公司新闻
公司新闻

看层析界的大神如何从大麻植物中获取高纯度CBD

发布时间2019-10-16        浏览次数:89

    关于CBD的提取你了解多少呢?下面,随小编一起来看看层析界的大神如何从大麻植物中获取高纯度CBD的吧!
    大麻二酚(cannabidiol,CBD)可用于治疗多种病症及缓解疼痛。zui近,FDA批准了一种高纯度CBD制剂(Epidiolex)用于治疗癫痫。从大麻植物中提取的CBD粗提物含有大量其它物质,包括精神活性物质四氢大麻酚(tetrahydrocannabinol,THC),由于THC在大多数国家是受管控的,因此纯化CBD时必须要求将THC降低至100-1000 ppm。传统的CBD纯化方法,即单柱层析,是以牺牲CBD收率为代价将THC含量降低至该水平的,浪费了大量目标产物。通过Multi-columnCounter-current Solvent Gradient Purification(MCSGP,多柱逆流溶剂梯度纯化)可有效解决该问题,能够分离出高纯度、高收率、高产量的目标产物,且纯化效率显著优于单柱层析。
    在大麻二酚(CBD)的生产中,THC及其它植物性杂质(如蜡质和色素)很难去除,需要经过一系列的预处理和纯化步骤,才能从大麻中提取获得高纯度、低THC含量的CBD产品。
    从大麻提取物中纯化CBD需要进行预处理,包括植物的粉碎、干燥、CO2提取、脱羧和蒸馏、层析和结晶。为了将大麻相关杂质(主要是THC)降低至100ppm,必须采用层析方法。提取物中的蜡质和其它杂质会对层析填料造成污染,所以必须在层析之前通过预处理将这些杂质去除干净。大麻素类物质的水溶性较差,需要采用反相层析进行纯化,相关工艺的有机溶剂用量很大。一些杂质与CBD产品出峰有重叠部分,分离具有挑战性。采用单柱层析,需要在纯度和收率之间做出权衡,两者此消彼长,若要获得高纯度的CBD,通常收率都很低。如何在获得高纯度的产品的同时,保证高收率,是该工艺所面临的难点。
    MCSGP原理
    Multi-columnCounter-current Solvent Gradient Purification(MCSGP)是采用双柱进行连续纯化,可以解决单柱层析时纯度和收率无法同时保证的问题。
    采用MCSGP,可将含有不纯组分的产品回收再纯化, 进行循环式的层析操作,从而zui大限度地提纯产品, 使得纯度和收率二者兼得。
    传统单柱层析(左):重叠组分被舍弃;
    MCSGP(右):重叠组分被在线回收,再次纯化
    材料和方法
    工艺步骤:大麻是在室内受控环境下生长的,需对大麻进行采摘、干燥、预处理和纯化。
    CBD工艺步骤
    层析样品:层析的上样样品是蒸馏液和甲醇的混合物,CBD纯度为85.2%,浓度为250 g/L。该结果通过Agilent 1100型高效液相,采用C8反相柱测得,测定波长为230 nm,标准进样量为10 μL。经测定,上样样品中的THC含量为4.8%(48,000 ppm)。
    层析纯化:同时采用单柱层析和双柱MCSGP纯化CBD,测定280 nm处紫外吸收值。层析柱内径10 mm,柱床高度150 mm,柱床体积11.9 mL,装填介质为C18反相填料。每次上样体积为0.37 mL。以70% B进行等度洗脱,洗脱流速305 cm/h(即4 mL/min),洗脱时长90 min。洗脱完毕后进行层析柱清洗。所有操作均在室温(25℃±3℃)进行。该条件下,层析柱的反压为50 bar。
    单柱层析结果
    层析过程图谱见下图。分段收集洗脱产物,并进行液相分析。
    C18纯化CBD过程图谱,显示UV280 nm、CBD浓度、THC含量(THC含量在10min左右开始显著升高)
    层析过程图谱局部放大,显示目标物(CBD)和主要杂质浓度
    MCSGP设计
    MCSGP采用与单柱工艺相同的层析柱、溶剂及基本工艺参数。
    STEP 1:根据分段收集及液相分析结果,对单柱层析图谱进行区域划分设计。
    单柱层析图谱进行区域划分设计
    A:CBD浓度2.7 g/L(2,000 mAU)时开始进行回收(recycle);
    B:CBD浓度13.3 g/L(10,000 mAU)时开始收集目标产物(product);
    C:紫外值降低至zui大峰值90%时结束收集目标产物,并再次开始回收;
    D:6 min后,结束回收。
    STEP2:设定层析柱规格及上样量。MCSGP所用2根层析柱的规格与单柱层析完全相同。
    STEP3:设定基本工艺参数。MCSGP基本工艺参数与单柱层析完全相同。
    STEP4:设定cycle次数,MCSGP向导软件自动显示上样总量,自动生成StartUP及ShutDown方法。如因环境条件(温度等)造成出峰漂移等,可选择开启MControl过程控制功能,保证工艺稳定性。
    MCSGP向导软件可自动计算回收阶段的在线稀参数,并可显示所需进料的总体积、溶剂和运行时间等。
    MCSGP操作
    为了优化MCSGP工艺,在不同的操作条件下进行了多次运行,对产品洗脱区和回收区的划分进行了细微调整,zui终确定出zui佳条件,并以该条件运行MCSGP。图8显示了zui终用于CBD纯化的MCSGP运行图谱,总计运行了8个cycle,由图可见cycle重现性良好。
    各cycle重叠性良好,表明MCSGP功能运行稳定,各cycle的产率、产品浓度及纯度均保持稳定。保留时间和峰形的变化由MControl自动补偿,MControl根据紫外线阈值启动CBD收集,当紫外值降低至zui大峰值90%时结束收集。
    使用分析液相测定MCSGP每个cycle洗脱产物(2个/cycle,每柱各1个)的纯度和产物浓度。图10显示,CBD产品的纯度大于99.5%。
    MCSGP纯化所得CBD液相分析图谱
    单柱层析与MCSGP的对比
    从收率、纯度、产率、产品浓度和溶剂消耗等方面对单柱层析和双柱MCSGP进行了计算和比较,MCSGP在各方面均表现出明显优势。
    纯度 - 收率曲线
    上图为单柱层析与MCSGP收率对比图。已规定zui大THC含量为100 ppm,在这一水平,单柱层析的CBD收率仅为52%,而MCSGP的CBD收率为94%,比单柱层析高出80%。
    纯度 - 产率曲线
    MCSGP可用于不同工艺要求。如果对目标产品的纯度要求并不高,采用MCSGP可使产率进一步提高。比如某企业要求THC含量上限为1000 ppm时,收率水平不得低于85%,用MCSGP代替单柱层析后,产率由原来的8 g/L/h提高到了60 g/L/h以上。而另一工艺情况为,当从单柱层析转换为MCSGP时,保持产率不变,杂质THC含量可从1000 ppm降低至100 ppm。见上图纯度 - 产率曲线。
    上图显示了单柱层析和MCSGP的溶剂消耗对比。在要求THCzui大含量为1000 ppm时,MCSGP可使溶剂消耗量降低30%。单柱层析的溶剂消耗量为每mL上样样品消耗95 mL溶剂,而MCSGP的溶剂消耗量仅为每mL上样样品消耗65 mL溶剂。
    总结:
    与单柱层析相比,MCSGP在大麻二酚(CBD)的纯化和杂质THC的去除方面具有明显优势。主要包括:
    1、在THC含量要求100 ppm时,MCSGP可使CBD收率提高80%左右;
    2、在THC含量要求1000 ppm时,MCSGP可使产率提高7.5倍左右;
    3、在THC含量要求1000 ppm时,MCSGP可使溶剂消耗量降低30%。
    溶剂消耗量的减少可显著降低溶剂采购成本、溶剂再生/处理成本,并减少制备和储存溶剂所需的占地面积。
    MCSGP的每个cycle仅收集2次(per cycle / per switch),而单柱层析过程的各组分需要分段收集、送检,因此采用MCSGP,可使HPLC检验工作量显著降低。
    通过MCSGP提高产率,可应用于多种生产方式:
    1、可采用更小规格的层析柱,在相同的时间内,完成与单柱层析相同的生产任务;
    2、可采用与单柱层析相同规格的层析柱,在更短的时间内完成生产任务;
    3、层析介质体积相同时,可在相同时间内获得更多的产品。
    层析系统介绍
    Contichrom HPLC:Contichrom HPLC是一套多用途的制备型实验室级层析系统,可运行多种单柱和双柱模式。ChromIQ是Contichrom系统的操作软件,其中包括MCSGP向导功能。
    EcoPrime Twin HPLC :EcoPrime Twin HPLC为生产型连续流层析系统,可在GMP条件下运行MCSGP功能,满足MCSGP工艺的有效线性放大。





                                               (本文内容来源于网络,如有侵权请联系我们删除)