工业大麻花叶提取全谱油中试工艺研究

秦 芹，彭阳志

(1.云南经济管理学院，云南 昆明 650106；2.云南麻叶生物科技有限公司，云南 昆明 675000)

工业大麻(Industrial Hemp)是指种子、茎、叶及根部中的四氢大麻酚(Tetrahydrocannabinol，THC)质量分数小于0.3%的大麻(Cannabis sativa L．)属植物[1]。2010年以来，云南省批准的工业大麻种植面积超过20万亩(1亩=667 m2)，目前已经研究培育出云麻1、2、3、4、5、6、7号和云麻杂2号、云麻杂3号共9个工业大麻品种[2]。

研究表明，工业大麻植株中含有400多种化学物质，其中有60多种大麻酚类物质(cannabonids)。酚类物质中主要有四氢大麻酚(tetrahydrocannabinol，THC)、大麻二酚(cannabidiol，CBD)、大麻酚(cannabinol，CBN)、大麻萜酚(cannabigeroil，CBG)和大麻环萜酚(cannabichromene，CBC)，以及它们的羧酸和异构体。其中，前三者的质量分数占酚类物质的90%以上[3]。工业大麻的花、叶中富含多种大麻素类成分，而大麻二酚(CBD)作为其中的主要成分也被证实在镇痛、神经系统保护、抗菌抗炎等方面的具有极高的药理研究价值和相当广阔的应用前景[4]。本试验中的全谱油是一种以云麻7号大麻花叶为原料，经过特定工艺生产出的产品，是未经过进一步提纯和分离的汉麻花叶提取物，CBD含量较高，还包含其他大麻素(如CBN、CBG、CBI、CBCVA等)、萜烯和芳香族化合物。萜烯物质具有抗炎、止痛作用。由于包含了天然大麻素的完整性，因此提取物含有少量的THC，但没有THC的致幻风险。工业大麻全谱油产品可用于作为食品添加剂或医药级原料，具有重要的工业应用前景，因此全谱油的技术升级对于产业发展有重要作用。

1 材料与方法

1.1 主要设备

超临界萃取装置，贵州航天乌江机电有限公司；分子蒸馏设备，德国VTA公司；制备色谱装置，法国诺华赛公司。

1.2 工艺路线

工业大麻花叶提取全谱油中试工艺流程见图1。

图1 工业大麻花叶提取全谱油中试工艺流程示意图

1.3 主要方法

1.3.1 超临界二氧化碳萃取

在温度、压力恒定情况下，设定萃取时间分别为1、2 h，计算浸膏中CBD、THC的萃取率。具体操作是超临界料筒内加入 900 g 原料，按要求装好料筒，萃取釜压力调至 29 MPa，温度 50 ℃；分离釜Ⅰ压力 6.8 MPa，温度 50 ℃；分离釜Ⅱ压力 5.8 MPa，温度 45 ℃，CO2流量 55 L/h，达到萃取时间后，从分离釜排出浸膏。

1.3.2 分子蒸馏

设置主蒸发器温度分别为 170 ℃ 和 180 ℃，测定两种温度下轻相质量及CBD含量。具体操作是脱蜡滤液浓缩至有流动性的膏状，进行分子蒸馏。设置进料罐温度为 80 ℃，主蒸发器温度为 170 ℃ 及 180 ℃、冷凝器温度 60 ℃、真空度 6 kPa，进料速度8～12 g/min(2～3滴/s)，收集的轻相用于制备色谱工序。

1.3.3 制备色谱

轻相每次进样量为(折纯)CBD 32 g，用m(95%乙醇)∶m(水)=71.5∶28.5的溶剂洗脱，洗脱流速 120 mL/min，收集不含THC的洗脱液。洗脱液转移至旋转蒸发器，浓缩后得全谱油。

2 结果与分析

2.1 超临界二氧化碳萃取

超临界二氧化碳萃取结果见表1、表2。

表1、表2表明，在温度、压力恒定情况下，萃取时间为 1 h 和 2 h 的CBD平均萃取率分别为99.17%、96.55%，从效率、成本和能耗的角度考虑，放大生产的萃取时间可按 1 h 进行。

表1 1 h萃取率

表2 2 h萃取率

2.2 分子蒸馏

由表3、表4可知，相同条件下，从生产效率、能耗、轻相CBD的含量上看，在主蒸发器温度为 170 ℃ 条件下，效果最佳。

表3 170 ℃ 条件下轻相重量及CBD含量

表4 180 ℃ 条件下轻相重量及CBD含量

2.3 全谱油成品图谱

经过制备色谱后脱溶的全谱油成品分析部分图谱如图2、图3。从图2、图3看出，通过制备色谱，THC去除彻底，同时CBD的损失少，确保了产品的纯度。

图2 成品的HPLC色谱图

图3 THC液浓缩浸膏的HPLC色谱图

2.4 多批全谱油成品检测数据统计

由表5可知，全谱油主要成分CBD平均质量分数为51%，整体收率(以CBD计)为72%(高于行业内60%的收率)；THC平均质量分数0.12%，低于控制标准0.3%。达到预期的中试结果，该工艺可以进行规模化生产。通过检测发现，用云麻7号生产出的全谱油还包含CBDV、CBG、CBN等多种大麻元素，且有一定的含量，具有较高应用价值。

表5 13批成品检测数据

3 结论

本次中试试验主要采用超临界二氧化碳萃取、分子蒸馏、色谱纯化等方法获得大麻全谱油。该方法环保、安全，产品纯度高(超临界萃取及脱蜡过程去除了大量杂质)，成本低(以当前的原料、辅料、能耗价格计算，直接成本约人民币3300元/kg)。整个生产过程有多个关键点需重视：一是超临界二氧化碳萃取的温度50～54 ℃、压力29.5～30.5 MPa、萃取时间 1 h、二氧化碳流量55～65 L/h;控制好以上参数，能提高萃取率。二是分子蒸馏进料罐温度为 80 ℃，主蒸发器温度为 170 ℃、冷凝器温度 60 ℃、真空 6 kPa，进料速度8～12 g/min;控制好以上参数，才能保持轻相的质量及收率。三是制备色谱段中影响全谱油成品中CBD含量及杂质的因素主要是上样时间和杂质洗脱时间。结论：1)浸膏经过冷沉可以除去大部分油脂，在低醇中溶解性比较好，可以配置高浓度的上样液上样以缩短生产周期。2)超临界提取的浸膏极性比较大，杂质很少，可以省掉杂质洗脱步骤。3)在冷沉时用高醇去除油脂可以直接在过滤完油脂后直接加水稀释过制备色谱，再进一步除油，除脂。