कैनबिस बायोमास से कैनबिडिओलिक एसिड के अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन
Summary
अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण (यूएई) सॉल्वैंट्स की निष्कर्षण दक्षता को बढ़ाता है और जब कैनबिस एसपीपी पर लागू होता है तो बायोमास यह निष्कर्षण के लिए आवश्यक समय को कम कर देता है। यह गिरावट के कारण लागत और संभावित कैनबिनोइड हानि को कम करता है। इसके अतिरिक्त, संयुक्त अरब अमीरात को कम विलायक उपयोग के कारण एक हरी विधि माना जाता है।
Abstract
औद्योगिक भांग (कैनबिस एसपीपी.) में संभावित चिकित्सा लाभों के साथ ब्याज के कई यौगिक हैं। इन यौगिकों में से, कैनबिनोइड्स ध्यान के केंद्र में आ गए हैं, विशेष रूप से अम्लीय कैनबिनोइड्स। ध्यान साइकोट्रोपिक गतिविधि की कमी के कारण अम्लीय कैनबिनोइड्स की ओर बढ़ रहा है। कैनबिस के पौधे भांग के पौधों के साथ अम्लीय कैनबिनोइड्स का उत्पादन करते हैं जो साइकोट्रोपिक कैनबिनोइड्स के निम्न स्तर का उत्पादन करते हैं। इस प्रकार, अम्लीय कैनबिनोइड निष्कर्षण के लिए भांग का उपयोग कैनबिनोइड्स के लिए एक स्रोत के रूप में निष्कर्षण से पहले डिकार्बोक्सिलेशन की आवश्यकता को समाप्त कर देगा। विलायक-आधारित निष्कर्षण का उपयोग अम्लीय कैनबिनोइड्स प्राप्त करने के लिए आदर्श है क्योंकि सुपरक्रिटिकल सीओ2 जैसे सॉल्वैंट्स में उनकी घुलनशीलता उनके घुलनशीलता स्थिरांक तक पहुंचने के लिए आवश्यक उच्च दबाव और तापमान के कारण सीमित है। घुलनशीलता बढ़ाने के लिए डिज़ाइन की गई एक वैकल्पिक विधि अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण है। इस प्रोटोकॉल में, विलायक ध्रुवीयता (एसिटोनिट्राइल 0.46, इथेनॉल 0.65, मेथनॉल 0.76, और पानी 1.00) और एकाग्रता (20%, 50%, 70%, 90%, और 100%) के प्रभाव की जांच अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण दक्षता पर की गई है। परिणाम बताते हैं कि पानी कम से कम प्रभावी था और एसिटोनिट्राइल सबसे प्रभावी विलायक की जांच की गई थी। इथेनॉल की आगे जांच की गई थी क्योंकि इसमें सबसे कम विषाक्तता है और आमतौर पर इसे सुरक्षित (जीआरएएस) के रूप में माना जाता है। हैरानी की बात है, पानी में 50% इथेनॉल गांजा से कैनबिनोइड्स की उच्चतम मात्रा को निकालने के लिए सबसे प्रभावी इथेनॉल एकाग्रता है। कैनबिडिओलिक एसिड एकाग्रता में वृद्धि 100% इथेनॉल की तुलना में 28% थी, और 100% एसिटोनिट्राइल की तुलना में 23% थी। जबकि यह निर्धारित किया गया था कि 50% इथेनॉल हमारे आवेदन के लिए सबसे प्रभावी एकाग्रता है, विधि को वैकल्पिक सॉल्वैंट्स के साथ प्रभावी होने के लिए भी प्रदर्शित किया गया है। नतीजतन, प्रस्तावित विधि को अम्लीय कैनबिनोइड्स निकालने के लिए प्रभावी और तेज माना जाता है।
Introduction
औद्योगिक गांजा (कैनबिस एसपीपी)) विभिन्न पौधों के ऊतकों (फूलों, पत्तियों और तनों) में अम्लीय कैनबिनोइड्स का उत्पादन करता है, जिसमें फूल1 में उच्चतम एकाग्रता पाई जाती है। कैनबिस उद्योग इन यौगिकों को निकालने के लिए कई तरीकों का उपयोग करता है। ऐसी ही एक विधि विलायक निष्कर्षण है जो एक गैर-ध्रुवीय और / या ध्रुवीय विलायक का उपयोग करती है, जिसमें से इथेनॉल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। हालांकि, विलायक निष्कर्षण अकेले इसकी क्षमता में सीमित है; इसलिए, संवर्धित निष्कर्षण तकनीक, जैसे माइक्रोवेव-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन (एमएई) और अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड एक्सट्रैक्शन (यूएई), उपज बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इसके अलावा, उच्च एकाग्रता कैनबिडिओल (सीबीडी) को सुपरक्रिटिकल द्रव प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके निकाला जा सकताहै।
निष्कर्षण एक गतिशील प्रक्रिया है, और कई कारक इसकी दक्षता को प्रभावित करते हैं, अर्थात् नमी सामग्री, कण आकार और विलायक3। विशेष रूप से, संयुक्त अरब अमीरात तकनीक के लिए, दक्षता तापमान, दबाव, आवृत्ति और समय4 द्वारा नियंत्रित की जाती है।
अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण वह प्रक्रिया है जहां अल्ट्रासोनिक तरंगों को कणों को उत्तेजित करने के लिए एक तरल के माध्यम से पारित किया जाता है। आंदोलन की प्रक्रिया के दौरान, पौधों की सामग्री ध्वनिक cavitation, संपीड़न और विस्तार के चक्र जो बुलबुले है कि समाधान में पतन चरम तापमान और दबाव5 की पीढ़ी में जिसके परिणामस्वरूप निर्माण का अनुभव. दबाव और तापमान परिवर्तन सॉल्वैंट्स के भौतिक गुणों को बदल देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप निष्कर्षण 6 की प्रभावकारिता में वृद्धि हो सकतीहै। इसके अतिरिक्त, cavitation आणविक इंटरैक्शन को बाधित कर सकता है जिससे पौधे मैट्रिक्स 7 से कार्बनिक और अकार्बनिकयौगिकों को लीचिंग किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में दो मुख्य प्रकार की भौतिक घटनाएं शामिल हैं: (1) सेल की दीवार के पार प्रसार, और (2) दीवार को तोड़ने के बाद सेलुलर सामग्री का कुल्लाकरना 8। हालांकि, संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग इसके नुकसान के बिना नहीं है; वहाँ कई रिपोर्टों है कि संयुक्त अरब अमीरात 9,10 यौगिकों को नीचा दिखा सकते हैं. इसके अतिरिक्त, cavitation साइटों पर उत्पन्न तापमान उन cannabinoids के decarboxylation के लिए आवश्यक उन लोगों से ऊपर हैं। हालांकि, Mudge et al.11 ने संयुक्त अरब अमीरात का उपयोग किया और CBD या tetrahydrocannabinol (THC) के बड़े decarboxylation का निरीक्षण नहीं किया, जिससे यह प्रदर्शित होता है कि संयुक्त अरब अमीरात कैनबिनोइड्स के निष्कर्षण के लिए एक कुशल और हरी विधि है क्योंकि उन्हें कम ऊर्जा का उपयोग करके जल्दी से निकाला जा सकता है।
De Vita et al.12 ने विशेष रूप से MAE और UAE विधियों के उपयोग की जांच की और पाया कि प्रत्येक विधि के लिए इष्टतम शर्तों को लागू करते समय, संयुक्त अरब अमीरात ने पौधे की सामग्री में मौजूद अम्लीय और तटस्थ CBD और THC को अधिक निकाला। इसी तरह, Rozanc et al.13 निष्कर्षण के कई तरीकों (संयुक्त अरब अमीरात, soxhlet, maceration, और supercritical तरल पदार्थ) की तुलना की और अर्क की जैविक गतिविधि की जांच की। Rozanc ने प्रदर्शित किया कि सभी तरीके कैनबिनोइड्स को निकालने में प्रभावी थे; हालांकि सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ और संयुक्त अरब अमीरात कैनबिडिओलिक एसिड (सीबीडीए) निकालने में सबसे प्रभावी थे। इसके अतिरिक्त, संयुक्त अरब अमीरात निष्कर्षण उच्चतम जैविक गतिविधि थी जब 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) परख द्वारा मापा गया था। Rozanc के अध्ययन से यह भी पता चला है कि जबकि निष्कर्षण प्रक्रियाएं कच्चे अर्क के उत्पादन में प्रभावी हैं, गैर-कैनबिनोइड यौगिकों का एक हिस्सा बना हुआ है जो अर्क की जैविक गतिविधि को प्रभावित करता है। इसके अतिरिक्त, ये यौगिक कच्चे अर्क13 से व्यक्तिगत कैनबिनोइड यौगिकों के अलगाव और शुद्धिकरण को जटिल बना सकते हैं।
सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण (एसएफई) तकनीकों का उपयोग तटस्थ कैनबिनोइड्स को निकालने के लिए किया गया है। कई अध्ययनों से पता चला है कि एसएफई प्लस एक कार्बनिक विलायक, जैसे इथेनॉल, के परिणामस्वरूप तटस्थ कैनबिनोइड्स 2,3 की उच्च निष्कर्षण क्षमता हुई। जब दबाव को अम्लीय कैनबिनोइड्स को निकालने में सक्षम स्तरों तक बढ़ाया गया था, तो गैर-कैनबिनोइड सामग्री में भी वृद्धि हुई थी। इस प्रकार, ये उच्च दबाव औद्योगिक प्रसंस्करण के लिए व्यावहारिक नहीं हैं क्योंकि कैनबिनोइड्स के लिए एसएफई की चयनात्मकता में कमी आई है और अतिरिक्त पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता है। नतीजतन, एसएफई से पहले डिकार्बोक्सिलेशन किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप 18% 2 तक कैनबिनोइड नुकसान हो सकता है। SFE में दक्षता बढ़ाने के लिए, इसे अंतिम निकालने14 की शुद्धता को बढ़ाने के लिए ठोस-चरण निष्कर्षण जैसी तकनीकों के साथ जोड़ा गया है। हालांकि, अंतिम उत्पाद के रूप में उच्च शुद्धता होने के बावजूद, केवल तटस्थ कैनबिनोइड्स प्राप्त होते हैं।
परंपरागत रूप से, विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला में, कैनबिनोइड्स को 9: 1 मेथनॉल: क्लोरोफॉर्म मिश्रण में निकाला गया था। हालांकि, Mudge et al.11 ने प्रदर्शित किया कि संयुक्त अरब अमीरात को रोजगार देते समय एकल सॉल्वैंट्स के साथ प्रभावी निष्कर्षण किया जा सकता है। अध्ययन से पता चला है कि 80% मेथनॉल पारंपरिक 9: 1 मेथनॉल: क्लोरोफॉर्म निष्कर्षण के रूप में प्रभावी था, जिससे संकेत मिलता है कि हरियाली सॉल्वैंट्स उतने ही प्रभावी हो सकते हैं। इस प्रकार, संयुक्त अरब अमीरात को कम पूंजी लागत, कम निष्कर्षण समय और कम ऊर्जा उपयोग और विलायक मात्रा सहित कई लाभ होने के कारण इसके संभावित उपयोग के लिए जांच की गई थी। हालांकि, संयुक्त अरब अमीरात के मामले में, जब ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है, तो क्लोरोफिल और अन्य गैर-कैनबिनोइड्स निकाले जा सकते हैं, जो रंग7 में समस्या पैदा कर सकते हैं। नतीजतन, वाणिज्यिक पैमाने पर अम्लीय कैनबिनोइड्स प्राप्त करने की क्षमता की जांच करने के लिए, संयुक्त अरब अमीरात को औद्योगिक भांग किस्म चेरी वाइन का उपयोग करके नियोजित किया गया था। चेरी वाइन सी सैटिवा और सी इंडिका का एक संकर है, जो पत्नी और चार्लोट के चेरी की किस्मों के बीच एक क्रॉस है। चेरी वाइन वैरिएटल टेट्राहाइड्रोकैनाबिनोलिक एसिड (टीएचसीए) के निम्न स्तर के साथ एक उच्च सीबीडीए उत्पादन तनाव (15% से 25% सीबीडी) है। वैरिएटल एक सी इंडिका-हावी तनाव है जिसमें 7 से 9 सप्ताह के फूल होते हैं।
इष्टतम संयुक्त अरब अमीरात निष्कर्षण प्रोटोकॉल स्थापित करने के लिए, दो दृष्टिकोण लिए गए थे: एक समय में पारंपरिक एक कारक (ओएफटी) अनुकूलन और एक केंद्रीय समग्र डिजाइन (सीसीडी) 15 का उपयोग करके प्रयोग का डिजाइन (डीओई) दृष्टिकोण। डीओई के लिए, CBDA / CBD निष्कर्षण को नमूना / विलायक अनुपात, निष्कर्षण समय और कारकों के रूप में विलायक एकाग्रता के आधार पर अनुकूलित किया गया था, और परिणामी डेटा का विश्लेषण प्रतिक्रिया सतह पद्धति (आरएसएम) द्वारा किया गया था। अंत में, वर्णित प्रोटोकॉल CBDA / CBD की उच्चतम मात्रा को निकालने के लिए इष्टतम विधि को रेखांकित करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक विलायक की ध्रुवीयता यौगिकों के प्रभावी निष्कर्षण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। चूंकि अम्लीय कैनबिनोइड्स प्रकृति में थोड़ा ध्रुवीय होते हैं, इसलिए कार्बोक्जिलिक एसिड समूह के बड़े हिस्से के…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी-प्यूब्लो में कैनबिस रिसर्च संस्थान, कोरियाई सरकार (एमएसआईटी) (2021-डीडी-यूपी -0379) द्वारा वित्त पोषित कोरिया इनोवेशन फाउंडेशन अनुदान और चुन्चियोन शहर (गांजा आर एंड डी और औद्योगीकरण, 2020-2021) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| 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 |
References
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