Name: ultrasonic-assisted extraction of cannabidiolic acid from cannabis biomass
Uploaded: 2022-05-27T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass at JoVE.com

Dit onderzoek werd ondersteund door het Institute of Cannabis Research aan de Colorado State University-Pueblo, de Korea Innovation Foundation-subsidie gefinancierd door de Koreaanse overheid (MSIT) (2021-DD-UP-0379) en Chuncheon city (Hemp R & D and industrialization, 2020-2021).

1. Voorbereiding van plantaardig materiaal
<ol><li>Verkrijg Cherry Wine bloeiwijzen van planten die in het veld worden gekweekt, geplant in een zuid-naar-noord configuratie, met planten 1 m uit elkaar in het midden en rijen 1,2 m uit elkaar (teelt in Longmont, Colorado, VS).</li>
	<li>Droog de bloeiwijzen aan de lucht bij 35 °C gedurende 48 uur. Maal de bloeiwijzen met behulp van een maalmachine van 177 μm.</li>
	<li>Laat het verpulverde materiaal door de no. 80 gaaszeef gaan. Bewaar het resulterende...

<ol>
	<li>Hemphill, J. K., Turner, J. C., Mahlberg, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabinoid+content+of+individual+plant+organs+from+different+geographical+strains+of+Cannabis+sativa+L.">Cannabinoid content of individual plant organs from different geographical strains of Cannabis sativa L.</a> Journal of Natural Products. 43 (1), 112-122 (1980).</li><li>Baldino, L., Scognamiglio, M., Reverchon, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+fluid+technologies+applied+to+the+extraction+of+compounds+of+industrial+interest+from+Cannabis+sativa+L.+and+to+their+pharmaceutical+formulations:+A+review.">Supercritical fluid technologies applied to the extraction of compounds of industrial interest from Cannabis sativa L. and to their pharmaceutical formulations: A review.</a> Journal of Supercritical Fluids. 165, 104960 (2020).</li><li>Daniel, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+extraction+strategies+using+CO2+and+ethanol+to+obtain+cannabinoid+compounds+from+cannabis+hybrid+flowers.">Supercritical extraction strategies using CO2 and ethanol to obtain cannabinoid compounds from cannabis hybrid flowers.</a> Journal of CO2 Utilization. 30, 241-248 (2019).</li><li>Azmir, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+extraction+of+bioactive+compounds+from+plant+materials:+A+review.">Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review.</a> Journal of Food Engineering. 117 (4), 426-436 (2013).</li><li>Ohl, C. D., Kurz, T., Geisler, R., Lindau, O., Lauterborn, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble+dynamics,+shock+waves+and+sonoluminescence.">Bubble dynamics, shock waves and sonoluminescence.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 357 (1751), 269-294 (1999).</li><li>Castro-Puyana, M., Marina, M. L., Plaza, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+as+green+extraction+solvent:+Principles+and+reasons+for+its+use.">Water as green extraction solvent: Principles and reasons for its use.</a> Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 5, 31-36 (2017).</li><li>Herrera, M. C., De Castro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-assisted+extraction+of+phenolic+compounds+from+strawberries+prior+to+liquid+chromatographic+separation+and+photodiode+array+ultraviolet+detection.">Ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from strawberries prior to liquid chromatographic separation and photodiode array ultraviolet detection.</a> Journal of Chromatography A. 1100 (1), 1-7 (2005).</li><li>Mason, T. J., Paniwnyk, L., Lorimer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+uses+of+ultrasound+in+food+technology.">The uses of ultrasound in food technology.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 3 (3), 253-260 (1996).</li><li>Soares, V. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+assisted+maceration+for+improving+the+aromatization+of+extra-virgin+olive+oil+with+rosemary+and+basil.">Ultrasound assisted maceration for improving the aromatization of extra-virgin olive oil with rosemary and basil.</a> Food Research International. 135, 109305 (2020).</li><li>Kshitiz, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+assisted+extraction+(UAE)+of+bioactive+compounds+from+fruit+and+vegetable+processing+by-products:+A+review.">Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review.</a> Ultrasinics Sonochemistry. 70, 105325 (2017).</li><li>Mudge, E. M., Murch, S. J., Brown, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaner+and+greener+analysis+of+cannabinoids.">Leaner and greener analysis of cannabinoids.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409 (12), 3153-3163 (2017).</li><li>De Vita, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+different+methods+for+the+extraction+of+cannabinoids+from+cannabis.">Comparison of different methods for the extraction of cannabinoids from cannabis.</a> Natural Product Research. 34 (20), 2952-2958 (2020).</li><li>Ro&#382;anc, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+Cannabis+sativa+extraction+methods+result+in+different+biological+activities+against+a+colon+cancer+cell+line+and+healthy+colon+cells.">Different Cannabis sativa extraction methods result in different biological activities against a colon cancer cell line and healthy colon cells.</a> Plants. 10 (3), 566 (2021).</li><li>Kar&#287;ili, U., Ayta&#231;, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+fluid+extraction+of+cannabinoids+(THC+and+CBD)+from+four+different+strains+of+cannabis+grown+in+different+regions.">Supercritical fluid extraction of cannabinoids (THC and CBD) from four different strains of cannabis grown in different regions.</a> The Journal of Supercritical Fluids. 179, 105410 (2022).</li><li>Sushma, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+ultrasound-assisted+extraction+(UAE)+process+for+the+recovery+of+bioactive+compounds+from+bitter+gourd+using+response+surface+methodology+(RSM).">Optimization of ultrasound-assisted extraction (UAE) process for the recovery of bioactive compounds from bitter gourd using response surface methodology (RSM).</a> Food and Bioproducts Processing. 120, 120-122 (2022).</li><li>David, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potency+of+&#916;9-THC+and+Other+Cannabinoids+in+Cannabis+in+England+in+2005:+Implications+for+Psychoactivity+and+Pharmacology.">Potency of &#916;9-THC and Other Cannabinoids in Cannabis in England in 2005: Implications for Psychoactivity and Pharmacology.</a> Journal of Forensic Sciences. 11, 129 (2008).</li><li>Agarwal, C., M&#225;th&#233;, K., Hofmann, T., Cs&#243;ka, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-assisted+extraction+of+cannabinoids+from+Cannabis+Sativa+L.+optimized+by+response+surface+methodology.">Ultrasound-assisted extraction of cannabinoids from Cannabis Sativa L. optimized by response surface methodology.</a> Journal of Food Science. 83 (3), 700-710 (2018).</li><li>Oroian, M., Ursachi, F., Dranca, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+ultrasonic+amplitude,+temperature,+time+and+solvent+concentration+on+bioactive+compounds+extraction+from+propolis.">Influence of ultrasonic amplitude, temperature, time and solvent concentration on bioactive compounds extraction from propolis.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 64 (2020), 105021 (2020).</li><li>Garrett, E. R., Hunt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiochemical+properties,+solubility,+and+protein+binding+of+&#916;9-tetrahydrocannabinol.">Physiochemical properties, solubility, and protein binding of &#916;9-tetrahydrocannabinol.</a> Journal of Pharmaceutical Sciences. 63 (7), 1056-1064 (1974).</li><li>Metcalf, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+Abstracts.">Chemical Abstracts.</a> United States patent. , (2020).</li><li>Lazarjani, M. P., Young, O., Kebede, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+and+extraction+methods+of+medicinal+cannabis:+a+narrative+review.">Processing and extraction methods of medicinal cannabis: a narrative review.</a> Journal of Cannabis Research. 3 (1), 1-15 (2021).</li><li>Lewis-Bakker, M. M., Yang, Y., Vyawahare, R., Kotra, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extractions+of+medical+cannabis+cultivars+and+the+role+of+decarboxylation+in+optimal+receptor+responses.">Extractions of medical cannabis cultivars and the role of decarboxylation in optimal receptor responses.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 4 (3), 183-194 (2019).</li><li>Brighenti, V., Pellati, F., Steinbach, M., Maran, D., Benvenuti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+new+extraction+technique+and+HPLC+method+for+the+analysis+of+non-psychoactive+cannabinoids+in+fibre-type+Cannabis+sativa+L.(hemp).">Development of a new extraction technique and HPLC method for the analysis of non-psychoactive cannabinoids in fibre-type Cannabis sativa L.(hemp).</a> Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 143, 228-236 (2017).</li><li>. FDA Available from: <a target="_blank" href="https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS">https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/?set=SCOGS</a> (2021)</li><li>Rae, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+ultrasound+induced+cavitation+bubble+temperatures+in+aqueous+solutions.">Estimation of ultrasound induced cavitation bubble temperatures in aqueous solutions.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 12, 325-329 (2005).</li><li>Moreno, T., Montanes, F., Tallon, S. J., Fenton, T., King, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+cannabinoids+from+hemp+(Cannabis+sativa+L.)+using+high+pressure+solvents:+An+overview+of+different+processing+options.">Extraction of cannabinoids from hemp (Cannabis sativa L.) using high pressure solvents: An overview of different processing options.</a> Journal of Supercritical Fluids. 161, 104850 (2020).</li><li>Zhang, Q. W., Lin, L. G., Ye, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+extraction+and+isolation+of+natural+products:+a+comprehensive+review.">Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review.</a> Chinese Medicine. 13 (20), 1-26 (2018).</li><li>Fathordoobady, F., Singh, A., Kitts, D. D., Singh, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemp+(Cannabis+sativa+L.)+extract:+Anti-microbial+properties,+methods+of+extraction,+and+potential+oral+delivery.">Hemp (Cannabis sativa L.) extract: Anti-microbial properties, methods of extraction, and potential oral delivery.</a> Food Reviews International. 35 (7), 664-684 (2019).</li></ol>

De polariteit van een oplosmiddel speelt een cruciale rol bij de effectieve extractie van verbindingen. Omdat zure cannabinoïden licht polair van aard zijn, grotendeels te wijten aan het carbonzuurgedeelte, werd aangenomen dat een polair oplosmiddel zoals methanol of ethanol het meest effectief zou zijn. Garrett en Hunt19 toonden in hun studie met THC aan dat de oplosbaarheid in waterige ethanol gebaseerd was op procent ethanol in de oplossing en ionische sterkte van de oplossing. Hoewel ionische...

Industriële hennep (Cannabis spp.) produceert zure cannabinoïden in verschillende plantenweefsels (bloemen, bladeren en stengels), met de hoogste concentratie in de bloem1. De cannabisindustrie gebruikt verschillende methoden om deze verbindingen te extraheren. Een dergelijke methode is oplosmiddelextractie waarbij gebruik wordt gemaakt van een apolair en /of polair oplosmiddel, waarvan ethanol het meest wordt gebruikt. Oplosmiddelextractie alleen is echter beperkt in zijn vermogen; daarom zijn augmentatieve extractietechnieken, zoals microgolfondersteunde extractie (MAE) en ultrasoon geassisteerde extractie (VAE), ontworpen om de opbrengst te verhogen. Bovendien kan cannabidiol (CBD) met hoge concentratie worden geëxtraheerd met behulp van superkritische vloeistoftechnologieën2.
Extractie is een dynamisch proces en verschillende factoren beïnvloeden de efficiëntie ervan, namelijk vochtgehalte, deeltjesgrootte en oplosmiddel3. Specifiek voor de VAE-techniek wordt efficiëntie bepaald door temperatuur, druk, frequentie en tijd4.
Ultrasoon-geassisteerde extractie is het proces waarbij ultrasone golven door een vloeistof worden geleid om deeltjes te roeren. Tijdens het roerproces ervaren plantaardige materialen akoestische cavitatie, cycli van compressie en expansie die bellen vormen die in de oplossing instorten, wat resulteert in het genereren van extreme temperatuur en druk5. De druk- en temperatuurveranderingen veranderen de fysische eigenschappen van de oplosmiddelen, wat kan resulteren in een verhoogde effectiviteit van extractie6. Bovendien kan cavitatie moleculaire interacties verstoren die leiden tot organische en anorganische verbindingen die uit de plantenmatrix7 lekken. Het proces omvat twee hoofdtypen fysische verschijnselen: (1) diffusie over de celwand en (2) spoelen van de cellulaire inhoud na het breken van de wand8. Het gebruik van de VAE is echter niet zonder valkuilen; er zijn verschillende rapporten dat de VAE verbindingen 9,10 kan afbreken. Bovendien zijn de temperaturen die op de cavitatieplaatsen worden gegenereerd hoger dan die welke nodig zijn voor decarboxylatie van cannabinoïden. Mudge et al.11 gebruikten echter de VAE en observeerden geen grote decarboxylatie van CBD of tetrahydrocannabinol (THC), waardoor werd aangetoond dat de VAE een efficiënte en groene methode is voor de extractie van cannabinoïden, omdat ze snel kunnen worden geëxtraheerd met behulp van lage energie.
De Vita et al.12 onderzochten specifiek het gebruik van MAE- en VAE-methoden en ontdekten dat bij het toepassen van de optimale omstandigheden voor elke methode, de VAE meer van de zure en neutrale CBD en THC in het plantmateriaal extraheerde. Evenzo vergeleken Rožanc et al.13 meerdere extractiemethoden (VAE, soxhlet, maceratie en superkritische vloeistof) en onderzochten de biologische activiteit van de extracten. Rožanc toonde aan dat alle methoden effectief waren in het extraheren van cannabinoïden; superkritische vloeistof en VAE waren echter het meest effectief in het extraheren van cannabidiolzuur (CBDA). Bovendien had de VAE-extractie de hoogste biologische activiteit wanneer gemeten met de 2,2-difenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) -test. De studie van Rožanc toonde ook aan dat hoewel de extractieprocessen effectief zijn in het produceren van ruwe extracten, er een deel van niet-cannabinoïde verbindingen overblijft die de biologische activiteit van de extracten beïnvloeden. Bovendien kunnen deze verbindingen de isolatie en zuivering van individuele cannabinoïdeverbindingen uit de ruwe extracten13 bemoeilijken.
Superkritische vloeistofextractietechnieken (SFE) zijn gebruikt om neutrale cannabinoïden te extraheren. Verschillende studies toonden aan dat SFE plus een organisch oplosmiddel, zoals ethanol, resulteerde in een hogere extractie-efficiëntie van neutrale cannabinoïden 2,3. Wanneer de druk werd verhoogd tot niveaus die in staat waren om de zure cannabinoïden te extraheren, nam ook het niet-cannabinoïdegehalte toe. Als zodanig zijn deze hoge drukken niet praktisch voor industriële verwerking, omdat de selectiviteit van SFE voor cannabinoïden afneemt en extra nabewerking vereist is. Daarom moet decarboxylatie worden uitgevoerd voorafgaand aan SFE, wat kan resulteren in cannabinoïdeverliezen tot 18%2. Om de efficiëntie in SFE te verhogen, is het gecombineerd met technieken zoals vastefase-extractie om de zuiverheid van het uiteindelijke extract14 te verhogen. Ondanks de hoge zuiverheid als eindproduct worden echter alleen neutrale cannabinoïden verkregen.
Traditioneel werden cannabinoïden in het analytisch laboratorium geëxtraheerd in een 9:1 methanol:chloroform mengsel. Mudge et al.11 toonden echter aan dat effectieve extractie kan worden uitgevoerd met enkele oplosmiddelen bij gebruik van de VAE. De studie toonde aan dat 80% methanol net zo effectief was als de traditionele 9:1 methanol:chloroform extractie, wat aangeeft dat groenere oplosmiddelen net zo effectief kunnen zijn. Als zodanig werd de VAE onderzocht op het potentiële gebruik ervan vanwege verschillende voordelen, waaronder lage kapitaalkosten, kortere extractietijd en lager energieverbruik en oplosmiddelvolumes. In het geval van de VAE kunnen chlorofyl en andere niet-cannabinoïden echter worden geëxtraheerd wanneer polaire oplosmiddelen worden gebruikt, wat een probleem in kleur7 kan veroorzaken. Om het potentieel voor het verkrijgen van zure cannabinoïden op commerciële schaal te onderzoeken, werd de VAE daarom gebruikt met behulp van de industriële hennepvariëteit Cherry Wine. Cherry Wine is een hybride van C. sativa en C. indica, een kruising tussen de variëteiten van The Wife en Charlotte's Cherries. De Cherry Wine-variëteit is een hoge CBDA-producerende soort (15% tot 25% CBD) met lage niveaus van tetrahydrocannabinolzuur (THCA). De variëteit is een C. indica-gedomineerde soort die 7 tot 9 weken bloei heeft.
Om het optimale extractieprotocol van de VAE vast te stellen, werden twee benaderingen gevolgd: de traditionele one factor at a time (OFT) -optimalisatie en een Design of Experiment (DoE) -benadering met behulp van een Central Composite Design (CCD)15. Voor de DoE werd CBDA /CBD-extractie geoptimaliseerd op basis van de verhouding tussen monster en oplosmiddel, extractietijd en oplosmiddelconcentratie als factoren, en de resulterende gegevens werden geanalyseerd door Response Surface Methodology (RSM). Kortom, het beschreven protocol schetst de optimale methode voor het extraheren van de hoogste hoeveelheid CBDA / CBD.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>J.K.Baker</td>
			<td>9017-88</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabichromene</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-143</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabidiol</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-045</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabidiolic acid</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-144</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabidivarin</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-140</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabigerol</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-141</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabinol</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>C-046</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Hanil Scientific Inc</td>
			<td>Supra 22K</td>
			<td>Centrifuge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cherry Wine hemp</td>
			<td>CFH, Ltd.</td>
			<td>-</td>
			<td>Flower extraction material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled water</td>
			<td>TEDIA</td>
			<td>WS2211-001</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>TEDIA</td>
			<td>ES1431-001</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>#2</td>
			<td>Filtering</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grinder</td>
			<td>Daesung Artlon</td>
			<td>DA280-S</td>
			<td>Milling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>LC-10 system</td>
			<td>Analysis of Cannabinoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>TEDIA</td>
			<td>MS1922-001</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minitab 16.2.0</td>
			<td>Minitab Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filters</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>6779-1304</td>
			<td>Filtering</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrocannabivarin</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>T-094</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic acid</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>302031-1L</td>
			<td>HPLC flow solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Untrasonic bath</td>
			<td>Jinwoo</td>
			<td>4020P</td>
			<td>Ultrasonic extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zorbax Eclipse plus C18 HPLC column</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>9599990-902</td>
			<td>HPLC column</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#916;8 - Tetrahydrocannabinol</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>T-032</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#916;9 - Tetrahydrocannabinol</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>T-005</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#916;9 - Tetrahydrocannabinolic acid</td>
			<td>Cerilliant</td>
			<td>T-093</td>
			<td>Cannabinoids standard</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasonic-assisted extraction of cannabidiolic acid from cannabis biomass

Industriële hennep (Cannabis spp.) heeft veel verbindingen van belang met potentiële medische voordelen. Van deze verbindingen zijn cannabinoïden in het middelpunt van de belangstelling komen te staan, met name zure cannabinoïden. De focus ligt op zure cannabinoïden vanwege hun gebrek aan psychotrope activiteit. Cannabisplanten produceren zure cannabinoïden met hennepplanten die lage niveaus van psychotrope cannabinoïden produceren. Als zodanig zou het gebruik van hennep voor zure cannabinoïde-extractie de noodzaak van decarboxylatie voorafgaand aan extractie als bron voor de cannabinoïden elimineren. Het gebruik van extractie op basis van oplosmiddelen is ideaal voor het verkrijgen van zure cannabinoïden, omdat hun oplosbaarheid in oplosmiddelen zoals superkritisch CO2 beperkt is vanwege de hoge druk en temperatuur die nodig zijn om hun oplosbaarheidsconstanten te bereiken. Een alternatieve methode die is ontworpen om de oplosbaarheid te verhogen, is ultrasoon geassisteerde extractie. In dit protocol is de impact van oplosmiddelpolariteit (acetonitril 0,46, ethanol 0,65, methanol 0,76 en water 1,00) en concentratie (20%, 50%, 70%, 90% en 100%) op ultrasoon geassisteerde extractie-efficiëntie onderzocht. De resultaten tonen aan dat water het minst effectief was en acetonitril het meest effectieve onderzochte oplosmiddel. Ethanol werd verder onderzocht omdat het de laagste toxiciteit heeft en over het algemeen als veilig (GRAS) wordt beschouwd. Verrassend genoeg is 50% ethanol in water de meest effectieve ethanolconcentratie voor het extraheren van de hoogste hoeveelheid cannabinoïden uit hennep. De toename van de cannabidiolzuurconcentratie was 28% in vergelijking met 100% ethanol en 23% in vergelijking met 100% acetonitril. Hoewel werd vastgesteld dat 50% ethanol de meest effectieve concentratie is voor onze toepassing, is ook aangetoond dat de methode effectief is met alternatieve oplosmiddelen. Bijgevolg wordt de voorgestelde methode als effectief en snel beschouwd voor het extraheren van zure cannabinoïden.

De gebruikte oplosmiddelen variëren van het midden van de polariteitsindex (0,460 - ACN) tot polair (1,000 - water). Uit tabel 2 kan worden gezien dat water geen effectieve extractiestof voor cannabinoïden was, wat niet onverwacht is, omdat cannabinoïden een beperkte oplosbaarheid in water hebben vanwege hun hydrofobiciteit13. In tegenstelling tot water hadden de andere oplosmiddelen vergelijkbare geëxtraheerde waarden van CBD en CBDA, waarbij het minst polaire oplosmiddelacet...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass at JoVE.com

Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass

Ultrasoon-geassisteerde extractie (VAE) verhoogt de extractie-efficiëntie van oplosmiddelen en wanneer toegepast op Cannabis spp. biomassa vermindert het de tijd die nodig is voor extractie. Dit verlaagt de kosten en het potentiële verlies van cannabinoïden als gevolg van degradatie. Bovendien wordt de VAE beschouwd als een groene methode vanwege het lage gebruik van oplosmiddelen.

Ultrasoon-geassisteerde extractie van cannabidiolzuur uit cannabisbiomassa

Industrial hemp (Cannabis spp.) has many compounds of interest with potential medical benefits. Of these compounds, cannabinoids have come to the center ...

Dit protocol demonstreert het hele proces van CBD-extractie, te beginnen met het voorbereiden van het materiaal, oplosmiddelextractie en het meten van het CBD-gehalte. Door de geoptimaliseerde oplosmiddel- en oplosmiddelconcentratie voor te stellen, elimineert deze methode onnodige processen en kan deze helpen bij efficiënte oplosmiddelextractie voor industriële doeleinden. Begin met het verkrijgen van kersenwijn bloeiwijzen van planten die in het veld worden gekweekt.Droog de bloeiwijzen aan de lucht bij 35 graden Celsius gedurende 48 uur. Maal de bloeiwijzen met behulp van een maalmachine op 177 micrometer. Passeer het verpulverde materiaal door de gaaszeef nummer 80 en bewaar het poeder in een afgesloten zak bij kamertemperatuur.Weeg in een conische buis van 50 milliliter 0,5 gram van het cannabis bloeiwijzenpoeder. Voeg 40 milliliter 50% ethanol toe, bereid in gedeïoniseerd water. Plaats het extractievat in een ultrasoon bad ingesteld op 40 kilohertz ingestelde kamertemperatuur.Voer de extractie gedurende 30 minuten uit en verhoog de temperatuur van het bad van 25 tot 30 graden Celsius. Decanteer na ultrasoonapparaat de extractievloeistof in een centrifugebuis. Centrifugeer de vloeistof gedurende 15 minuten bij 3000 maal G bij 15 graden Celsius.Filtreer het supernatant door een filterpapier van 8 micrometer onder vacuüm. Verdun de cannabinoïdestandaarden tot werkconcentraties van 100, 50, 25 en 12,5 microgram per milliliter in 100% methanol. Meng en soniceer gedurende vijf minuten in een ultrasoon bad ingesteld op 40 kilohertz en ultrasoonapparaatvermogen van 100 watt.Filter de normen en het cannabismonster door een polytetrafluorethyleenspuitfilter van 0,45 micrometer. Doe de monsters in injectieflacons van 1,5 milliliter en plaats ze in de HPLC-autosampler. Laad 10 microliter van het monster en voer de HPLC uit met behulp van de parameters in deze tabel.Genereer een standaardcurve en leid cannabinoïdeconcentraties af in 50 tot 200 microgram per milliliter. Bereken het gewicht van cannabinoïden in microgram door te vermenigvuldigen met het volume van het oplosmiddel dat wordt gebruikt in het extractieproces, converteer de waarde naar milligrammen door het te delen door 1.000. Deel deze waarde door het gewicht van het plantaardige materiaal dat bij de extractie is gebruikt om milligram per gram drooggewicht te verkrijgen.HPLC-analyse toonde aan dat bij gebruik van 100% oplosmiddelen, acetonitril het meest gunstig was voor de extractie van individuele cannabinoïden. Ethanol werd echter verder onderzocht vanwege de laagste toxiciteit van allemaal. Evaluatie van de impact van waterige ethanol op de concentratie van geëxtraheerde cannabinoïden toonde aan dat maximale extractie werd waargenomen bij 50% ethanol.Er was een stijging van 39,7% ten opzichte van absolute ethanol voor de extractie van CBDA. Het THCA-gehalte werd ook met 20,3% verlaagd Met behulp van de design-of-experiment-benadering werd de extractie van CBDA plus CBD geoptimaliseerd. Analyse van de responsoppervlakmethodologie bevestigde de ideale parameters als extractie van 30 minuten, 53,4% ethanol in water en 1 tot 100 monster-oplosmiddelverhouding.Een hogere hoeveelheid CBDA werd verkregen met behulp van de ultrasoon geassisteerde extractiemethode in vergelijking met de maceratiemethode. De hoeveelheid geëxtraheerde CBD verdubbelde ook met behulp van de ultrasone methode, wat wijst op een hogere efficiëntie voor cannabinoïde-extractie. Het is belangrijk om de verhouding tussen monster en oplosmiddel, extractietijd en oplosmiddelconcentratie te onthouden.geoptimaliseerd door deze studie. Deze procedure kan worden uitgevoerd voor extractie van andere cannabinoïden uit hennep.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Ultrasonic-Assisted Extraction of Cannabidiolic Acid from Cannabis Biomass

Optimized Protocol for the Extraction of Proteins from the Human Mitral Valve

Geoptimaliseerd Protocol voor de Extractie van Proteïnen uit de Human Mitral Valve

Analysis of the cellular proteome can help to elucidate the molecular mechanisms underlying diseases due to the development of technologies that permit ...

A Simple Fractionated Extraction Method for the Comprehensive Analysis of Metabolites, Lipids, and Proteins from a Single Sample

Een eenvoudige gefractieerde extractie methode voor de uitgebreide analyse van metabolieten, lipiden en proteïnen uit een enkele monster

Understanding of complex biological systems requires the measurement, analysis and integration of multiple compound classes of the living cell, usually ...

Caffeine Extraction, Enzymatic Activity and Gene Expression of Caffeine Synthase from Plant Cell Suspensions

Cafeïne-extractie, enzymatische activiteit en genexpressie van cafeïne Synthase uit plantaardige cel schorsingen

Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) is a purine alkaloid present in popular drinks such as coffee and tea. This secondary metabolite is regarded as a ...

Extraction and Analysis of Taiwanese Green Propolis

Extractie en analyse van Taiwanese groene Propolis

Taiwanese green propolis is rich in prenylated flavonoids and exhibits a broad range of biological activities, such as antioxidant, antibacterial, and ...

Isolation of Lipoprotein Particles from Chicken Egg Yolk for the Study of Bacterial Pathogen Fatty Acid Incorporation into Membrane Phospholipids

Isolatie van lipoproteïne deeltjes uit kippenei dooier voor de studie van bacteriële pathogeen vetzuur opname in membraan fosfolipiden

Staphylococcus aureus and other Gram-positive pathogens incorporate fatty acids from the environment into membrane phospholipids. During infection, the ...

Kinetic Screening of Nuclease Activity using Nucleic Acid Probes

Kinetische screening van Nuclease activiteit met behulp van nucleïnezuur sondes

Nucleases are a class of enzymes that break down nucleic acids by catalyzing the hydrolysis of the phosphodiester bonds that link the ribose sugars. ...

Extraction and Quantification of Soluble, Radiolabeled Inositol Polyphosphates from Different Plant Species using SAX-HPLC

Extractie en kwantificering van oplosbare, radiogelabelde Inositol Polyfosfaten van verschillende plantensoorten met SAX-HPLC

The phosphate esters of myo-inositol, also termed inositol phosphates (InsPs), are a class of cellular regulators playing important roles in plant ...

Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid (TGA)

Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid TGA

Schatting van het ligninegehalte van plantaardige biomassa met thioglycolzuur (TGA)

Lignin is a natural polymer that is the second most abundant polymer on Earth after cellulose. Lignin is mainly deposited in plant secondary cell walls ...

Ganglioside Extraction, Purification and Profiling

Ganglioside extractie, zuivering en profilering

Gangliosides are glycosphingolipids that contain one or more sialic acid residues. They are found on all vertebrate cells and tissues but are especially ...

Capturing Actively Produced Microbial Volatile Organic Compounds from Human-Associated Samples with Vacuum-Assisted Sorbent Extraction

Het vastleggen van actief geproduceerde microbiële vluchtige organische stoffen uit mens-geassocieerde monsters met vacuümondersteunde sorptie-extractie

Volatile organic compounds (VOCs) from biological samples have unknown origins. VOCs may originate from the host or different organisms from within the ...