Påvirker ultralydskraft udvindingen af ​​cannabidiol?

Påvirker ultralydseffekt udvindingen af ​​cannabidiol?

Industriel hamp (Cannabis sativa L.) er meget plantet, fordi den er meget udbredt i tekstiler, olie, nutraceuticals, kosmetik og biobrændstoffer. For nylig er den medicinske værdi af cannabinoider i industriel hamp blevet et forskningshotspot. På nuværende tidspunkt er mere end 80 cannabinoider blevet identificeret, hovedsageligt cannabidiol, tetrahydrocannabinol, cannabinol, cannabicyclol, cannabichromene og cannabitriol. Undersøgelser har vist, at cannabinoider har terapeutiske virkninger på menneskets fysiologi og psykologi, så de har potentiel medicinsk værdi. Tetrahydrocannabinol kan dog bruges som et narkotikum, så mange lande stiller krav om, at indholdet af tetrahydrocannabinol i industriel hamp skal være mindre end 0,3 %. Blandt dem er cannabidiol (CBD) den vigtigste cannabinoid. Det er en bleggul krystal, der er næsten uopløselig i vand. Det nedbrydes let af lys og varme og har ingen hallucinogen effekt. I de senere år har det med den dybtgående forskning i CBD i ind- og udland vist sig, at CBD har høj medicinsk værdi. Wang et al. fandt ud af, at CBD kan beskytte alkoholiske leverskader. Wirth et al. fandt ud af, at CBD har antiinflammatoriske og antioxidante virkninger. På kosmetikområdet har Huber et al. fundet ud af, at CBD er et naturligt kosmetisk råmateriale, der kan berolige og fugte huden og har smertestillende virkning. Li Yanmei et al. fundet, at CBD er effektivt til hudbetændelse, rødme, hudfølsomhed og andre symptomer, og har også en vis effekt på behandling af acne. Med hensyn til medicinsk brug, Liu Kai et al. [11] og Boehnke et al. fandt ud af, at CBD kan lindre muskelsmerter. Moltke et al. fandt ud af, at CBD har effekten af ​​at forbedre angst og søvnløshed. CBD er dog ustabilt og er et lysfølsomt og varmefølsomt stof, der let nedbrydes under ekstraktionsprocessen. Derfor er hvordan man kan forbedre udbyttet af CBD og sikre stabiliteten af ​​CBD under ekstraktionsprocessen blevet et forskningshotspot.

I tidligere undersøgelser blev CBD generelt ekstraheret ved varm tilbagesvaling af organiske opløsningsmidler såsom methanol, ethanol, chloroform og acetone. Denne metode er billig og enkel at betjene, men den er meget forurenende og har sikkerhedsrisici såsom brandbarhed og eksplosion.

For at løse disse problemer er nogle nye ekstraktionsmetoder blevet vedtaget. Mikrobølgeassisteret ekstraktion og ultralydsassisteret ekstraktion har fordelene ved hurtig ekstraktionshastighed, høj ekstraktionshastighed og enkel betjening, men de kræver stadig organiske opløsningsmidler til ekstraktion. CO2 superkritisk væskeekstraktion er en metode til at bruge CO2 superkritisk væske til at erstatte organiske opløsningsmidler til ekstraktion. Den har fordelene ved at være grøn, miljøvenlig, forureningsfri og have en høj udvindingshastighed, men den har problemer som højt energiforbrug, kompleks drift og høje udstyrsomkostninger.

For nylig er en ny type ekstraktionsopløsningsmiddel, ionisk væske, blevet et forskningshotspot. Ioniske væsker er salte, der er sammensat af symmetriske og store organiske kationer og relativt små uorganiske anioner, og er flydende ved stuetemperatur eller nær stuetemperatur. Ioniske væsker har karakteristika af næsten ubetydeligt damptryk, ikke-flygtighed, ikke-brandbarhed, god kemisk stabilitet, ikke-toksicitet, forureningsfri og designbarhed. Ioniske væsker dukkede op i 1970'erne som elektrolytter til batterier. Fordi ioniske væsker har designbarhed til at regulere deres fysiske og kemiske egenskaber ved at ændre sammensætningen af ​​anioner og kationer, har ioniske væsker udviklet sig hurtigt og er meget udbredt inden for kemiske, farmaceutiske og fødevareområder. Ioniske væsker kan bruges som katalysatorer og ekstraktionsmidler til ekstraktion af aktive stoffer, hvilket kan accelerere ekstraktionseffektiviteten af ​​organiske opløsningsmidler eller erstatte organiske opløsningsmidler til ekstraktion. Xu et al. forklaret, at imidazolioniske væsker kan bruges som katalysatorer og ekstraktionsmidler til den oxidative afsvovlingsreaktion af dibenzothiophen. Mazid et al. fundet, at ioniske væsker kan øge aktiviteten og stabiliteten af ​​bioaktive stoffer. Stolte et al. fundet, at når kationen af ​​den ioniske væske er en imidazolgruppe, er den meget let at hydrolysere under påvirkning af mikroorganismer, mens pyridingruppen er svær at nedbryde, hvilket tydeliggør, at imidazolioniske væsker er sikre for miljøet og menneskekroppen, og pyridin-ioniske væsker er giftige.

I lyset af dette bruger denne undersøgelse industrielle hampblade som råmaterialer, bruger imidazolioniske væsker som katalysatorer for en vis koncentration af vandig ethanolopløsning og reducerer mængden af ​​organisk opløsningsmiddel, der anvendes på grundlag af forbedring af ekstraktionskapaciteten af ​​vandig ethanolopløsning, og sikrer stabiliteten af ​​CBD under ekstraktionsprocessen. Ultralydsmetoden assisteres derefter til yderligere at forbedre udbyttet af CBD. Og gennem enkeltfaktoreksperimenter, Plackett-Burman eksperimentelt design og responsoverflade Box-Behnken eksperimentelt design, optimeres ekstraktionsprocessen af ​​CBD i industrielle hampblade, og en effektiv og sikker ekstraktionsmetode etableres for at give eksperimentelt grundlag for ekstraktionsprocessen af ​​CBD.

For at forbedre den økonomiske værdi af industriel hamp bruger denne undersøgelse industrielle hampblade som råmaterialer, bruger ionisk væskeassisteret ultralydsmetode til at ekstrahere cannabidiol (CBD), en aktiv ingrediens med medicinsk værdi, og optimerer ekstraktionsprocessen.

I denne undersøgelse blev udbyttet af CBD brugt som en indikator. NTF2 blev først valgt blandt 16 imidazolioniske væsker som det bedste ekstraktionsopløsningsmiddel. Derefter blev et enkeltfaktoreksperiment udført på de seks faktorer, der påvirker udbyttet af CBD ved ionisk væskeassisteret ultralydsekstraktion ( ultralydseffekt, ultralydstemperatur, ultralydstid, ethanolopløsningskoncentration, ionisk væske-molær koncentration og væske-til-faststof-forhold). Ethanolkoncentrationen blev bestemt til at være 65 %, og den molære ioniske væskekoncentration var 0,3 mol/L (fremstillet med 65 % ethanolopløsning).

Baseret på dette resultat blev fire signifikante faktorer ( ultralydseffekt, ultralydstemperatur, ultralydstid og væske-til-faststof-forhold ) screenet ud ved hjælp af Plackett-Burman eksperimentelle design. Ekstraktionsprocessen blev yderligere optimeret ved hjælp af responsoverfladen Box-Behnken eksperimentelle design. 

De optimale ekstraktionsprocesbetingelser for de væsentlige faktorer af CBD blev bestemt til at være: ultralydseffekt 280 W, ultralydstemperatur 50 ℃, ultralydstid 62,5 min og væske-til-faststof-forhold 25 ml/g. Under ovenstående betingelser var CBD-ekstraktionshastigheden for ionisk væske [C8mim]NTF2 7,66%±0,2%, CBD-ekstraktionshastigheden for methanol var 6,42%±0,3%, og CBD-ekstraktionshastigheden for 65% ethanolopløsning var 5,81%±0,2%. 

Det vil sige, at ekstraktionskapaciteten af ​​CBD er ionisk flydende [C8mim]NTF2>methanol>65% ethanolopløsning. CBD-nedbrydningseksperimentet viste, at CBD-nedbrydningshastigheden for ionisk flydende [C8mim]NTF2 var 16,40%±0,3%, hvilket var mindre end 24,65%±0,6% methanol og 32,88%±0,5% af 65% ethanolopløsning. Resultaterne viste, at efter tilsætning af ionisk flydende [C8mim]NTF2 til 65% ethanolopløsning, kunne nedbrydningshastigheden af ​​CBD reduceres, og udbyttet af CBD kunne øges. Denne undersøgelse beviser, at ionisk væske både er et beskyttende middel til CBD og et fremragende ekstraktionsopløsningsmiddel til CBD. Den ioniske væskeassisterede ultralydsekstraktionsproces til CBD blev udviklet til at yde datastøtte til udvikling og udnyttelse af industriel hamp.