CN112661612A - 一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度cbd的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法。本发明主要是采用绿色安全环保的二氧化碳超临界萃取工业大麻花叶，并采用节能的后脱羧技术将浸膏中的CBDA精准高效转化为CBD，经过超低温脱蜡脱脂、脱色除杂、浓缩、短程分子蒸馏、制备色谱精准分离纯化、浓缩、结晶，实现大规模制备高纯度大麻二酚CBD晶体的工艺方法。

Description

一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法。

背景技术

大麻(Cannabis sativa Linn.)亦称汉麻、火麻、线麻，是桑科、大麻属一年生草本植物。大麻中目前已知的大麻素有130余种，非大麻素成分300多种，其主要活性成分包括、大麻二酚(CBD)、大麻二酚酸(CBDA)、次氢大麻酚酸(THCA)、次大麻二酚(CBDV)、次氢大麻酚(THCV)、大麻萜酚(CBG)、大麻酚(CBN)、大麻色烯(CBC)、大麻脂(CBM)、新大麻素(THCP、CBDP)等。其中大麻二酚(CBD)是两种含量最高的大麻素。

目前公开信息中关于从工业大麻中提取大麻二酚(CBD)的方法，现有提取技术大多是采用有机溶剂提取法,也有报道部分采用超临界或亚临界萃取法。溶剂提取法，具体工艺包括提取、浓缩、醇沉、层析、浓缩、结晶。这种方法一方面消耗了大量有机溶剂，增加萃取成本和对环境的污染，另一方面在大麻二酚提取物中会有有机溶剂残留，降低大麻二酚提取物的品质。其中柱层析所用介质为硅胶，洗脱剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯的梯度溶液，结晶溶剂为正庚烷或正己烷。超临界或亚临界萃取法具体工艺包括：超临界或亚临界萃取、醇沉、柱层析、结晶等步骤，其中柱层析所用介质为苯乙烯大孔吸附树脂、 MCI树脂或十八烷基键合硅胶等，结晶溶剂为乙醇或正庚烷正己烷。

上述提取方法都是针对提取工艺上的改进，但针对原料中的次大麻二酚酸(CBDA)脱羧转化为CBD的研究和处理，至今未见报道，所以在提高大麻二酚提取物的纯度的同时，做好原料中次大麻二酚酸(CBDA)脱羧转化，提高提取效率、降低生产成本的提取方法极为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，按该方法制备的CBD产品，CBDA转化率高达99％，CBD提取率提高98％以上，CBD生产成本降低30％，CBD纯度达99.9％以上，从而使CBD提取率大幅提高，产成品制造成本大幅降低，产品色泽洁白，无色素和溶剂残留。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：将晾干的工业大麻花叶经振动筛过筛，去除麻籽和麻秆、砂石杂质，粉碎至60-100目，得到花叶初级原料。

(2)原料干燥：将步骤(1)得到的初级原料，利用热风炉带式干燥设备干燥，得到水分小于5％的干燥工业大麻花叶原料；

(3)二氧化碳超临界萃取：步骤(2)得到的干燥花叶原料，进行二氧化碳超临界萃取，得到CBD含量10-15％的萃取浸膏和残渣；

(4)前处理：将步骤(3)得到的萃取浸膏进行浓缩，去掉水分，得到浓缩浸膏；按照浓缩浸膏与无水乙醇比例1：8(w/w)混匀，于-50℃～-60℃超低温冷冻脱脂脱蜡4～8h，离心过滤得到一级处理液，一级处理液通过十八烷基键合修饰硅胶树脂和活性炭联合脱色40min，得到二级处理液；二级处理液浓缩得到中间品CBD粗油；

(5)脱羧：将步骤(4)的CBD粗油加入容量为100-500L的脱羧釜中，控制脱羧釜中温度为80～150℃、压力为-0.05～-0.1MPa下脱羧0.5-2h，使CBDA 含量由0.8-1.2％转化降低到＜0.05％，得到脱羧后的CBD粗油；

(6)分子蒸馏：将步骤(5)的CBD粗油经过薄膜蒸发器脱溶，再通过短程分子蒸馏去除大分子色素、杂质重组分，得到轻组分CBD含量25-35％的全谱 CBD油；

(7)工业制备色谱分离纯化：将步骤(6)的全谱CBD油，输送到中压色谱层析柱样品罐，采用无水乙醇调配，层析柱上样后，通过工业制备高效液相色谱系统梯度乙醇解析，精准分离得到CBD组分富集液；

(8)真空浓缩：将步骤(7)的CBD组分液真空减压浓缩，得到CBD含量为50％-65％的精制CBD广谱油；

(9)结晶：将步骤(8)得到的CBD广谱油，溶于无水乙醇或正庚烷，制成CBD饱和溶液，分段降温，使CBD过饱和，静置得到无色透明或为淡黄色晶体，洗涤、过滤、干燥，得到CBD含量大于99.5％的CBD晶体；

(11)将99.5％CBD晶体复溶于无水乙醇或正庚烷，制成饱和溶液，分段降温，二次结晶，得到99.9％的高纯度CBD晶体。

进一步的，步骤(2)中，干燥温度为90～105℃，干燥时间为0.5～3h。

进一步的，步骤(3)中，二氧化碳超临界萃取温度为20～50℃，压力为 10～30Mpa，时间为1～4h。

进一步的，步骤(3)中，超临界萃取中二氧化碳流量为500-900kg/h。

进一步的，步骤(4)中，活性炭添加量为0.5％(w/w)，脱色载样量为6％，采用梯度乙醇溶液洗脱。

进一步的，步骤(5)中，脱羧时，利用二甲基硅油加入脱羧釜的夹层中精确控制其反应温度。

进一步的，步骤(6)中，短程分子蒸馏温度控制在90-140℃，真空度为 30-110Pa。

进一步的，步骤(7)中，层析柱吸附介质为聚酰胺吸附树脂，载样量30～ 50mgCBD/ml，解析洗脱液采用55％～85％的乙醇(vol)，压力为20～40bar。

本发明的有益技术效果是：采用后脱羧技术，大幅降低能耗；通过后脱羧控制优化脱羧条件，将花叶中的大麻二酚酸(CBDA)精准脱羧转化为大麻二酚(CBD)，CBDA转化率高达99％以上，CBD的含量提高2-3倍，CBD收率大幅提高；同时还能把花叶中的低沸点酚类和萜烯类物质最大限度的保留下来。与花叶烘干前脱羧相比，能耗大幅降低70％以上，时间缩短1倍以上， CBD生产成本降低30％以上。同时，协同绿色环保的二氧化碳超临界萃取技术，分子蒸馏技术，色谱分离纯化技术，制备得到的CBD纯度达99.9％以上。

附图说明书

图1实施例1中脱羧前大麻二酚液相色谱图；

图2实施例1中脱羧后大麻二酚液相色谱图；

图3实施例2中脱羧前大麻二酚液相色谱图；

图4实施例2中脱羧后大麻二酚液相色谱图；

图5实施例3中脱羧前大麻二酚液相色谱图；

图6实施例3中脱羧后大麻二酚液相色谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，步骤包括：

(1)原料预处理：将晾干的工业大麻花叶经振动筛过筛，去除麻籽和麻秆、砂石等杂质，经过粉碎机粉碎至60目，得到工业大麻花叶初级原料。

(2)原料干燥：将步骤(1)得到的初级原料，经过热风带式干燥设备进行脱水干燥，所述干燥设备的干燥温度为95℃，干燥时间1小时，花叶水分含量小于5％。

(3)二氧化碳超临界萃取：对于步骤(2)得到的干燥花叶原料，进行二氧化碳超临界萃取，温度控制在20℃，压力控制在10MPa，萃取时间为2小时，二氧化碳流量为600kg/h，得到一次萃取液和残渣；上述残渣经二次萃取，得到二次萃取液和废渣；两次萃取液合并得到CBD含量13％(w/w)的萃取液；废渣经检测定点存放处理。

(4)前处理：将步骤(3)得到的萃取液，按照萃取液：无水乙醇比例为1：8(w/w) 混匀，在-50℃超低温冷冻脱脂脱蜡，离心过滤。进一步采用活性炭和硅胶联合脱色，活性炭添加量为0.5％(w/w)，搅拌脱色时间40min，过滤，滤液在经过十八烷基键合修饰硅胶硅胶脱色处理，载样量为5％，溶液浓缩后，得到中间品CBD 粗油。

(5)脱羧转化：将步骤(4)得到的中间品CBD粗油，于105℃脱羧转化50分钟。经HPLC检测，花叶中大麻二酚酸(CBDA)转化为大麻二酚(CBD)的转化率大于98％，脱酸完成，得到脱羧CBD粗油；

(6)分子蒸馏：将步骤(5)的脱羧CBD粗油，经过薄膜蒸发脱溶，然后进入短程分子蒸馏，控制温度160℃，真空度110Pa，去除大分子色素、杂质等重组分，得到CBD含量32.5％的中间品全谱CBD油；

(7)工业制备色谱分离纯化：将步骤(6)的全谱CBD油，输送到中压色谱层析柱，层析柱吸附介质为聚酰胺吸附树脂，载样量30mgCBD/ml，解析洗脱液采用55％的乙醇(vol)，压力为20bar；

通过工业制备高效液相色谱系统精准分离，先用55％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积，洗去大部分极性大的杂质；然后再用75％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积洗脱目标成分。收集富含目标成分的洗脱液，得到CBD组分富集液；

(8)CBD真空浓缩：将步骤(7)的CBD组分液真空减压浓缩，得到CBD含量为55％的精制CBD广谱油；

(10)结晶：将步骤(8)得到的CBD广谱油，溶于正庚烷，制成CBD饱和溶液，分段降温，先降至-10℃，再降至-20℃，最后降至-50℃，置得到无色透明或为淡黄色晶体，过滤，洗涤，干燥，得到CBD含量为99.52％的高纯度CBD晶体；该CBD晶体，二次溶于正庚烷，二次结晶得到CBD含量99.92％的高纯度CBD 晶体。

本实施例过程设置脱羧前后大麻二酚进行分别进行液相色谱检测大麻二酚的含量，结果如下表1所示，脱羧前后液相色谱见图1和图2所示。

表1脱羧前后大麻二酚含量

实施例2

一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，步骤包括：

(1)原料预处理：将晾干的工业大麻花叶经振动筛过筛，去除麻籽和麻秆、砂石等杂质，经过粉碎机粉碎至70目，得到工业大麻花叶初级原料。

(2)原料干燥处理：将步骤(1)得到的初级原料，经过带式干燥设备进行脱水干燥，所述干燥设备的干燥温度为100℃，干燥时间40分钟，花叶水分含量小于5％；

(3)二氧化碳超临界萃取：对于步骤(2)得到的干燥花叶原料，进行二氧化碳超临界萃取，温度控制在20℃，压力控制在10MPa，萃取时间为2小时，二氧化碳流量为600kg/h，得到萃取浸膏和残渣；萃取浸膏CBD含量为13％；废渣经检测,定点存放处理。(w/w)

(4)前处理：将步骤(3)得到的萃取液，按照萃取液：无水乙醇比例为1：8(w/w) 充分溶解混匀，在-60℃超低温冷冻脱脂脱蜡，离心过滤。进一步采用活性炭和硅胶联合脱色，活性炭添加量为0.6％(w/w)，搅拌脱色时间40min，过滤，滤液再经过十八烷基键合修饰硅胶脱色处理，载样量为7％，溶液浓缩后，得到黄色中间品CBD粗油。

(5)脱羧转化：将步骤(4)得到的中间品CBD粗油，于127℃脱羧转化40分钟。经HPLC检测，花叶中大麻二酚酸(CBDA)转化为大麻二酚(CBD)的转化率大于98％，脱酸完成，得到脱羧CBD粗油；

(6)分子蒸馏：将步骤(5)的脱羧CBD粗油，经过薄膜蒸发脱溶，然后进入短程分子蒸馏，控制温度150℃，真空度80Pa,去除大分子色素、杂质等重组分，得到CBD含量30.5％的中间品CBD全谱油；

(7)工业制备色谱分离纯化：将步骤(6)的CBD全谱油，输送到中压色谱层析柱，层析柱吸附介质为聚酰胺吸附树脂，载样量30mgCBD/ml，解析洗脱液采用55％的乙醇(vol)，压力为20bar；

通过工业制备高效液相色谱系统精准分离，先用65％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积，洗去大部分极性大的杂质；然后再用78％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积洗脱目标成分。收集富含目标成分的洗脱液，得到CBD组分富集液；

(8)CBD真空浓缩：将步骤(7)的CBD组分液真空减压浓缩，得到CBD含量为55％的精制CBD广谱油；

(9)结晶：将步骤(8)得到的CBD广谱油，溶于正庚烷CBD制成饱和溶液，分段降温，先降至-15℃，再降至-25℃再降至-45℃，静置得到无色透明或为淡黄色晶体，过滤，干燥，得到CBD含量为99.48％的CBD晶体；上述CBD晶体，二次溶于正庚烷，二次结晶得到CBD含量为99.95％的高纯度CBD晶体。

本实施例过程设置脱羧前后大麻二酚进行分别进行液相色谱检测大麻二酚的含量，结果如下表2所示，脱羧前后液相色谱见图3和图4所示。

表2脱羧前后大麻二酚含量

实施例3

一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，步骤包括：

(1)原料预处理：将晾干的工业大麻花叶经振动筛过筛，去除麻籽和麻秆、砂石等杂质，经过粉碎机粉碎至80目，得到工业大麻花叶初级原料。

(2)原料干燥处理：将步骤(1)得到的初级原料，经过热风带式干燥设备进行脱水干燥，所述干燥设备的干燥温度为105℃，干燥时间35分钟，花叶水分含量小于5％；

(3)二氧化碳超临界萃取：对于步骤(2)得到的干燥花叶原料，进行二氧化碳超临界萃取，温度控制在20℃，压力控制在10MPa，萃取时间为2小时，二氧化碳流量为600kg/h，得到CBD含量13％的萃取浸膏和残渣；废渣经检测，定点存放处理。(w/w)

(4)前处理：将步骤(3)得到的萃取浸膏，按照萃取浸膏：无水乙醇比例为1： 8(w/w)充分溶解混匀，在-70℃超低温冷冻脱脂脱蜡，离心过滤。过滤液进一步采用活性炭和硅胶树脂联合脱色，活性炭添加量为0.8％(w/w)，搅拌脱色时间 40min，过滤，滤液在经过十八烷基键合修饰硅胶树脂脱色处理，载样量为8％，溶液浓缩后，得到黄色中间品CBD粗油。

(5)脱羧转化：将步骤(4)得到的中间品CBD粗油，于145℃脱羧转化30分钟。经HPLC检测，花叶浸膏中大麻二酚酸(CBDA)转化为大麻二酚(CBD)的转化率大于99％，脱酸完成，得到脱羧CBD粗油；

(6)分子蒸馏：将步骤(5)的脱羧CBD粗油，经过薄膜蒸发脱溶，然后进入短程分子蒸馏，控制温度140℃，真空度60Pa,去除大分子色素、杂质等重组分，得到CBD含量34.5％的中间品全谱CBD油；

(7)工业制备色谱分离纯化：将步骤(6)的CBD全谱油，输送到中压色谱层析柱，层析柱吸附介质为聚酰胺吸附树脂，载样量40mgCBD/ml，预洗采用55％的乙醇(vol)，解析洗脱液采用65％的乙醇(vol)，压力为20bar；

通过工业制备高效液相色谱系统精准分离，先用65％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积，洗去大部分极性大的杂质；然后再用75％的乙醇溶液洗脱8倍柱体积洗脱目标成分。收集富含目标成分的洗脱液，得到CBD组分富集液；

(8)CBD组分液真空浓缩：将步骤(7)的CBD组分液真空减压浓缩，得到CBD 含量为58％的精制CBD广谱油；

(9)结晶：将步骤(8)得到的CBD广谱油，溶于正庚烷，制成CBD饱和溶液，分段降温，先降至-15℃降至-50℃，CBD过饱和，静置得到无色透明或为淡黄色晶体，洗涤，过滤，干燥，得到CBD含量为99.72％的CBD晶体。

本实施例过程设置脱羧前后大麻二酚进行分别进行液相色谱检测大麻二酚的含量，结果如下表3所示，脱羧前后液相色谱见图5和图6所示。

表3脱羧前后大麻二酚含量

实施例4

CBD样品的HPLC检测

按照高效液相色谱法(《中国药典》二部附录V D)测定。

色谱条件与系统适用性用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以甲醇-乙腈- 水-醋酸(25∶50∶25∶0.4)为流动相；检测波长220nm；理论板数按大麻二酚计算不低于4000。

测定法取本品适量，精密称定，加流动溶解并定量稀释制成每1ml约含0.2mg 的溶液，精密量取20μl，注入液相色谱仪，记录色谱图；另取大麻二酚对照品，同法测定。按外标法以峰面积计算，即得。

检测结果按干燥品计算，本品大麻二酚含量为99.5％。

下表为实施例1-3工业大麻花叶脱羧前后CBDA转化对照表

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种后脱羧协同超临界萃取大规模制备高纯度CBD的方法，其特征在于，步骤包括：

(1)预处理：将晾干的工业大麻花叶经振动筛过筛，去除麻籽和麻秆、砂石杂质，粉碎至60～100目，得到花叶初级原料。

(2)原料干燥：将步骤(1)得到的初级原料，利用热风炉带式干燥设备干燥，得到水分小于5％的干燥工业大麻花叶原料；

(3)二氧化碳超临界萃取：步骤(2)得到的干燥花叶原料，进行二氧化碳超临界萃取，得到CBD含量10～15％的萃取浸膏和残渣；

(4)前处理：将步骤(3)得到的萃取浸膏进行浓缩，去掉水分，得到浓缩浸膏；按照浓缩浸膏与无水乙醇比例1：8(w/w)混匀，于-50℃～-60℃超低温冷冻脱脂脱蜡4～8h，离心过滤得到一级处理液，一级处理液通过十八烷基键合修饰硅胶树脂和活性炭联合脱色40min，得到二级处理液；二级处理液浓缩得到中间品CBD粗油；

(5)脱羧：将步骤(4)的CBD粗油加入容量为100-500L的脱羧釜中，控制脱羧釜中温度为80～150℃、压力为-0.05～-0.1MPa下脱羧0.5～2h，使CBDA含量由0.8～1.2％转化降低到＜0.05％，得到脱羧后的CBD粗油；

(6)分子蒸馏：将步骤(5)的CBD粗油经过薄膜蒸发器脱溶，再通过短程分子蒸馏去除大分子色素、杂质重组分，得到轻组分CBD含量25～35％的全谱CBD油；

(7)工业制备色谱分离纯化：将步骤(6)的全谱CBD油，输送到中压色谱层析柱样品罐，采用无水乙醇调配，层析柱上样后，通过工业制备高效液相色谱系统梯度乙醇解析，精准分离得到CBD组分富集液；

(8)真空浓缩：将步骤(7)的CBD组分液真空减压浓缩，得到CBD含量为50％～65％精制CBD广谱油；

(9)结晶：将步骤(8)得到的CBD广谱油，溶于无水乙醇或正庚烷，制成CBD饱和溶液，分段降温，使CBD过饱和，静置得到无色透明或为淡黄色晶体，洗涤、过滤、干燥，得到CBD含量大于99.5％的CBD晶体；

(11)将99.5％CBD晶体复溶于无水乙醇或正庚烷，制成饱和溶液，分段降温，二次结晶，得到99.9％的高纯度CBD晶体。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，干燥温度为90～105℃，干燥时间为0.5～3h。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，二氧化碳超临界萃取温度为20～50℃，压力为10～30Mpa，时间为1～4h。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，超临界萃取中二氧化碳流量为500～900kg/h。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)中，活性炭添加量为0.5％(w/w)，脱色载样量为6％，采用梯度乙醇溶液洗脱。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(5)中，脱羧时，利用二甲基硅油加入脱羧釜的夹层中精确控制其反应温度。

7.据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(6)中，短程分子蒸馏温度控制在90～140℃，真空度为30～110Pa。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(7)中，层析柱吸附介质为聚酰胺吸附树脂，载样量30～50mgCBD/ml，解析洗脱液采用55％～85％的乙醇(vol)，压力为20～40bar。

9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的高纯度大麻二酚。

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