Optimierung des Extraktionsprozesses von Cannabidiol aus Hanfblättern durch Response Surface Methodology und Verteilung des Gehalts in verschiedenen Teilen
Cannabis sativa L., auch bekannt als Chinesischer Hanf, Fadenhanf usw., ist eine einjährige krautige Pflanze der Gattung Cannabis aus der Familie der Moraceae. Der Hauptwirkstoff von Hanf ist Cannabinoid. Derzeit wurden mehr als 110 natürliche Cannabinoide aus Pflanzen der Gattung Cannabis isoliert, von denen Tetrahydrocannabinol (THC) und Cannabidiol (CBD) (Struktur siehe Abbildung 1) die beiden wichtigsten cannabinoiden Wirkstoffe in Hanf sind. Die Forschung zeigt, dass CBD antioxidative, sedierende, antidepressive, krebshemmende, fettleibigkeitsbehandelnde, entzündungshemmende, gefäßerweiternde und andere potenzielle Wirkungen hat und keine halluzinogenen oder süchtig machenden Wirkungen aufweist. Es hat sich zu einem neuen Medikament für die klinische Behandlung von Brustkrebs und Epilepsie entwickelt. Derzeit ist Cannabidiol in vielen Ländern und Regionen der Welt für die Verwendung als Arzneimittel und Lebensmittel zugelassen.
Natürliches CBD hat eine linkshändige Struktur, während chemisch synthetisiertes CBD in der Regel ein 1:1-Gemisch aus zwei Isomeren, dem linkshändigen und dem rechtshändigen, ist. Aufgrund ihrer sehr ähnlichen Eigenschaften ist eine Trennung sehr schwierig. Die chemischen Syntheseschritte sind umständlich und können nicht effektiv bioaktive Verbindungen mit spezifischen Strukturen herstellen, und die Kosten sind hoch. Daher ist die Extraktion von Cannabidiol aus natürlichen Pflanzen immer noch die wirtschaftlichste Quelle.
Derzeit basiert die Extraktion von Cannabidiol aus Hanf hauptsächlich auf Auslaugung und heißem Rückfluss, und es gibt immer noch Probleme wie langen Zeitaufwand und geringe Effizienz bei der Nachweismethode von CBD; außerdem müssen die Herausforderungen der geringen Extraktionseffizienz, der schlechten Stabilität und des geringen Gehalts dringend überwunden werden. Die in diesem Artikel verwendete ultraschallunterstützte Extraktionsmethode hat eine bessere Wiederholbarkeit und ist einfacher und leichter zu bedienen als die Soxhlet-Extraktionsmethode. Mit der kontinuierlichen Ausweitung der Legalisierung des Hanfanbaus hat sich auch die Forschung zu CBD vertieft, und das Verständnis der Menschen für die Wirksamkeit und Sicherheit von CBD hat stark zugenommen. CBD wird auch der Menschheit mehr Nutzen bringen.
In diesem Artikel werden Hanfblätter als Forschungsobjekt verwendet und eine einfache, schnelle und genaue HPLC-Detektionsmethode entwickelt. Diese Methode hat eine schnelle Spitzenzeit für Cannabidiol, eine gute Wirkung und ein einfaches Flussanpassungsverhältnis. Durch die Verwendung der ultraschallunterstützten Extraktionsmethode zur Gewinnung von natürlichem Cannabidiol, die Untersuchung des Einflusses verschiedener Faktoren auf den Extraktionsgehalt und die Verwendung der Response Surface Methodology zur Optimierung der Bedingungen für die ultraschallunterstützte Extraktion von CBD wurde die Ausbeute an Cannabidiol verbessert, was einen hohen Anwendungswert hat. Außerdem wurde der CBD-Gehalt in verschiedenen Teilen des Daqing-Hanfs untersucht, wodurch eine theoretische Grundlage für die Extraktion von CBD aus Hanf und die umfassende Nutzung von Hanf geschaffen und die Entwicklung der Hanfindustrie gefördert wurde.

In dieser Studie wurden Hanfblätter als Versuchsmaterial verwendet und ein einfaches und schnelles HPLC-Nachweisverfahren für Cannabidiol in Hanfblättern mit einer Agilent HC-C18-Säule entwickelt. Die Methode hat eine hohe Empfindlichkeit, ist einfach und leicht zu implementieren, und die Ergebnisse sind genau und zuverlässig. Im Vergleich zu der von Chen et al. etablierten Flüssigphasen-Methode für Cannabidiol, bei der die Peaks nach 9 Minuten erreicht werden, hat diese Flüssigphasen-Methode eine schnellere Peakzeit von 7-8 Minuten, einen ausgezeichneten Trenneffekt und eine ideale Peakform. Im Vergleich zu Xie et al. betrug die durchschnittliche Wiederfindungsrate der in dieser Studie etablierten Flüssigphasen-Methode 97,49% (RSD von 0,45%), mit einer Wiederfindungsrate von 91,2% bis 97,6% (RSD von 3,0%). Diese Methode hat eine gute Stabilität und Wiederholbarkeit und kann den Gehalt an Cannabidiol in Hanf effizient nachweisen. Sie ist für die quantitative Analyse von Cannabidiol geeignet und bietet eine zuverlässige Garantie für die Bewertung der Qualität von Hanf.
Auf der Grundlage einer Einzelfaktorenanalyse wurden die optimalen Prozessbedingungen für die ultraschallunterstützte Extraktion von Cannabidiol aus Hanfblättern mit Hilfe der Box-Behnken-Design-Response-Surface-Methode ermittelt: Methanol wurde als Extraktionslösungsmittel verwendet, das Fest-Flüssig-Verhältnis betrug 1:22 (g/ml), die Extraktionsleistung betrug 320 W, die Extraktionstemperatur 81 ℃ und die Extraktionszeit 26 Minuten. Unter diesen Bedingungen betrug der Cannabidiolgehalt 79,53 ± 0,26 mg/g. Im Vergleich zu den Untersuchungen von Yan et al. wurden weitere spezifische Studien zu den Bedingungen der Ultraschallextraktion durchgeführt, einschließlich der Extraktionsleistung, des Verhältnisses von Extraktionsmaterial zu Flüssigkeit und der Extraktionstemperatur, um die Bedingungen für die ultraschallunterstützte Extraktion von Cannabidiol aus Hanf zu klären und zu ergänzen. Verglichen mit der Studie von Hao et al. zur Extraktion von Cannabidiol unter Verwendung der heißen Rückflusstechnik für drei Mal alle zwei Stunden erfordert die in dieser Studie verwendete Methode weniger Zeit und verbraucht weniger Lösungsmittel, um die gleiche Menge an Cannabidiol zu erhalten; verglichen mit der Forschung von Gao et al. ist die Extraktionszeit kürzer, und unter den optimalen Prozessbedingungen ist die Menge an extrahiertem Cannabidiol ebenfalls höher. Die in diesem Experiment ermittelten optimalen Extraktionsprozessbedingungen haben die Extraktionszeit in gewissem Maße verkürzt, die Auswirkungen einer Langzeitextraktion auf die Wirkstoffe vermieden und die Extraktionsmenge und -effizienz von Cannabidiol verbessert.
Die von unserem Forschungsinstitut entwickelte Methode der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie wurde zur Bestimmung des Cannabidiolgehalts in verschiedenen Teilen der in Daqing, Heilongjiang, angebauten Hanfsorten verwendet. Der Gehalt an Cannabidiol war in zarten Blättern am höchsten, gefolgt von ganzen Blättern, alten Blättern, Samen und Stängeln, und am niedrigsten in Wurzeln. Die Forschungsergebnisse können Daten für die Extraktion von Cannabidiol aus Hanf und die weitere Entwicklung und Nutzung von Hanfprodukten mit hoher Wertschöpfung liefern.