ekstrakter fra 50% etanolløsningsmiddel. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Polariteten til et løsningsmiddel spiller en kritisk rolle i effektiv utvinning av forbindelser. Siden sure cannabinoider er litt polare i naturen, på grunn av karboksylsyremoiety, ble det antatt at et polart løsningsmiddel som metanol eller etanol ville være mest effektivt. Garrett og Hunt19, i studien ved hjelp av THC, viste at løselighet i vandig etanol var basert på prosent etanol i løsningen og ionisk styrke av løsningen. Mens ionstyrke ikke ble undersøkt i den nåværende studien, kan det antas at den spilte en viktig rolle i den økte utvinningseffektiviteten ved 50% etanol. I tillegg, som demonstrert av Garrett og Hunt19, har pH en innvirkning på løseligheten i vandige løsninger. Metcalf20 understreker også viktigheten av pH der de viste at pKa av cannabidiol i en vandig løsning var mellom 8,0 og 8,5 i motsetning til andre rapporter om at pKa var fra 9,13 til 9,64.

Videre støtte til bruk av vandige løsninger er praksisen med løsningsmiddelløs ekstraksjon ved hjelp av vann. Prosessen innebærer dynamisk macerasjon av Cannabis for å løsne trichomes fra plantematerialet21. Trichomes og ekstraheringsmiddel kan deretter tørkes for å resultere i et hash-produkt tilgjengelig for videre behandling. I den nåværende studien gir bruken av De forente arabiske emirater midler for frigjøring av trichomes-innholdet. Ved å bruke en vandig løsning i stedet for vann, gir det bedre solubilisering av de sure cannabinoidene. En ekstra fordel forbundet med De forente arabiske emirater er dens evne til å trekke ut og beholde de sure cannabinoidene i sin opprinnelige form22. Lewis-Bakker et al.22 viste også at De forente arabiske emirater var mer effektive til å trekke ut CBDA enn SFE eller soxhlet.

Brighenti et al.23 funnet i ikke-dekarboksylert hamp at det ikke var noen signifikant forskjell i individuelle cannabinoider ekstrahert av flere teknikker med romtemperatur etanol som presterte litt bedre som et ekstraksjonsløsningsmiddel. Følgelig brukte Brighenti23-studien og den nåværende studien begge etanol som det valgte løsningsmidlet. Valget av etanol i denne studien ble ytterligere støttet av de forventede nedstrøms prosesseringsmetodene som skulle benyttes. Etanols utvalg er kompatibelt med vinteriseringsprosessen som skal brukes og gjør det mulig å konsentrasjonen av ekstraktet og rensingen ved hjelp av metoder som blits eller sentrifugalpartisjonskromatografi3. I tillegg er eventuelle spormengder av etanol ikke bekymret på grunn av de akseptable grensene forbundet med bruken24.

Løsningsmiddelkonsentrasjon påvirker utvinningsprosessen og ble fastslått å være den viktigste faktoren i protokollen. Fortynning av et organisk løsningsmiddel med vann produserer et løsningsmiddel med modifisert polaritet og noen ganger modifiserte fysisk-kjemiske egenskaper. Vann med en polaritet på 1,00 har unike egenskaper ved at etter hvert som temperaturen øker, reduseres den dielektriske konstanten, og det samme gjør polariteten5. I tillegg reduserer en økning i temperatur overflatespenningen og viskositeten, og forbedrer dermed penetrasjonen av matrisen17. Til slutt forbedrer en økning i vanntemperaturen analyttdiffusjonen og masseoverføringskinetikken til en ekstraksjon17. Hovedkraften i De forente arabiske emirater er ultralydbølger som genererer varme via kompresjon og frigjøring fra lydtrykkendringer. De høye temperaturene som oppleves i boblene, dempes av tilstedeværelsen av alkohol sett av Rae25. Tilstedeværelsen av alkohol i boblen øker varmekapasiteten til gassformblandingen25. Følgelig forbedrer dette vannets ekstraksjonsevne, og forårsaker også kavitasjon av mikrobobler, og forstyrrer dermed cellulære vegger som gir enklere løsningsmiddelutvinning.

Litteraturen inneholder flere metoder for utvinning av cannabinoider 4,17,26,27,28. Konvensjonelle metoder, som maceration i etanol (uten ultralydbehandling), brukes fortsatt mye på grunn av deres letthet og kostnadene forbundet med moderne metoder, for eksempel superkritisk væske21. Ultralydassistert ekstraksjon gir mulighet til å forbedre konvensjonelle løsningsmiddelutvinningsmetoder med en moderne ekstraksjonsteknikk designet for å forbedre utbyttet. Ultralydassistert ekstraksjon muliggjør bruk av grønne løsningsmidler (dvs. vann, etanol, etc.), forbedrede utbytter og redusert tid og kostnader. Bruken av De forente arabiske emirater som en forbehandling av andre ekstraksjonsteknikker er fortsatt mye uutforsket. Imidlertid ble det oppnådd en 24% økning i et råekstraktutbytte ved hjelp av De forente arabiske emirater før soxhlet utvinning28, og dermed demonstrere potensialet for kombinerte metoder for utvinning. Den foreslåtte metoden fokuserer på utvinning av sure cannabinoider fra industriell hamp som utnytter De forente arabiske emirater alene, men potensialet for videre utnyttelse i kombinasjon med andre alternative og konvensjonelle utvinningsmetoder gir interessante veier for fremtidig forskning.

Endelig, fra denne studien, ble det fastslått hvordan ulike ekstraksjonsløsningsmidler og ekstraksjonsløsningsmiddelforhold påvirker cannabinoidutvinning. UAE-metodikk ble brukt til å undersøke utvalgte løsningsmidler, basert på tillatte mengder i sluttproduktet, for potensiell anvendelse i bransjen. Basert på disse funnene resulterte uae sysselsetting i høyere utvinning av cannabinoider sammenlignet med maceration. I tillegg ble det observert ved hjelp av DoE og RSM at 53,4% etanol ble funnet å ha høyere utvinning av cannabinoider sammenlignet med andre etanolkonsentrasjoner. Disse funnene tyder derfor på at De forente arabiske emirater er effektive som et middel til å øke cannabinoidutvinningen og derfor bør undersøkes nærmere ved industriell kapasitet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Denne forskningen ble støttet av Institute of Cannabis Research ved Colorado State University-Pueblo, Korea Innovation Foundation-bevilgningen finansiert av den koreanske regjeringen (MSIT) (2021-DD-UP-0379) og Chuncheon city (Hemp R&D 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

Biokjemi utgave 183
Ultralydassistert ekstraksjon av cannabidiolic acid fra <em>Cannabis</em> Biomass
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