大麻CBD提取工艺综述

汪 宸，张福顺，2

(1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080； 2.农业农村部甜菜品质监督检验测试中心，哈尔滨 150080)

0 前言

近年来大麻产品热度大增，经研究表明[1]，大麻含有的化学成分多达400多 种，其中最受人熟知的是四氢大麻酚(Tetrahydrocannabinol，以下简称THC)，也就是毒品的主要成分，其中还含有大麻素类物质为大麻二酚(CBD)、和大麻酚(Cannabinol，以下简称CBN)等。根据大麻中THC的含量不同可分为工业大麻和大麻。工业大麻的THC<0.3%，是古老纤维制品的原材料；毒品大麻的THC>0.5%，其粗加工产品一旦被人体吸收后，将有致瘾性，多国已将其划入违禁品名单中。

随着各国对大麻二酚的深入研究，大麻二酚展现了抗惊厥、癫痫、焦虑、抗菌抗炎、抗麻醉和神经系统保护的药理药学功效。其在缓解癫痫症状方面具有优势，且癫痫症状对现如今的治疗手段具有极高的抗性，大麻提取物新药的面世，将给患有神经系统疾病的孩子与父母带来新的希望[2]。同时，大麻二酚可以有效地消除四氢大麻酚对人体神经系统的影响，被称为“反毒品化合物”(anti-marijuanacompound)[3]。本文结合国内外多种提取方法进行总结，供同行参考。

1 提取工艺

国内外已经研究出多种大麻二酚提取方法，美国已有六项提取专利，常见的提取方法有乙醇、超临界流体提取、超声波辅助提取等[4]。现如今越来越多的工艺优化与创新被应用于大麻二酚的提取，主要从提取溶剂、工艺、材料等方面提高大麻二酚的产量。由图1可直观看出各种工艺的对比情况。

1.1 浸渍法+膜分离技术

在浸渍法的基础上，采用膜分离技术对提取的产物进行提纯，以此获得高含量的CBD提取物。郑玲[5]将处理过的工业大麻放入甲醇中进行50℃热回流5 h，获得甲醇浓缩膏，后加入纯化水以沉淀CBD，放置在5～10℃的冷库24 h后进行离心分离，所得固体溶解在甲醇(1∶5，w/v)中过滤，并用膜分离设备去除杂质，将150～600 D段浓缩。将150～600 D段产物浓缩成较粘稠状，边加入纯水边搅拌直至晶体析出。将结晶液放置于5～10℃的冷库中24 h，后用压滤机进行固液分离。固体在真空干燥箱干燥后，得到褐色粉末状CBD粗品，含量大于65%。

在获得大麻二酚粗品后，可利用新型提纯方法——膜分离技术进行提纯。膜分离系统相较于传统的树脂分离系统，具有得率高、成本低、能耗低、环保、 便于操作等优势。

1.2 超声波辅助提取法

高宝昌[6]等人利用料液比为1∶20的无水乙醇作为提取剂，放入大麻样品充分搅拌后静止12 h后，利用超声提取15 min，从而得到CBD提取物。经过实验数据表明，提取3次可以充分提取大麻叶中的大麻二酚。

1.3 回流热提取法

高哲、张志军[7]等人将火麻叶在60℃烘干至恒重，利用高速多功能粉碎机粉碎为粒径20目叶粉，加入料液比1∶15的正己烷作为提取溶剂，在温度80℃利用热回流技术提取3 h，将产物进行冷却抽滤，滤液在40℃下旋蒸浓缩获得浸膏，浸膏得率为5.24%，浸膏中大麻二酚含量为46.16 mg/g。

1.4 超临界流体萃取法

超临界二氧化碳是一种不易燃、无毒、可广泛获得且易于回收的传统萃取溶剂的替代品。张旭[8]等人取汉麻鲜叶在40℃环境下烘干，粉碎成50目粉末，置于萃取釜中，萃取釜压力固定为30 MPa，分离釜压力为6 MPa，CO2流速保持12 L/h不变，萃取温度45℃最佳，萃取70 min，夹带剂用量300 ml，采用预浸-动态萃取方式萃取3次。

在大麻产品生产中往往产生大量废料，高达33%的大麻会以粉尘的形式流失，废料的处理成为难题。处理的好坏直接影响经济效益，目前发现了从大麻废料中有效提取CBD的方法。在工业加工设施不同部分的大麻纤维废渣内含有不同成分的亲脂性物质，其中部分可提取为CBD。Thomas M. Attard[9]将100 g磨碎的大麻粉放入500 cm3的提取容器中，并将其连入提取系统中。将萃取器加热至35℃～65℃之间，稳定5 min，利用内部泵加压(80 bar至400 bar)且自动背压调节器(ABPR)维持系统压力。整套系统以动态模式运行，含有脂质的二氧化碳以35 g/min的流速流入收集容器，萃取时间4 h。当萃取结束时，仪器减压15 min-75 min，具体时间根据施加的压力决定。提取物用100 ml的DCM冲洗两次来收集亲脂性物质，后将DCM溶液通过滤纸，以重新溶解滤纸上发现的任何亲脂性物质。利用真空干燥，称取粗亲脂性物质产品并从中提纯CBD。

1.5 离子液体提取法

Changyong Cai[10]认为离子液体可替代溶剂进行大麻二酚的提取。离子液体可作为提取过程中的促进剂、稳定剂和萃取剂。大麻二酚可由大麻二酚酸(CBDA)通过脱羧转化而成，离子液体可加速反应的发生，且提高反应的稳定程度。通过实验得出1-己基-3-甲基咪唑双酰亚胺(三氟甲基磺酰基)为最佳提取剂。在液固比为25∶1、提取时间为50 min、提取温度为60℃时，提取得率最高，为7.23 mg/g，远高于用甲醇提取的4.56 mg/g。

1.6 酶解法

吴俊锋，杨晓泉[11]使用的酶是复合植物水解酶和酸性蛋白酶复合物。将火麻叶置于100℃烘箱中加热2 h，冷却后加入复合植物水解酶和酸性蛋白酶复合物，在摇床内水解1 h，再加入正己烷作为萃取剂并置于搅拌器中(转速1 000 r/min)搅拌3 h。待沉淀后利用旋蒸操作去除溶剂，剩余油状物加入1∶5甲醇置于-40℃的冰箱进行冬化处理1 h。在-6℃条件下离心获取上清液，在其加入10%的活性炭进行脱色处理30 min。滤液再次进行旋蒸即可得到含有大麻二酚的浸膏。将浸膏中加入氯仿溶解，在功率150 w、温度25℃的超声浴中超声5 min后过0.22 μm的有机膜，可得大麻二酚。在此工艺条件下，浸膏得率达到5.40%，大麻二酚含量为56.11 mg/g。

1.7 加压热水萃取法

Yannick Nuapia[12]等人认为加压热水提取(PHWE)已被证明是从植物材料中回收极性和半极性生物活性化合物的一种极好方法。他们将种子在50℃烘干4 h直至含水量为5.5%-7.9%，然后压成粉末。将粉末与提取剂乙醇混合，待溶解后放置水浴加压加热萃取45 min，提取温度为160℃。所得CBD含量大于THC和CBN含量，且效率更高，更环保。

2 应用情况

国人对大麻的态度一直是深恶痛觉，主要原因是其对大麻的误解。工业大麻不但对人体无害，反而存在大量对人体有益物质。我国云南省公安厅根据联合国公约和我国禁毒法律法规，明确了工业大麻在我国种植和利用的合法性[13]。大麻二酚(CBD)在食品、日用品、药品等多领域具有广泛用途，经济价值极高[14]。

2019年，随着国内对工业大麻的普及力度加大，越来越多的化妆品牌开始开发含有大麻二酚的化妆品，2019年因此被称为中国工业大麻化妆品科普元年[15]。夏日防晒一直是人们广泛关注的问题。经研究表明，在紫外线照射后，CBD对角质细胞和黑素细胞的存活具有保护作用。因此将CBD作为防晒霜的有益添加剂，可能比单独使用防晒霜提供更好的保护[16]。因2020年新冠疫情的爆发，迫使大家长时间的佩戴口罩。长时间的佩戴口罩造成面部皮肤出现勒痕和局部湿热而出现的痘痘、面色不均等问题。含有CBD的化妆品通过特有的修复、抗氧化等功效，有效改善“口罩脸”问题[17]。且在国外临床研究中，他们认为大麻二酚在人体内的相对安全性，有望成为治疗新冠病情的候选药物之一[18]。虽然研究已经表明CBD在治疗各种皮肤病方面可能有潜力，但我们仍然需要保持谨慎。许多可用的数据是临床的，缺乏可靠、随机、双盲研究的支持。尽管其具有令人兴奋的潜力，但我们仍有许多关于CBD的未知[19]。

目前我国流行的含有CBD的化妆品多数为中高端国际品牌，昂贵的价格并不能被大众广泛接受且使用，这给我国本土化妆品牌留下了很大的空间市场[20]。但是国内搜索平台关键词的限制，普通人很难在网上了解更多对工业大麻化妆品的信息，且消费者对工业大麻化妆品的认可与接受度也处于朦胧状态。工业大麻同时应用于药品制作，应进行药品分析评估与质量控制，同时给予大众对此类产品的广泛宣传与教育，让消费者相信并使用[21]。

我国作为人口大国、领土大国，拥有海量的市场与广袤的种植面积，中国已经成为全球主要的工业大麻种植区之一。中国的工业大麻种植者、投资者、加工企业等应时刻关注并了解国内外的法律法规的监管，在合法的情况下，开发出更多含有CBD的工业大麻产品，以此提高工业大麻产品的国际竞争力[22]。

3 展望

国内外已经探索多种大麻CBD的提取工艺与优化方式，但是在例如原材料选择、溶剂选择等方面还有进步的空间。

大麻CBD的产量决定性的因素应包括其本身，在原材料选取时，选择富含CBD成分的大麻品种非常关键。查阅文献得知，张军[23]等人利用种子的浸泡催芽技术与调配播种时营养土的成分，成功培育出一种CBD含量高达20%的新品种大麻。近些年提取的大麻品种CBD含量较低且提取成本较高，这些新品种的大麻面世为大麻的种植水平以及经济水平得到大幅度的提升。

根据对未来世界发展的考虑，各行业都在积极的寻找绿色产品与技术，能够代替传统产品和技术带来的环境污染。现在已经发现的绿色方案是用超临界CO2萃取方法[24]。该方法避免使用有机溶剂，采用对环境无害的CO2作为萃取流体，且在使用后能够被再次利用，实现了可持续发展的理念。在工艺的进一步发展下，已经能够生产高纯度的大麻二酚产品。

大麻中含有大量的有机成分，包括各种脂肪酸和蛋白质。不同的在工业大麻产品中含有CBD和大麻籽油，近些年这类产品备受消费者喜爱。它们都作为大麻提取物产品，难以区分，现发现抗氧化活性可作为区分CBD和大麻籽油的重要标志[25]。

大麻二酚酸暴露在热、光和氧气中会加速脱羧变成大麻二酚[26]。脱羧过程中会损失了萜烯或萜类化合物，即具有异戊二烯结构重复单元的大麻植物的挥发性成分，这些化合物不是大麻独有的它们与大麻素的协同作用，通常被称为环境效应，增强了大麻中发现的大麻素的有效性，是一个有前途的新研究领域。

不同的大麻提取工艺可能对提取物的分布造成变化。在提取过程中，蒸发加热和氧气的同时存在，或发生化学反应，极大地改变了最终的产物分布，因此必须在未来的产品加工中仔细考虑并标准化[27]。在此之外，不同的PH值条件下进行提取，或许造成提取物的纯度达不到标准要求；且不同的加工工艺所得到的产品，其抗氧化活性也可能具有不同的表现。

4 结语

目前关于大麻二酚提取技术的研究相当多，也侧面反应了市场的火爆。但是酚类物质组分的复杂性和结构的不稳定性，提取技术还是存在不少难点[28]。多数国家已经掌握了多种提取方法，提取效率也不尽相同，大部分学者对各种工方法进行工艺优化，从溶剂选择到提取时间都进行了详细的研究。随着研究深入与时代发展，大家的研究方向逐渐从追求产量最大化到寻找一种绿色工艺，具有操作简单、省时省力、有机溶剂用量少、对实验人员伤害小、环境污染小等优点，具有进一步优化的潜力[29]。因此，未来的研究中心应着重于以下三个方面：①利用现有的研究成果基础上，对原材料来源、原材料粗加工细加工、提取液的选择与配比，考虑多种提取工艺的优势结合。②进行提取物的物质分析，确保其纯度与品质。③进一步开发研究绿色工艺，对传统工艺的传承与创新，在未来实现高效绿色的操作模式。