Má ultrazvuková síla vliv na extrakci kanabidiolu?

Má ultrazvuková síla vliv na extrakci kanabidiolu?

Průmyslové konopí (Cannabis sativa L.) se hojně pěstuje, protože se široce používá v textilu, oleji, nutraceutikách, kosmetice a biopalivech. V poslední době se léčivá hodnota kanabinoidů v průmyslovém konopí stala ohniskem výzkumu. V současnosti bylo identifikováno více než 80 kanabinoidů, především kanabidiol, tetrahydrokanabinol, kanabinol, kanabicyklol, kanabichromen a kanabitriol. Studie prokázaly, že kanabinoidy mají terapeutické účinky na lidskou fyziologii a psychologii, takže mají potenciální léčivou hodnotu. Tetrahydrokanabinol však může být použit jako narkotikum, takže mnoho zemí stanoví, že obsah tetrahydrokanabinolu v průmyslovém konopí musí být nižší než 0,3 %. Mezi nimi je kanabidiol (CBD) nejdůležitějším kanabinoidem. Je to světle žlutý krystal, který je téměř nerozpustný ve vodě. Snadno se rozkládá světlem a teplem a nemá halucinogenní účinky. V posledních letech, s hloubkovým výzkumem CBD doma i v zahraničí, bylo zjištěno, že CBD má vysokou léčivou hodnotu. Wang a kol. zjistili, že CBD může chránit před alkoholickým poškozením jater. Wirth a kol. zjistili, že CBD má protizánětlivé a antioxidační účinky. V oblasti kosmetiky Huber a spol. zjistili, že CBD je přírodní kosmetická surovina, která dokáže zklidnit a hydratovat pokožku a má analgetické účinky. Li Yanmei a kol. zjistili, že CBD je účinné při zánětech kůže, zarudnutí, citlivosti kůže a dalších příznacích a má také určitý vliv na léčbu akné. Pokud jde o léčebné použití, Liu Kai et al. [11] a Boehnke a kol. zjistili, že CBD může zmírnit bolest svalů. Moltke a kol. zjistili, že CBD má účinek na zlepšení úzkosti a nespavosti. CBD je však nestabilní a jde o fotosenzitivní a tepelně citlivou látku, která se během procesu extrakce snadno rozkládá. Jak zlepšit výtěžnost CBD a zajistit stabilitu CBD během procesu extrakce se proto stalo výzkumným hotspotem.

V předchozích studiích bylo CBD obecně extrahováno horkým refluxem organických rozpouštědel, jako je methanol, ethanol, chloroform a aceton. Tato metoda je levná a jednoduchá na provoz, ale je vysoce znečišťující a má bezpečnostní rizika, jako je hořlavost a výbuch.

K vyřešení těchto problémů byly přijaty některé nové extrakční metody. Mikrovlnná extrakce a extrakce za pomoci ultrazvuku mají výhody rychlé extrakce, vysoké extrakce a jednoduchého ovládání, ale stále vyžadují organická rozpouštědla pro extrakci. Extrakce CO2 superkritickou tekutinou je způsob použití CO2 superkritické tekutiny k nahrazení organických rozpouštědel pro extrakci. Má výhody v tom, že je ekologický, šetrný k životnímu prostředí, neznečišťuje a má vysokou extrakční rychlost, ale má problémy, jako je vysoká spotřeba energie, složitý provoz a vysoké náklady na zařízení.

V poslední době se stal ohniskem výzkumu nový typ extrakčního rozpouštědla, iontová kapalina. Iontové kapaliny jsou soli, které se skládají ze symetrických a velkých organických kationtů a relativně malých anorganických aniontů a jsou kapalné při teplotě místnosti nebo teplotě blízké teplotě místnosti. Iontové kapaliny se vyznačují téměř zanedbatelným tlakem par, netěkavostí, nehořlavostí, dobrou chemickou stabilitou, netoxicitou, bez znečištění a navrhovatelností. Iontové kapaliny se objevily v 70. letech minulého století jako elektrolyty pro baterie. Protože iontové kapaliny mají schopnost regulovat své fyzikální a chemické vlastnosti změnou složení aniontů a kationtů, iontové kapaliny se rychle vyvíjely a jsou široce používány v chemické, farmaceutické a potravinářské oblasti. Iontové kapaliny lze použít jako katalyzátory a extrakční činidla pro extrakci účinných látek, které mohou urychlit účinnost extrakce organických rozpouštědel nebo nahradit organická rozpouštědla pro extrakci. Xu a kol. vysvětlil, že imidazolové iontové kapaliny mohou být použity jako katalyzátory a extrakční činidla pro oxidační odsiřovací reakci dibenzothiofenu. Mazid a kol. zjistili, že iontové kapaliny mohou zvýšit aktivitu a stabilitu bioaktivních látek. Stolte a kol. zjistili, že když je kationtem iontové kapaliny imidazolová skupina, je velmi snadné ji hydrolyzovat působením mikroorganismů, zatímco pyridinová skupina se obtížně rozkládá, což objasňuje, že imidazolové iontové kapaliny jsou bezpečné pro životní prostředí a lidský organismus a pyridinové iontové kapaliny jsou toxické.

Vzhledem k tomu tato studie používá listy průmyslového konopí jako suroviny, používá imidazolové iontové kapaliny jako katalyzátory pro určitou koncentraci vodného roztoku ethanolu a snižuje množství použitého organického rozpouštědla na základě zlepšení extrakční kapacity vodného roztoku ethanolu a zajišťuje stabilitu CBD během procesu extrakce. K dalšímu zlepšení výtěžku CBD je pak podporována ultrazvuková metoda. A prostřednictvím jednofaktorových experimentů, Plackett-Burmanova experimentálního designu a Box-Behnken experimentálního designu povrchu, je proces extrakce CBD v listech průmyslového konopí optimalizován a je zavedena účinná a bezpečná metoda extrakce, která poskytuje experimentální základ pro proces extrakce CBD.

Aby se zlepšila ekonomická hodnota průmyslového konopí, tato studie používá listy průmyslového konopí jako suroviny, používá ultrazvukovou metodu iontové kapaliny k extrakci kanabidiolu (CBD), aktivní složky s léčivou hodnotou, a optimalizuje proces extrakce.

V této studii byl jako indikátor použit výnos CBD. NTF2 byl nejprve vybrán z 16 imidazolových iontových kapalin jako nejlepší extrakční rozpouštědlo. Poté byl proveden jednofaktorový experiment na šesti faktorech ovlivňujících výtěžek CBD pomocí iontové kapaliny asistované ultrazvukové extrakce ( výkon ultrazvuku, teplota ultrazvuku, doba ultrazvuku, koncentrace ethanolového roztoku, molární koncentrace iontové kapaliny a poměr kapalina-pevná látka). Koncentrace ethanolu byla stanovena na 65 % a molární koncentrace iontové kapaliny byla 0,3 mol/l (připraveno s 65% roztokem ethanolu).

Na základě tohoto výsledku výkon ultrazvuku, teplota ultrazvuku, doba působení ultrazvuku a poměr kapalina-pevná látka ). byly pomocí Plackett-Burmanovy experimentální konstrukce vyřazeny čtyři významné faktory ( Proces extrakce byl dále optimalizován pomocí experimentálního designu Box-Behnken s reakční plochou. 

Optimální podmínky procesu extrakce pro významné faktory CBD byly stanoveny jako: výkon ultrazvuku 280 W, teplota ultrazvuku 50 ℃, doba ultrazvuku 62,5 min a poměr kapaliny k pevné látce 25 ml/g. Za výše uvedených podmínek byla rychlost extrakce CBD iontové kapaliny [C8mim]NTF2 7,66 % ± 0,2 %, rychlost extrakce CBD methanolu byla 6,42 % ± 0,3 % a rychlost extrakce CBD 65 % ethanolového roztoku byla 5,81 % ± 0,2 %. 

To znamená, že extrakční kapacita CBD je iontová kapalina [C8mim]NTF2>methanol>65% roztok ethanolu. Experiment degradace CBD ukázal, že rychlost degradace CBD iontové kapaliny [C8mim]NTF2 byla 16,40 % ± 0,3 %, což bylo méně než 24,65 % ± 0,6 % methanolu a 32,88 % ± 0,5 % 65% roztoku ethanolu. Výsledky ukázaly, že po přidání iontové kapaliny [C8mim]NTF2 do 65% roztoku ethanolu mohla být rychlost degradace CBD snížena a výtěžek CBD mohl být zvýšen. Tato studie dokazuje, že iontová kapalina je jak ochranným činidlem pro CBD, tak vynikajícím extrakčním rozpouštědlem pro CBD. Proces ultrazvukové extrakce CBD s pomocí iontové kapaliny byl vyvinut s cílem poskytnout datovou podporu pro vývoj a využití průmyslového konopí.