CN112939742B

CN112939742B - 一种大麻素的提取纯化方法

Info

Publication number: CN112939742B
Application number: CN202110399428.8A
Authority: CN
Inventors: 邹陈东; 王贵江; 麦力艳; 肖挽; 李国辉
Original assignee: Heilongjiang Rundi Hemp Technology Co ltd; Longma Shanghai Pharmaceutical R & D Co ltd
Current assignee: Heilongjiang Rundi Hemp Technology Co ltd; Longma Shanghai Pharmaceutical R & D Co ltd
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2041-04-14
Also published as: CN112939742A

Abstract

本发明公开了一种大麻素的提取纯化方法，包含：步骤1，取干燥的大麻原料粉碎，得大麻粉末；步骤2，加入到亚临界萃取设备中，再泵入亚临界醋酸水溶液5～10倍量，循环提取，得大麻提取液；该亚临界醋酸水溶液是指将醋酸水溶液预处理至温度250～350℃，压力5MPa～25MPa的亚临界状态，pH值为3～5；步骤3，将大麻提取液降温至70℃以下，离心去除药渣层及水层，得到粗油提取物；步骤4，分子蒸馏纯化、除杂，得大麻全谱油；步骤5，纯化：利用层析柱进行梯度洗脱，收集CBG等大麻素。本发明采用亚临界醋酸水溶液萃取技术，对原料的含水量无需特别控制，简化了提取工艺，不但节省了有机溶剂，且提取、脱羧和除杂一步完成，减少工艺过程，提高收率，节约成本。

Description

一种大麻素的提取纯化方法

技术领域

本发明涉及大麻素提取工艺，具体涉及一种大麻素的提取纯化方法，特别是大麻萜酚及各类大麻素的提取纯化方法。

背景技术

大麻(Cannabis sativa L.)，别称为汉麻、山丝苗、线麻等，是桑科大麻属一年生草本植物，雌雄异株。因其精神类成分四氢大麻酚(THC)在人体吸收后有精神和生理的活性作用，能让人兴奋、致幻，伤害神经系统，且有一定的成瘾性，因此被我国及国际上大多数国家列为管制物质。同时，大麻中其余大麻素，如大麻二酚(CBD)、大麻酚(CBN)、大麻萜酚(CBG)等，并无精神活性，且具有极高的保健、医疗等实用价值。因此，世界卫生组织(WHO)、世界反兴奋剂组织等(WADA)等国际组织，不断倡导合理探索非精神活性大麻素的应用价值。

我国大麻种植历史悠久，它可用于纺织、食品、药品、建材和造纸等多个方面，具有重要的经济价值。本草纲目及中药大辞典中均对大麻各部位的作用有详细阐述。大麻花叶中含有的大麻素种类非常丰富，随着人工选育的参与，大麻含有的组分比例亦不相同，大麻萜酚为大麻中存在的非精神活性物质。大麻萜酚CBG与大麻素受体CB1、CB2相互作用，可抑制THC的中毒作用，还表现出增加内源性大麻素的能力，有助于调节各种身体功能，包括食欲、睡眠、情绪和免疫系统。CBG也在内源性大麻素系统(ECS)之外起作用，它被证实是5-羟色胺1A受体的激动剂。CBG药理作用包括：抗真菌，抗昆虫，抗炎镇痛，降眼压，神经保护，抗抑郁，刺激食欲，加强癌细胞凋亡等等。CBG的抗氧化性极强，可用于治疗神经退行性疾病等。

大麻萜酚，分子式：C₂₁H₃₂O₂，CAS No.：25654-31-3，结构式如下：

其前体为大麻萜酚酸，C₂₂H₃₂O₄，CAS:25555-57-1，结构式如下：

CBGA(大麻萜酚酸)是大麻产生的基础化合物。它对大麻生长有着保护作用，CBGA存在大麻花的毛状体中，并触发靶向植物细胞坏死，使大麻叶子得到自然“修剪”，为花体提供更多的生长能量。在大麻开花期间，CBGA可以通过自身的酶转化为THCA(四氢大麻酚酸)、CBDA(大麻二酚酸)和CBCA(大麻色烯酸)，脱羧后会分别转换为THC，CBD或CBC，一旦该阶段结束，植物中仅含有微量的CBGA(脱羧可转化成CBG)。

现有提取制备CBG的工艺问题包含：

1.脱羧主要采用花叶高温处理法或者粗油高温处理法；

2.除杂：对于去除糖类、蛋白类及胶体类物质一般采用有机溶剂溶解粗油在-40℃以下低温冷冻析出法，实际操作效果不佳。

3.工艺操作步骤繁复，随着工艺步骤的增加损失增加，收率降低。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术CBG等大麻素提取工艺复杂，提取效率低的问题，提供一种提取工艺，利用亚临界醋酸水溶液提取大麻全谱油，再经梯度洗脱纯化，在提取过程中同时完成脱羧，获得CBG等大麻素，简化了提取工艺，条件温和，制得的CBG等大麻素产品纯度高、杂质少。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大麻素的提取纯化方法，该方法包含以下步骤：

步骤1，取干燥的大麻原料粉碎，得大麻粉末；

步骤2，将所述的大麻粉末加入到亚临界萃取设备中，再泵入亚临界醋酸水溶液5～10倍量，循环提取，得到大麻提取液；其中，该亚临界醋酸水溶液是指将醋酸水溶液预处理至温度250～350℃，压力5MPa～25MPa的亚临界状态，pH值为3～5；

步骤3，将大麻提取液降温至70℃以下，离心去除药渣层及水层，得到粗油提取物；

步骤4，分子蒸馏纯化、除杂：粗油提取物采用分子蒸馏进行梯度分离纯化2～5次，得大麻全谱油；

步骤5，纯化：将大麻油用乙醇溶解，利用层析柱进行梯度洗脱，流速230±20ml/min，检测波长设定为210nm～240nm，收集CBG等大麻素。

可选地，所述的大麻原料选自花、叶或大麻种皮中的任意一种或几种的组合。

可选地，所述的大麻粉末的颗粒在10～50目。

可选地，步骤4的梯度分离包含：

第一次分离：蒸馏温度118℃～142℃，真空度20Pa以下，以除去残留的溶剂、色素及低沸点杂质；

第二次分离：蒸馏温度158℃～192℃，真空度20Pa以下，以除去高沸点的重油部分，得大麻全谱油。

可选地，所述的层析柱的填料选择十八烷基硅烷键合硅胶、大孔树脂、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚甲基丙酸酯、石墨化碳、氧化铝中的任意一种或任意两张以上的组合。

可选地，所述梯度洗脱的流动相选择乙醇、乙腈和水的混合物、二氯甲烷、正己烷中的一种或几种的组合。

可选地，步骤5中梯度洗脱分别收集的各类大麻素包含：大麻萜酚CBG、次大麻萜酚CBGV、大麻二酚CBD、次大麻二酚CBDV、大麻酚CBN、次大麻酚CBNV、四氢大麻酚THC、次四氢大麻酚THCV、D9-THC、D8-THC、大麻环萜酚CBC、次大麻环萜酚CBCV中的任意一种或几种。

由于大麻植物中糖类(一般以黄酮类、植物胶体类形式存在)、蛋白类含量较高，在用有机溶剂如乙醇、甲醇、丙酮及乙酸乙酯等溶剂萃取时很难除去，造成提取物粘度高，在分子蒸馏过程中容易糊化，导致设备故障，分子蒸馏难以进行。而pH值3～5的醋酸水溶液能够使黄酮类、植物胶体类及蛋白质类变性沉淀，但是大麻萜酚等大麻素在常态下的水中不溶。

正常大麻素是不溶于水的，但是亚临界状态下的水具有如下特点：

①随着温度的升高，水的自电离也升高，水在临界点附近时的离子积比室温状态下增加了超过10³倍，H⁺和OH^-浓度较常温水高，这使得亚临界水具有酸、碱的特性。

②水的介电常数会降低，产生这种特性的主要原因是由于在亚临界条件下，大量的氢键结构开始断裂，使得亚临界水的极性降低；表现出类似于有机溶剂的特性。当温度升高到250℃时，介电常数值减少到30F/m，这与甲醇或丙酮的介电常数相似，因此可以作为大麻酚类物质的提取溶剂。

③此外，还有许多参数也发生了变化，例如水的黏性、表面张力和溶解度参数。水的黏性和表面张力随温度的升高而降低，这使得水在反应基质中有更好的渗透性，质量传递增加，可以提高提取速率。

亚临界状态下水的极性降低可以作为大麻酚类物质的溶剂，与有机溶剂提取无差别，并且在溶剂水解除亚临界状态时，能够使大麻中含有糖类等水溶性成分溶解在溶剂中，而CBG及CBD，CBN等大麻提取物均以油状物漂浮在溶液表面，使粗油提取物在分子蒸馏过程中更流畅。

因此，本发明的技术构思为：选用超临界醋酸水溶液进行萃取，在解除超临界状态后，采用分级离心技术，分离重物质(药渣、变性后的黄酮类及蛋白质类)、水溶剂层及大麻萜酚提取物层。

本发明采用亚临界醋酸水溶液萃取技术，亚临界状态下可以使大麻酚类丙基同系物在提取的过程中还同时进行脱羧，转化为大麻酚类物质，无需在原料预处理过程中高温烘干转化，也无需在后续过程中单独进行转化，减少工艺过程，提高收率，降低成本。

相对于亚临界水提取工艺，亚临界醋酸水溶液(pH值3～5)萃取具有除黄酮类、植物胶类及蛋白质的优势，避免后续制备过程无法进行及影响终产品的纯度。

本发明采用亚临界醋酸水溶液(pH值3～5)萃取技术，对原料的含水量无需特别控制，减少原料预处理烘干成本，简化了提取工艺，不但节省了有机溶剂，且提取、脱羧和除杂一步完成，减少工艺过程，提高收率，节约成本。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

本发明的实施例中的大麻来源于黑龙江种植的工业大麻。

黑龙江地区的环境因素，昼夜温差比较大，白天光合作用强，积累糖分多，晚上气温低呼吸作用弱，糖分损耗少，糖分的积累多。因此，黑龙江种植的工业大麻含糖类物质(黄酮类，胶体类)及蛋白类较高，本发明的采用醋酸水溶液(pH值3～5)提取方法非常适合。

云南及国外种植的工业大麻提取工艺也需去除(黄酮类，胶体类及蛋白类)的步骤，一般采用冬化分离(粗油冷冻，非油类物质析出)，如上述含糖类物质含量较少，可以去除，对后续分子蒸馏影响不大，如果含量较高，去除效果不好。而采用本发明的提取方法可以比较彻底的去除杂质，提高分子蒸馏效率。

如图1所示，本发明的提取方法包含：

步骤1(S1)，取干燥的大麻原料粉碎，得大麻粉末；具体可包含：

花叶预处理：将大麻花或叶或大麻种皮在自然条件下阴干、晒干或者烘干，确保其贮藏过程中不发霉、变质。

粉筛：将干燥的大麻花或叶或大麻种皮粉碎成颗粒在10～50目。

步骤2(S2)，加入到亚临界萃取设备中，再泵入亚临界醋酸水溶液5～10倍量，提取，得到大麻提取液；具体包含：

将粉碎后物料用160目网袋盛装后加入亚临界萃取设备，泵入亚临界醋酸水溶液(pH值3～5)5～10倍量，提取多次，如，可两次，每次15分钟得到大麻提取物。该亚临界醋酸水溶液是指将醋酸水溶液预处理至温度250～350℃，压力5MPa～25MPa的亚临界状态。

步骤3(S3)，将大麻提取液降温至70℃以下，离心去除药渣层及水层，得到粗油提取物。

步骤4(S4)，采用分子蒸馏对所述的粗油提取物进行梯度分离纯化2～5次，得大麻全谱油；

第一次分离：蒸馏温度120±2℃～140±2℃，真空度20Pa以下，以除去残留的溶剂、低沸点杂质；第二次分离：蒸馏温度160±2℃～190±2℃，真空度20Pa以下，分离相对低沸点的大麻全谱油和高沸点的重油部分及色素等杂质，得大麻全谱油，主要包含大麻萜酚CBG、大麻二酚CBD、四氢大麻酚THC及大麻酚CBN等。

步骤5(S5)，纯化：大麻全谱油经乙醇溶解，利用层析柱进行梯度洗脱，分别收集大麻萜酚及各类大麻素；

具体来说，去除THC，分离单体(CBD、CBN、THC、CBG等单体)；将大麻油用乙醇溶解，层析柱选用十八烷基硅烷键合硅胶、大孔树脂、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚甲基丙酸酯、石墨化碳、氧化铝等作为填料，以乙醇、乙腈和水或者二氯甲烷、正己烷等其中一种或几种作为流动相进行梯度洗脱，流速230±20ml/min，检测波长设定为210nm～240nm。多种目标物质在该波长范围均有紫外吸收，分离过程中能够检测分离情况，不同时段洗脱的物质分成不同的富集区，理论上完美分离的各物质都有单一的色谱峰。

根据不同物质在色谱柱中的保留情况，调节流动性的洗脱能力，以尽量有效分离各大麻素。梯度洗脱条件如下：0.01～30分钟，流动相A、流动相B各含50％，以平衡设备；30～60分钟，流动相A的含量递增直到55％，流动相B的含量逐渐递减至45％，以去除部分杂质；60～120分钟，流动相A的含量递增直到58％，流动相B的含量逐渐递减至42％，以分离得到大麻萜酚CBG；120～160分钟，流动相A的含量递增直到60％，流动相B的含量逐渐递减至40％，以得到大麻二酚CBD；160～240分钟，流动相A的含量递增直到63％，流动相B的含量逐渐递减至37％，以分离四氢大麻酚THC；240～300分钟，流动相A的含量递增直到73％，流动相B的含量逐渐递减至27％，以分离大麻酚CBN；300～310分钟，梯度变化至洗脱后杂质的比例：流动相A的含量递增直到100％，流动相B的含量逐渐递减至0；310～340分钟，均单纯用流动相A进行洗脱，冲洗层析柱。上述含量递增或递减可以是匀速或非匀速，可根据检测的具体情况调整。收集大麻萜酚CBG、大麻二酚CBD、四氢大麻酚THC及大麻酚CBN各成分段。

步骤7，广谱油制备：去除THC部分，其它段收集液用60±5℃减压浓缩制得大麻广谱油；富集的各单一成分段，减压浓缩制得高纯度单体油。

步骤8，将浓缩后的各成分单体油用乙醇、乙腈、二氯甲烷、丙酮、丁酮、石油醚、乙醚、正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷等常温溶解，置于-4℃以下条件下进行结晶，如晶体纯度及杂质限度要求更高，可重复此操作。

实施例

步骤1，花叶预处理：将大麻花或叶或大麻种皮在自然条件下阴干、晒干或者烘干，确保其贮藏过程中不发霉、变质；

步骤2，粉筛：将干燥的大麻花或叶或大麻种皮粉碎成颗粒在10～50目；

步骤3，提取：取粉碎后物料10kg，用160目网桶盛装后加入亚临界萃取设备，泵入亚临界醋酸水溶液(pH值3～5)(预处理至温度300℃，压力15MPa)80L，循环提取，保持15分钟，得到大麻提取物。

步骤4，离心：提取液泵入接收罐，接收罐降温至60℃，采用碟式分离机离心去除药渣层及水层，得到粗油；

步骤5，分子蒸馏纯化、除杂：采用分子蒸馏进行梯度分离纯化2次，第一次(蒸馏温度130±2℃，真空度20Pa以下)，除去残留的溶剂、色素及低沸点杂质；第二次分离(蒸馏温度170±2℃，真空度20Pa以下)除去高沸点的重油部分，得大麻全谱油(主要包含大麻萜酚CBG、大麻二酚CBD、四氢大麻酚THC及大麻酚CBN等)；

步骤6，纯化：去除THC，分离单体；将大麻油用乙醇溶解，用(层析柱选用十八烷基硅烷键合硅胶作为填料)，以乙醇作为流动相A、水作为流动相B进行梯度洗脱，流速230ml/min，检测波长设定为228nm，按表1进行梯度洗脱，分离纯化。

表1：梯度洗脱条件，以下为体积比

收集大麻萜酚CBG、大麻二酚CBD、四氢大麻酚THC及大麻酚CBN各成分段。

步骤7，广谱油制备：去除THC部分，其它段收集液用60±5℃减压浓缩制得大麻广谱油；富集的各单一成分段，减压浓缩制得高纯度单体。

步骤8，将浓缩后的各成分单体油用(乙醇、乙腈、二氯甲烷、丙酮、丁酮、石油醚、乙醚、正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷等)常温溶解，置于-4℃以下条件下进行结晶，CBG晶体纯度99.78％，总收率80％。

综上所述，本发明利用亚临界醋酸水溶液(pH值3～5)萃取技术进行提取，再用分子蒸馏技术进行一步预提纯，再利用柱层析手段及重结晶工艺，使终产品纯度大幅度提高到99.5％以上，可同时应用于大麻萜酚CBG、次大麻萜酚CBGV、大麻二酚CBD、次大麻二酚CBDV、大麻酚CBN、次大麻酚CBNV、四氢大麻酚THC、次四氢大麻酚THCV、D9-THC、D8-THC、大麻环萜酚CBC、次大麻环萜酚CBCV的提取纯化。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种大麻素的提取纯化方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤1，取干燥的大麻原料粉碎，得大麻粉末；

步骤2，将所述的大麻粉末加入到亚临界萃取设备中，再泵入亚临界醋酸水溶液5～10倍量，提取，得到大麻提取液；其中，该亚临界醋酸水溶液是指将醋酸水溶液预处理至温度250～350℃，压力5MPa～25MPa的亚临界状态，pH值为3～5；

步骤3，将所述的大麻提取液降温至70℃以下，离心去除药渣层及水层，得到粗油提取物；

步骤4，分子蒸馏纯化、除杂：采用分子蒸馏对所述的粗油提取物进行梯度分离纯化2～5次，得大麻全谱油；

步骤5，纯化：所述的大麻全谱油经乙醇溶解，利用层析柱进行梯度洗脱，流速230±20ml/min，检测波长设定为210nm～240nm，分别收集大麻萜酚及其他各类大麻素。

2.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，所述的大麻原料选自花、叶或大麻种皮中的任意一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，所述的大麻粉末的颗粒在10～50目。

4.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，所述的步骤2包含2～5次提取步骤。

5.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，

步骤4的梯度分离包含：

6.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，所述的层析柱的填料选择十八烷基硅烷键合硅胶、大孔树脂、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚甲基丙酸酯、石墨化碳、氧化铝中的任意一种或任意两种以上的组合。

7.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，所述梯度洗脱的流动相选择乙醇、乙腈和水的混合物、二氯甲烷、正己烷中的一种或几种的组合。

8.如权利要求1所述的大麻素的提取纯化方法，其特征在于，步骤5中梯度洗脱分别收集的各类大麻素包含：大麻萜酚CBG、次大麻萜酚CBGV、大麻二酚CBD、次大麻二酚CBDV、大麻酚CBN、次大麻酚CBNV、四氢大麻酚THC、次四氢大麻酚THCV、D9-THC、D8-THC、大麻环萜酚CBC、次大麻环萜酚CBCV中的任意一种或几种。