Für die Extraktion von Cannabidiol (CBD) sind präzise abgestimmte Verfahren notwendig, um eine hohe Reinheit, Produktsicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Dabei spielen mehrere Faktoren eine entscheidende Rolle:

Das Lösungsmittel beeinflusst die Qualität des Extrakts und mögliche Rückstände, während die Skalierbarkeit des Verfahrens die industrielle Umsetzbarkeit entscheidet. Außerdem ist die Zielsetzung ein zentraler Aspekt, da sich die Anforderungen je nach Endprodukt unterscheiden.

Im Folgenden werden verschiedene Verfahren dargestellt, die sich gut für die CBD-Extraktion eignen.

Unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen besitzt CO₂ sowohl flüssige als auch gasförmige Eigenschaften. In diesem Zustand dient es als Lösungsmittel und kann Cannabinoide effektiv aus dem Pflanzenmaterial lösen. Bei dem Verfahren können die Extraktionsparameter präzise gesteuert werden, was zu hochreinen und qualitativ hochwertigen CBD-Extrakten führt. Außerdem verbleiben keine Lösungsmittelrückstände im Endprodukt. Durch die niedrigen Temperaturen werden auch empfindliche Verbindungen wie Terpene bewahrt, was zu einem volleren Spektrum an Pflanzenstoffen im Extrakt führt.

Im Gegensatz zu CO₂ extrahiert Alkohol sowohl polare als auch unpolare chemische Bindungen, somit extrahiert Alkohol mehr Substanzen als CO₂. Besonders für Hanfpflanzen, die eine sehr breite Palette an verschiedenen Substanzen enthalten, eignet sich die Alkohol-Extraktion sehr gut, da sie komplexere Extrakte bietet.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Alkohol Extraktion ist die Veresterung von organischen Säuren. Die Veresterung erfolgt, wenn organische Säuren (z. B. CBDa und andere Säureformen von Cannabinoiden) mit Alkohol reagieren. Produzierte Ester sind in Wasser löslich und dadurch kann der menschliche Körper das Extrakt leichter absorbieren. Durch Alkohl extrahiertes CBD ist mehr bioverfügbar und hat damit ein höheres medizinisches Potential.

Es gibt viele Unterschiede zwischen den Kohlendioxid- und Alkoholextrakten bezüglich Polarität, Bioverfügbarkeit und Esterbildung.

Polarität und Extraktionsspektrum

• Alkohol ist ein Lösungsmittel, das sowohl polare als auch unpolare chemische Verbindungen extrahiert.
• CO₂ extrahiert nur unpolare chemische Verbindungen
• Alkohol extrahiert dadurch mehr Substanzen als CO₂, was zu komplexeren Extrakten führt

Bioverfügbarkeit und Löslichkeit

• Alkoholextrakte enthalten sowohl wasserlösliche als auch öllösliche Substanzen, wodurch sie für den Körper besser aufnehmbar sind
• CO₂-Extrakte sind nicht wasserlöslich, was die Bioverfügbarkeit einschränkt
• Der Körper besteht zu 70% aus Wasser, daher müssen unpolare Öle erst verdaut werden
• Während der Verdauung werden viele aktive Bestandteile abgebaut

Vielfalt der extrahierten Substanzen

• Alkohol extrahiert eine breite Palette von nützlichen Pflanzenstoffen:
• Wasserlösliche Substanzen, Polysaccharide, verschiedene Öle, Carbonsäuren
• Bewahrt die ursprüngliche chemische Zusammensetzung der Pflanze
• Löst wasser- und öllösliche Chemikalien auf
• CO₂-Extraktion führt zu einer begrenzten Pflanzenextraktion, da nur lipophile Stoffe extrahiert werden

Bedeutung der Esterbildung bei der Alkoholextraktion

• Esterbildung tritt auf, wenn sich organische Säure mit Alkohol verbindet
• Vorteil: Carbonsäuren werden durch Veresterung wasserlöslicher und bioverfügbarer [57]

Für die Extraktion wird Butangas verwendet, das nicht nur Cannabinoide löst, sondern auch Terpene, Lipide und Wachse. Die Verwendung von Butan für die CBD-Extraktion ist eine der schnellsten und effizientesten Methoden und es trägt dazu bei, die verschiedenen Wirkstoffe, die Beschaffenheit und das Aroma des CBD zu erhalten. Besonders gut eignet es sich für die Herstellung von CBD-Destillaten. Im Endprodukt können noch Spuren von Butan enthalten sein, aber die verbleidenden Mengen sind so gering, dass sie kein Gesundheitsrisiko darstellen. [58]

Terpenverlust und Aroma

• CO₂ ist ein aggressives Lösungsmittel, was zu einem hohen Terpenverlust führt. Dadurch schmecken und riechen CO₂-Extrakte oft sehr ähnlich
• Im CO₂-Extrakt verbleiben hauptsächlich Humulene und Limonene, die ein zitroniges und hopfenartiges Aroma erzeugen
• Um eine größere Aromavielfalt zu erreichen, müssen Terpene nachträgich hinzugefügt werden
• BHO (Butanextraktion) erhählt das ursprüngliche Terpenprofil der Pfalnze und bewahrt deren individuellen Geschmack

Wirkstoffgehalt (THC-Konzentration)

• BHO-Extrakte erhalten höhere THC-Werte von 60-90%
• CO₂-Extrakte erreichen in der Regel nur 50-75%

Sicherheit von Butan-Extrakten

• Butan ist weniger giftig, als oft angenommen wird
• Bei professionell hergestellten Extrakten sind keine Butan-Rückstände mehr vorhanden [59]

Die Ultraschallextraktion ist eine sehr effiziente Methode zur Gewinnung von Cannabidiol. Die Ultraschallwellen brechen die Zellstrukturen des Pflanzenmaterials auf, was die Freisetzung von bioaktiven Verbindungen wie CBD erleichtert. Diese Methode zeichnet sich durch ihre Effizienz aus, im Vergleich mit anderen Verfahren ist ihre Extraktionszeit erheblich kürzer. Außerdem ist die Ausbeute sehr hoch und durch die niedrigen Temperaturen bleiben auch temperaturempfindliche Verbindungen wie Terpene erhalten. [60]

Die Perkolation ist für die CBD-Extraktion nicht geeignet, da dafür meist Ethanol-Wasser-Gemische verwendet werden und Cannabinoide unpolar sind, was die Extraktion ineffizient macht. Außerdem ist das Verfahren für die Anforderungen moderner CBD-Produktion nicht skalierbar.

Die Mazeration erfolgt bei Raumtemperatur in einem nicht fließenden Lösungsmittel. Es können Einzel- oder Wiederholungsextraktionen von festen Stoffen mit einem vorgeschriebenen Zerkleinerungsgrad durchgeführt werden. Das Extraktionsmaterial, das mit dem Lösungsmittel vermischt ist, bleibt mehrere Tage in geschlossenen, lichtgeschützten Behältern. Dann wird die Lösung geklärt, gepresst und mindestens acht Tage stehen gelassen. Die überstehende Lösung wir dann erneut gefiltert. Die auf diese Weise gewonnen Extraktionsflüssigkeiten werden als Mazerate bezeichnet.

CBD liegt in der Pflanze als Carbonsäure (CBDA) vor, einem sogenannten inaktiven Inhaltsstoff. Die Umwandlung von CBDA in das pharmakologisch wirksamere CBD wird Decarboxylierung genannt. Dabei wird durch Erhitzen oder durch enzymatische Katalyse aus dem CBDA ein Kohlenstoffdioxid-Molekül abgespalten.

Allgemein gilt, je höher die Temperatur, desto schneller die Decarboxylierung. Bei einer Temperatur von 210°C können fast 100% der Substanz innerhalb weniger Sekunden umgewandelt werden. Dies kann aber auf Kosten der Terpene gehen, die auch ihren Teil zur pharmakologischen Wirkung von Cannabis beitragen. [61]