CN108929201A - 一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提取大麻二酚的方法，属于化学工业技术领域，该方法是通过亚临界水萃取的手段对干燥、研磨粉碎后的大麻植株进行亚临界水萃取，将萃取液浓缩除杂后稀释，再通过层析柱行梯度洗脱，对目标洗脱液浓缩、结晶后得到大麻二酚产品。本发明提取过程采用亚临界水萃取技术，与传统工艺相比缩短了提取时间，跟传统工艺相比较，收率提高了0.3％，同时得到的CBD的提取物的纯度高达99.7％，而且不使用化学有机试剂，绿色环保，快速高效，更加有利于产业化。

Description

一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法
技术领域
本发明涉及化学工业技术领域，具体地说是一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法。
背景技术
大麻(Cannabis sativa Linn.)是一种具有重要药用价值的年生早本植物，属于木兰纲(Magnoliopsida)荨麻目(Urticales)大麻科(Cannabinaceae)大麻属(Cannabis),亦称名麻、汉麻、火麻、山丝麻、黄麻和工业大麻。待开花的大麻花叶中含有丰富的生理活性成分包括大麻素类物质和非大麻素类物质，其中大麻素类物质数量和生理活性成分较多。目前从大麻中分离出的大麻素(cannabinoids，CBs)已有80多种，主要包括大麻二酚(cannabidiol，CBD)、四氢大麻(tetrahydrocannabinol，THC)、大麻酚(cannabinol，CBN)及大麻萜酚(cannabichromene，CBC)等，其中大麻二酚(CBD)与四氢大麻酚(THC)含量最高，为大麻素类化合物的典型代表。研究表明，四氢大麻酚(THC)具有成瘾致幻性，因此其在药用领域的应用与发展受到了极大的限制。大麻二酚(CBD)与四氢大麻酚(THC)不同，不仅是强力抗氧化剂，而且是不具有神经毒性的非成瘾活性成分，能能拮抗THC激动大麻素I型受体(CB1R)所引发的精神活性。除此之外，近年来研究发现，大麻二酚(CBD)具有镇静催眠、治疗癫痫、神经保护、多发性硬化症、风湿性关节炎、肿瘤治疗等一系列生理功能，是一种在医药等领域极具应用前景的天然活性成分。
由于大麻二酚(Cannabidiol，CBD)的天然活性以及其药用价值，因此利从大麻花叶中提取大麻二酚(CBD)具有广阔的市场前景。目前公开信息中有一些关于大麻二酚(CBD)的提取方法的报道。例如，CN 108083989 A公开了一种高纯度大麻二酚的制备方法，采用了溶剂提取法(95％)的乙醇，并采用大孔吸附树脂柱层析与聚酰胺柱层析联用技术进行纯化，采用混合溶剂体系进行结晶精制，最终得到了大麻二酚产品。CN 107344908 A公开了一种大麻二酚的萃取方法及其大麻二酚产品，采用超临界CO2萃取技术，通过节流膨胀分离、过滤和消毒等后续操作，最终得到了大麻二酚产品。CN 104277917 A公开了一种富含大麻二酚的工业大麻精油提取方法及其提取设备，采用有机溶剂提取法并结合筛选器、浸泡池、旋转蒸发仪、超声搅拌罐、碟式离心机、加压层析硅胶柱等设备对工业大麻逐步进行了筛选、烘烤、浸提、再处理、过滤、监测、上样、层析、浓缩和成品等操作步骤，最终提出富含大麻二酚的工业大麻精油。其中与本发明最为接近的现有技术为CN 105535111 A公开了一种从火麻中提取富含大麻二酚的火麻浸膏及其制备方法，该制备方法采用了亚临界丁烷萃取技术，并经过了低温冬化处理、离心、过滤和脱色等步骤获得了富含大麻二酚的火麻浸膏。通过对比研究已有的工艺路线，发现现有技术中主要存在以下问题：
1)现有大麻二酚提取工艺中使用最多的是溶剂提取法，一种是添加了大量大麻二酚溶解度高的有机溶剂，如正己烷、石油醚、二氯甲烷、氯仿和甲醇等，虽然提高了大麻二酚的提取率，但有机溶剂的使用会危害环境，而且终产品中溶剂残留不能除尽，对产品安全性也有影响；另一种是以乙醇为提取剂，虽然降低了有机溶剂的毒性，但是存在着大麻二酚溶解度低导致的低提取率的问题，且溶剂回收损失大，成本高。
2)超临界CO2流体萃取技术近年来应用于大麻二酚提取工艺中，虽然
超临界萃取具有萃取能力强、提取率高、选择性强、产品品质好等优势，但也存在成本高、能耗高、难以实现工业化放大生产等缺点。
3)其中与本发明最为接近的现有大麻二酚提取工艺中技术为亚临界丁烷萃取技术，此技术虽然克服超临界CO2流体萃取技术存在的一些问题，但仍然使用毒性较强的有机试剂，且反应时间较长，仍然存在着成本高、效率低、安全性等方面的问题。
因此，目前亟需提供一种即安全环保、经济适用，又能保证高效的提取率的方法从大麻花叶中提取大麻二酚。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法。
亚临界水萃取(SWE),也被称为过热的水提取或加压热水提取。研究显示，亚临界水的临界温度为374℃，临界压力为21.7Mpa。水的独特性质就是它的低沸点、高介电常数和高极性。而随着温度和压力的升高，水的粘度和表面张力降低、沸点升高、介电常数降低，并且水的极性也大幅度降低。此时它的表现更像一个有机溶剂，如甲烷或者乙醇。那么使得原本几乎不溶于水的大麻二酚的溶解度增加了几个数量级。而且利用亚临界水进行提取速度往往很快，因为扩散速率随温度的增加而增加，但不是所有的都以相同的速度。因此，用亚临界的水进行提取既可以选择又快速，目前而且已经被用于分离柴油。
本发明的技术方案是按以下方式实现的：
本发明的一种提取大麻二酚的方法，该方法是通过亚临界水萃取的手段对干燥、研磨粉碎后的大麻植株进行亚临界水萃取，将萃取液浓缩除杂后稀释，再通过层析柱行梯度洗脱，对目标洗脱液浓缩、结晶后得到大麻二酚产品。
本发明的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，该方法是先将大麻植株进行干燥，干燥后研磨粉碎，将研磨粉碎后的处理物料与纯水混合，将混合液置于萃取罐中，于温度100℃～374℃，萃取压力15～30MPa的亚临界状态下进行亚临界水萃取，每次萃取10～50分钟，重复萃取三次后，合并萃取液；将合并后的萃取液去除多余的水分，得到大麻二酚的浓缩液；将大麻二酚浓缩液稀释，通过层析柱对稀释后的大麻二酚浓缩液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；目标洗脱液经浓缩、结晶得到大麻二酚产品。
本发明的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，该方法是先将大麻植株进行干燥，干燥后研磨粉碎；
将研磨粉碎后的处理物料，以料液比1:10W/V的比例与纯水混合，将混合液置于萃取罐中，于温度100℃～374℃，萃取压力15～30MPa的亚临界状态下进行亚临界水萃取，萃取10～50分钟，重复萃取三次后，合并萃取液；
将萃取液50℃～70℃减压加热将多余的水分蒸干挥发，去除固形物，得到大麻二酚的浓缩液；
大麻二酚浓缩液加入纯水稀释，通过层析柱对稀释后的大麻二酚浓缩液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；
将梯度洗脱的目标洗脱液合并，于50℃～70℃下减压浓缩，去除固形物，得到大麻二酚的二次浓缩液；
将大麻二酚的二次浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品。
大麻植株选用大麻植物的花叶部位。
对大麻植株进行干燥处理的干燥温度为100℃～130℃，时间为2～3小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，且研磨粉碎处理至颗粒大小为10～20目。
亚临界水萃取的操作温度为374℃，压强为21.7MPa，每次萃取时间为30～35分钟。
将大麻二酚浓缩液进行层析柱层析的步骤采用：先将大麻二酚的浓缩液加入纯水进行稀释，使稀释液的固含量为1％～2％，后采用大孔吸附树脂进行梯度洗脱，即先用20％～35％v/v的乙醇除杂，再用70％～80％v/v的乙醇洗脱。
大孔吸附树脂的型号采用但不仅限于D-101、HPD-417、HPD-450、AB-8、ADS-17、DM-130、LSA-7、或LSA-10。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
该一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法所采用的亚临界水萃取技术利用了水蒸汽无不良残留、反应周期短等特性，在密闭、无氧的亚临界环境下进行提取，不仅能最大限度的释放大麻二酚，并能有效避免各种活性成分的氧化变性及不良溶剂残留污染。此外，以纯水作为溶剂可节约因有机试剂浪费带来的成本，更加有利于工业大麻的规模化生产和大范围推广。
该方法即安全环保、经济适用，又能保证高效的提取率的从大麻花叶中提取大麻二酚的方法，解决现有技术提取大麻二酚时不良溶剂残留污染、成本高、周期长、难以实现工业化放大生产等问题。
本发明提取过程采用亚临界水萃取技术，与传统工艺相比缩短了提取时间，跟传统工艺相比较，收率提高了0.3％，同时得到的CBD的提取物的纯度高达99.7％，而且不使用化学有机试剂，绿色环保，快速高效，更加有利于产业化。
通过摈弃现有技术中大麻二酚(CBD)的有机溶剂(正己烷、石油醚、二氯甲烷、氯仿和甲醇等)，而采用亚临界水萃取技术，使得原本几乎不溶于水的大麻二酚的溶解度增加了几个数量级。
附图说明
图1是本发明方法中第一次浓缩完之后膏状物中CBD液相色谱图；
图2是本发明成品CBD液相色谱图；
图3是标准品CBD液相色谱图。
具体实施方式
下面对本发明的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法作以下详细说明。
本发明的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，具体操作步骤如下：
1)预处理：将大麻植物的提取部位筛选后，平铺于烘箱中进行干燥处理，其后加入粉碎机内研磨粉碎；
大麻的提取部位是指将处于待开花时期的大麻植物的花叶，干燥温度为100-130℃，时间为2-3小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，且研磨粉碎至颗粒大小为10-20目。
2)亚临界水萃取：取干燥粉碎处理的大麻花叶分装于滤袋中，置于亚临界水萃取装置的密闭萃取罐中，按料液比1:10(W/V)加入纯水，于温度374℃，萃取压力21.7MPa的亚临界状态下萃取30分钟，重复萃取三次后，合并萃取液；
亚临界水萃取装置中温度为374℃，压强为21.7MPa，萃取时间为30-35分钟。
3)浓缩：将上述所得的提取液50-70℃减压加热将多余的水分蒸干挥发，得到大麻二酚的浓缩液，固形物的含量为45-50％；
4)柱层析：将上述大麻二酚的浓缩液，加入纯水稀释后，采用层析柱对上述大麻二酚提取液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；
将大麻二酚醇溶液进行层析的步骤包括：先将大麻二酚的浓缩液加入纯水进行稀释，使稀释液的固含量大概为1％-2％，后采用大孔吸附树脂进行梯度洗脱，即先用20％-35％(v/v)的乙醇除杂，再用70-80％(v/v)的乙醇洗脱；
大孔吸附树脂的型号包括但不仅限于D-101、HPD-417、HPD-450、AB-8、ADS-17、DM-130、LSA-7、LSA-10；
5)浓缩：将上述目标洗脱液合并，50-70℃下减压浓缩，得到大麻二酚浓缩液，固形物的含量为45-50％；
6)结晶：将大麻二酚浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品。
实施例1：
将10Kg处于待开花时期的大麻植物的花叶部分筛选后，平铺于烘箱中进行干燥处理，温度为100-130℃，时间为2-3小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，然后将其加入粉碎机内研磨粉碎至颗粒大小为10-20目。将干燥粉碎处理的大麻花叶分装于滤袋中，置于亚临界水萃取装置的密闭萃取罐中，按料液比1:10(W/V)加入纯水，于温度374℃，萃取压力21.7MPa的亚临界状态下萃取30分钟，重复萃取三次后，过滤将废渣和水溶液分离，合并萃取液。将上述所得的提取液减压加热将多余的纯水蒸干挥发，得到大麻二酚的浓缩液；该膏状物物中CBD的含量为25.6％。将上述大麻二酚的浓缩液，加入纯水稀释后，采用层析柱对上述大麻二酚提取液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；将上述目标洗脱液合并，50-70℃下减压浓缩，得到大麻二酚浓缩液；将大麻二酚浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品0.11公斤。取样，进行高效液相色谱分析，根据外标法，峰面积计算CBD的纯度，CBD含量为99.6％。大麻二酚的收率为1.1％。结果如表1所示。
实施例2：
将100Kg处于待开花时期的大麻植物的花叶部分筛选后，平铺于烘箱中进行干燥处理，温度为100-130℃，时间为3-3.5小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，然后将其加入粉碎机内研磨粉碎至颗粒大小为10-20目。将干燥粉碎处理的大麻花叶分装于滤袋中，置于亚临界水萃取装置的密闭萃取罐中，按料液比1:10(W/V)加入纯水，于温度374℃，萃取压力21.7MPa的亚临界状态下萃取40分钟，重复萃取三次后，过滤将废渣和水溶液分离，合并萃取液。将上述所得的提取液减压加热将多余的纯水蒸干挥发，得到大麻二酚的浓缩液；该膏状物物中CBD的含量为26.1％。将上述大麻二酚的浓缩液，加入纯水稀释后，采用层析柱对上述大麻二酚提取液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；将上述目标洗脱液合并，50-70℃下减压浓缩，得到大麻二酚浓缩液；将大麻二酚浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品0.12公斤。取样，进行高效液相色谱分析，根据外标法，峰面积计算CBD的纯度，CBD的含量为99.7％。大麻二酚的收率为1.2％。结果如表1所示。
实施例3：
将10Kg处于待开花时期的大麻植物的花叶部分筛选后，平铺于烘箱中进行干燥处理，温度为100-130℃，时间为2.5-3小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，然后将其加入粉碎机内研磨粉碎至颗粒大小为10-20目。将干燥粉碎处理的大麻花叶置于密闭容器中，按料液比1:10(W/V)加入95％的乙醇，浸泡提取3次，每次2-3小时，过滤将废渣和水溶液分离，合并提取液。将上述所得的提取液减压加热将多余的纯水蒸干挥发，得到大麻二酚的浓缩液；该膏状物物中CBD的含量为25.0％.将上述大麻二酚的浓缩液，加入纯水稀释后，采用层析柱对上述大麻二酚提取液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；将上述目标洗脱液合并，50-70℃下减压浓缩，得到大麻二酚浓缩液；将大麻二酚浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品0.088公斤。取样，进行高效液相色谱分析，根据外标法，峰面积计算CBD的纯度，CBD的含量为99.1％。大麻二酚的收率为0.88％。结果如表1所示。
表1.不同提取方法的CBD收率
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提取大麻二酚的方法，其特征在于：该方法是通过亚临界水萃取的手段对干燥、研磨粉碎后的大麻植株进行亚临界水萃取，将萃取液浓缩除杂后稀释，再通过层析柱行梯度洗脱，对目标洗脱液浓缩、结晶后得到大麻二酚产品。
2.一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：该方法是先将大麻植株进行干燥，干燥后研磨粉碎，将研磨粉碎后的处理物料与纯水混合，将混合液置于萃取罐中，于温度100℃～374℃，萃取压力15～30MPa的亚临界状态下进行亚临界水萃取，每次萃取10～50分钟，重复萃取三次后，合并萃取液；将合并后的萃取液去除多余的水分，得到大麻二酚的浓缩液；将大麻二酚浓缩液稀释，通过层析柱对稀释后的大麻二酚浓缩液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；目标洗脱液经浓缩、结晶得到大麻二酚产品。
3.一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：该方法是先将大麻植株进行干燥，干燥后研磨粉碎；
将研磨粉碎后的处理物料，以料液比1:10W/V的比例与纯水混合，将混合液置于萃取罐中，于温度100℃～374℃，萃取压力15～30MPa的亚临界状态下进行亚临界水萃取，萃取10～50分钟，重复萃取三次后，合并萃取液；
将萃取液50℃～70℃减压加热将多余的水分蒸干挥发，去除固形物，得到大麻二酚的浓缩液；
大麻二酚浓缩液加入纯水稀释，通过层析柱对稀释后的大麻二酚浓缩液进行梯度洗脱，收集目标洗脱液；
将梯度洗脱的目标洗脱液合并，于50℃～70℃下减压浓缩，去除固形物，得到大麻二酚的二次浓缩液；
将大麻二酚的二次浓缩液，加入90％的乙醇过饱和溶解，获得结晶物后用纯水洗涤干燥后即得大麻二酚产品。
4.根据权利要求3所述的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：大麻植株选用大麻植物的花叶部位。
5.根据权利要求3所述的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：对大麻植株进行干燥处理的干燥温度为100℃～130℃，时间为2～3小时，直到大麻花叶的含水量小于6％，且研磨粉碎处理至颗粒大小为10～20目。
6.根据权利要求3所述的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：亚临界水萃取的操作温度为374℃，压强为21.7MPa，每次萃取时间为30～35分钟。
7.根据权利要求3所述的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：将大麻二酚浓缩液进行层析柱层析的步骤采用：先将大麻二酚的浓缩液加入纯水进行稀释，使稀释液的固含量为1％～2％，后采用大孔吸附树脂进行梯度洗脱，即先用20％～35％v/v的乙醇除杂，再用70％～80％v/v的乙醇洗脱。
8.根据权利要求7所述的一种亚临界水萃取技术提取大麻二酚的方法，其特征在于：大孔吸附树脂的型号采用但不仅限于D-101、HPD-417、HPD-450、AB-8、ADS-17、DM-130、LSA-7、或LSA-10。
9.亚临界水萃取方法在提取大麻二酚中的应用。
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