Hot-Melt-Extrusion zur Decarboxylierung von CBD
Hot-Melt-Extrusion zur Decarboxylierung und Formulierung von CBD aus Hanfblättern
Studienaufbau
- Ziel: Wie wirkt sich die Hot-Melt-Extrusion auf die Decarboxylierung von CBDA zu CBD in Hanfblättern aus?; CBD-Konzentration in verarbeiteten Hanfblättern erhöhen, THC-Konzentration senken, bioaktiven Eigenschaften (Antioxidantien, Phenole, Flavonoide) verbessern
- Material: Hanfblätter (Cannabis sativa L.), Formulierungen mit Ascorbinsäure (AA) und Ascorbylpalmitat (AP)
- Verfahren: Hot-Melt-Extrusion
In einer experimentellen Studie wurde untersucht, wie sich die Hot-Melt-Extrusion (HME) auf die Decarboxylierung von CBDA zu CBD sowie auf den Schutz bioaktiver Verbindungen in Hanfblättern auswirkt. Schwerpunkt war die Optimierung biopolymergestützter Formulierungen hinsichtlich CBD-Ausbeute, THC-Reduktion und antioxidativem Potenzial unter definierten thermischen Bedingungen.
Prozessparameter
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Parameter |
Wert/Angabe |
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Temperaturzonen |
80°C – 120°C |
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Feuchtigkeit |
Ca. 20% während Extrusion |
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Extrusionsdauer |
Kurz (Minutenbereich) |
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Schraubentyp |
Doppelschnecke, hohe Scherkräfte |
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Kühlungsphase |
Trocknung bei 50°C (24h) |
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Additive |
Ascorbinsäure (AA) und Ascorbylpalmitat (AP), als Biopolymere verwendet
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Formulierungsvarianten
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Formulierung |
Mischungsverhältnis |
Prozess |
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F0 |
Frische Blätter 100% |
Keine Extrusion |
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F1 |
F0 80% + Ascorbinsäure 20% (w/w) |
Erstextrusion |
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F2 |
F0 80% + Ascorbinpalmitat 20% (w/w) |
Erstextrusion |
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F3 |
Extrudierte Blätter 100% (Ohne Polymer) |
Extrusion ohne Polymer |
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F4 |
F3 80% + Ascorbinsäure 20% (w/w) |
Zweitextrusion |
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F5 |
F3 80% + Ascorbinpalmitat 20% (w/w) |
Zweitextrusion |
Ergebnisse: Wirkstoffveränderung
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Formulierung |
CBD |
CBDA |
THC |
THCA |
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F0 (roh) |
737 |
6 023 |
4 751 |
4 389 |
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F2 (HME + AP) |
2 800 |
1 281 |
2 249 |
533 |
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F5 (Doppel-HME + AP) |
2 451 |
749 |
2 246 |
284 |
- CBD-Gehalt wurde fast vervierfacht
- THC reduzierte sich um ca. 50% durch HME
Weitere Inhaltsstoffanalysen
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Parameter |
F0 (roh) |
F2 (HME + AP) |
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Gesamtphenole |
7.3 mg/100g |
15.4 mg/100g |
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Gesamtflavonoide (TFC) |
4 712 mg/100g |
8 326 mg/100g |
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Antioxidative Kapazität (DPPH) |
~ 70% |
~ 90% |
- F2 zeigte in allen bioaktiven Werten deutliche Vorteile gegenüber der Kontrolle.
Ergebnisse
- HME in Kombination mit Ascorbylpalmitat fördert die Decarboxylierung und steigert die CBD-Ausbeute.
- Die gezielt erhöhte Feuchte während der Extrusion könnte vorteilhafter sein als klassische Trocknungsverfahren.
- Ein zweiter Extrusionsdurchlauf liefert keinen signifikanten Zusatznutzen.
- Die gleichzeitige THC-Reduktion macht HME für legale CBD-Anwendungen besonders interessant. [76]
Vor- und Nachteile der HME
Die folgende Tabelle stellt die wesentlichen Vorteile und Herausforderungen der Hot-Melt-Extrusion übersichtlich gegenüber und erleichtert so die Einordnung dieser Technologie im Vergleich zu alternativen Verfahren.
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Vorteile |
Nachteile/Herausforderungen |
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Solventfreie Verarbeitung, kontinuierlicher Prozess, hohe Materialausbeute |
Hohe thermische Belastung, daher nicht für alle Wirkstoffe geeignet |
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Wirkstoffe werden homogen in Trägermaterialien eingebettet ➡️ Verbesserung der Bioverfügbarkeit |
Eingeschränkte Auswahl an thermoplastischen Polymeren - Kompatibilität essenziell |
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Thermische Aktivierung: Fördert Dexarboxylierung von CBDA zu CBD durch gezielte Temperaturkontrolle |
Risiko thermischer Zersetzung oder Polymerabbau bei sensiblen Substanzen |
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Präzise Kontrolle von Temperatur, Scherkräften und Verweilzeit |
Hohe Investitions- und Betriebskosten für Extrusionsanlagen |
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Integrierte Prozessanalytik (PAT) für Echtzeit-Überwachung und Qualitätskontrolle |
Komplexe Validierung und Reinigung nach GMP-Anforderungen |
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Skalierbar vom Labor- bis Produktionsmaßstab, modulare Schneckenkonzepte |