Tạp chí Nông nghiệp Trung Âu (Journal of Central European Agriculture) vừa công bố một nghiên cứu về việc ứng dụng tủ sấy đối lưu cưỡng bức MEMMERT Universal Oven UF260 trong quy trình chiết xuất cannabidiol từ cây gai dầu công nghiệp.

Bài viết này trình bày chi tiết các phát hiện đột phá từ quá trình chiết xuất cannabidiol từ cây gai dầu công nghiệp. Toàn văn của báo cáo nghiên cứu hiện đã được đăng tải online. Để tìm hiểu thêm về dòng Tủ sấy đa năng MEMMERT Universal Oven U, vui lòng tham khảo trang thông tin sản phẩm. Quý khách cũng có thể nhận thông tin tư vấn chuyên sâu bằng cách gửi email trực tiếp cho đội ngũ chuyên gia của MEMMERT.

Tủ sấy đa năng Universal Oven U cung cấp khả năng gia nhiệt với độ chính xác tuyệt đối, đóng vai trò then chốt trong toàn bộ hệ thống xử lý và chiết xuất. Hơn thế nữa, khả năng thực hiện quá trình khử carboxyl (decarboxylation) ngay trong tủ sấy chính là một minh chứng xuất sắc cho tính ứng dụng đa dạng và hiệu quả của thiết bị này.

Cannabidiol (CBD) là gì?

CBD là thành phần cannabinoid chủ yếu được chiết xuất từ cây gai dầu (tên khoa học là Cannabis sativa L.). Trái ngược với hợp chất Δ9-tetrahydrocannabinol (THC), CBD hoàn toàn không gây ra các tác dụng hướng thần (không gây kích thích thần kinh hay ảo giác).

Những lợi ích tuyệt vời của CBD

Tại sao CBD lại không có tác dụng hướng thần? Nguyên nhân là do cannabidiol không kích hoạt các thụ thể cannabinoid CB1 và CB2 trong não bộ. Thay vào đó, CBD được y học công nhận rộng rãi với hàng loạt đặc tính và tác dụng mang lại lợi ích lớn cho sức khỏe:

• An thần

• Chống oxy hóa

• Bảo vệ tế bào thần kinh

• Chống loạn thần

• Chống động kinh

• Giảm đau

• Chống viêm

• Chống viêm khớp

• Phục hồi tình trạng suy giảm nhận thức

• Giảm viêm (đã được chứng minh trên mô hình chuột bị tổn thương phổi cấp tính)

• Bảo vệ gan khỏi tình trạng nhiễm mỡ do lạm dụng rượu bia

• Làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường

Gai dầu, CBD và THC

CBD có mặt trong rất nhiều loài và giống cây gai dầu khác nhau. Trong cây gai dầu công nghiệp, hàm lượng THC thường rất thấp so với lượng CBD, và hai hợp chất này được tổng hợp bởi các nhóm gen hoàn toàn riêng biệt. Các nghiên cứu cho thấy chúng ta có thể chủ động kiểm soát hàm lượng CBD bằng cách chọn lọc các giống theo kiểu hóa học – ví dụ: giống loại I có hàm lượng CBD thấp, trong khi loại II và III cho hàm lượng CBD cao.

Nguồn cung cấp CBD dồi dào nhất hiện nay chính là cây gai dầu lấy sợi (C. sativa). Mặc dù mục đích trồng ban đầu chủ yếu là để sản xuất sợi, CBD lại chiếm tới 95% tổng lượng cannabinoid có trong loại cây này. Điều này mở ra những hướng ứng dụng hoàn toàn mới.

Khi một giống gai dầu đáp ứng được tiêu chí hàm lượng THC thấp nhưng lại giàu CBD và các hợp chất phenolic, giá trị ứng dụng của chúng sẽ chuyển đổi mạnh mẽ: từ việc chỉ dùng để lấy sợi, lấy hạt hay làm năng lượng sinh học sang phục vụ trực tiếp cho lĩnh vực y tế và dược phẩm.

Các phương pháp tiêu chuẩn để xác định chính xác hàm lượng CBD trong cây gai dầu là sắc ký khí và sắc ký lỏng. Nghiên cứu này đặc biệt đi sâu vào việc đo lường hàm lượng CBD và CBGA. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xác định nồng độ CBD, axit cannabidiolic (CBDA) và axit cannabigerolic (CBGA) trong các bộ phận phụ của cây gai dầu công nghiệp. Đây vốn là những phần thường bị xem là phế thải trong ngành sản xuất sợi, nhưng thực chất lại sở hữu tiềm năng to lớn để tận dụng cho các quy trình chiết xuất CBD giá trị cao.

Vật liệu và phương pháp

Thử nghiệm thực địa 

Hai giống gai dầu (Cannabis sativa L.) được lựa chọn cho nghiên cứu này bao gồm:

• Giống Finola (thuộc loại phân tính – hoa đực và hoa cái mọc trên các cây hoàn toàn riêng biệt).

• Giống Bialobrzeskie (thuộc loại đồng tính – hoa đực và hoa cái mọc chung trên cùng một cây).

Các giống cây này được gieo trồng theo từng lô quy hoạch chuyên biệt và đáp ứng tuyệt đối giới hạn nồng độ THC dưới 0.2% theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Liên minh Châu Âu (EU). Bên cạnh đó, để đảm bảo tính khách quan cho nghiên cứu, các nhà khoa học cũng đã công bố đầy đủ các dữ liệu về điều kiện thời tiết, khí hậu (dữ liệu khí tượng) trong suốt quá trình cây sinh trưởng và phát triển.

Một nửa diện tích của mỗi lô trồng (tương đương 6m2) được chỉ định thu hoạch ở giai đoạn cây gai dầu nở hoa rộ, trong khi nửa còn lại được lấy mẫu vào giai đoạn cây chín. Các mẫu vật sau đó được phân loại kỹ lưỡng thành lá, rễ, thân và cụm hoa/hạt. Hàm lượng chất khô của sinh khối được xác định chuẩn xác thông qua phương pháp sấy tủ ở nhiệt độ 135°C trong vòng 2 giờ. Tìm hiểu thêm về các dòng tủ sấy và tủ gia nhiệt tại đây. Chúng tôi cung cấp danh mục thiết bị đa dạng, bao gồm: tủ sấy chân không, tủ sấy đa năng, tủ sấy phòng sạch, tủ sấy paraffin và nhiều thiết bị chuyên dụng khác.

Chuẩn bị mẫu cho phân tích HPLC

Để phục vụ cho khâu phân tích HPLC, mẫu được thu thập từ 30 cây trên mỗi lô. Đọc thêm về phương pháp phân tích HPLC là gì tại đây. Các cây được lấy ngẫu nhiên trong giai đoạn ra hoa. Sau khi đo đạc chiều cao tổng thể, mẫu cây được phân tách thành các bộ phận riêng biệt: cụm hoa, thân, lá và rễ.

Đội ngũ nghiên cứu tiến hành cắt các bộ phận của cây thành từng đoạn ngắn 1 cm và trộn đều. Một mẫu đại diện với trọng lượng 150g sẽ được trích ra để đem đi cấp đông sâu và đông khô (lyophilised) ở nhiệt độ -50°C. Riêng đối với hạt, quá trình lấy mẫu được thực hiện ở giai đoạn trưởng thành hoàn toàn. Vật liệu hạt cũng trải qua quy trình cấp đông và đông khô ở -50 °C, phần vật chất khô sau đó được bảo quản nghiêm ngặt trong tủ đông ở mức -18 °C.

Ở bước tiếp theo, vật liệu đông khô được nghiền mịn. Một phần của mẫu nghiền này sẽ được trích ly với 3ml dung môi ethylacetate, sử dụng thiết bị bể ổn nhiệt (water bath) hoạt động liên tục trong 30 phút ở mức nhiệt lý tưởng 40°C.

Sau quá trình ly tâm (ở lực ly tâm 1800g trong khoảng thời gian 10 phút), phần cặn lắng được khuấy đều vào dung môi thêm hai lần nữa. Toàn bộ phần dịch nổi (supernatant) được thu gom chung lại, tiến hành làm bay hơi dung môi ethylacetate, và phần cặn còn lại cuối cùng được hòa tan hoàn toàn trong methanol.

Quá trình khử carboxyl bằng Tủ sấy đa năng Memmert Universal Oven U

Bước sang giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu tiến hành xử lý mẫu. Tại đây, công đoạn gia nhiệt cho các chiết xuất gai dầu đòi hỏi sự hỗ trợ của các thiết bị phòng thí nghiệm chuyên dụng – những thiết bị được đánh giá cao bởi sự chuẩn xác, khả năng kiểm soát thông số ưu việt và độ tin cậy vận hành tuyệt đối.

Những tính năng kỹ thuật nổi bật của dòng thiết bị này bao gồm:

• Phạm vi nhiệt độ: Hoạt động mạnh mẽ và ổn định lên đến mức +300 °C.

• Đa dạng dung tích: Cung cấp 9 kích cỡ model khác nhau (thể tích khoang linh hoạt từ 32 đến 1060 lít), phù hợp cho mọi quy mô thử nghiệm.

• Hệ điều khiển thông minh: Tùy chọn 2 biến thể màn hình điều khiển cao cấp là SingleDISPLAY và TwinDISPLAY.

• Công nghệ luân chuyển khí: Cung cấp tùy chọn công nghệ khí động học với đối lưu tự nhiên (N – Natural convection) hoặc đối lưu cưỡng bức (F – Forced air circulation), giúp tối ưu hóa Độ đồng đều nhiệt độ trong suốt chu trình sấy.

Phân tích HPLC

Kết quả

“Hàm lượng cannabidiol trung bình trong cây gai dầu (C. sativa) tính theo mg/kg chất khô (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) vào năm 2012. Nguồn: Tạp chí Nông nghiệp Trung Âu (Journal of Central European Agriculture).”

Năng suất chất khô và tiềm năng sản xuất CBD của hai giống cây gai dầu (trung bình ± độ lệch chuẩn). Nguồn: Tạp chí Nông nghiệp Trung Âu.

Sự khác biệt giữa các năm về hàm lượng CBD ở các bộ phận khác nhau của cây gai dầu giống Bialobrzeskie (trung bình ± độ lệch chuẩn). Các chữ cái nhỏ khác nhau (a – b) biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P <0,05) giữa các năm ở từng bộ phận của cây. Trích dẫn từ Tạp chí Nông nghiệp Trung Âu.

Sự thay đổi hàm lượng CBD, CBDA và CBGA sau khi gia nhiệt các chất chiết xuất từ ​​nguyên liệu cây gai dầu năm 2012 (tính theo % so với hàm lượng ban đầu). Nguồn: Tạp chí Nông nghiệp Trung Âu.