[spa] Cannabis sativa L. es una planta de la familia Cannabaceae que contiene una importante
cantidad de metabolitos secundarios, con más de 500 compuestos identificados. Es una
planta que lleva décadas causando controversia por la presencia de compuestos
psicoactivos, aunque en los últimos años ha ido adquiriendo una gran importancia debido al
potencial farmacológico que muestran algunos de los principales compuestos cannabinoides
presentes en la planta. Por este motivo, es de gran interés evaluar la optimización del
proceso de extracción de estos compuestos bioactivos mediante una metodología eficiente,
que permita ahorrar en recursos, tiempo y costos del proceso. En este contexto, este estudio
se basa en la utilización de ultrasonidos de potencia como tecnología para llevar a cabo la
extracción de cannabinoides.
La investigación desarrollada hasta hoy sobre la optimización multivariante del proceso de
extracción de cannabinoides presentes en Cannabis sativa L. es bastante limitada, a pesar
del creciente interés de esta planta como fuente de cannabidiol (CBD) y otros cannabinoides
no psicoactivos de gran interés. Por lo tanto, el objetivo principal del presente trabajo es
llevar a cabo la optimización de la extracción asistida acústicamente de los principales
cannabinoides presentes en Cannabis sativa L. con la finalidad de establecer las
condiciones de extracción que permitan obtener los mayores rendimientos de los
cannabinoides seleccionados.
Para la optimización del proceso de extracción de cannabinoides a partir de Cannabis sativa
L. se utilizó la metodología de superficie de respuesta (RSM), aplicando un diseño de BoxBehnken. Las respuestas analizadas fueron el contenido individual (% p/p) de CBD, de
9
-
tetrahidrocannabinol (
9
-THC) y de cannabinol (CBN) presentes en Cannabis sativa L., así
como el contenido total de cannabinoides. Para llevar a cabo el proceso se seleccionaron
como variables independientes: la temperatura de extracción (X1 = 15-35 ºC), el tiempo de
extracción (X2 = 5-15 min) y el ratio soluto:disolvente (X3 = 20-80 mL/g).
Los cuatro modelos matemáticos obtenidos durante el proceso de optimización de la
extracción de los diferentes cannabinoides mediante RSM se ajustaron a los datos
experimentales, obteniéndose las diferentes superficies de respuesta. A partir de los
diferentes resultados, se pudo llevar a cabo la optimización tanto del proceso de extracción
del CBD presente en la muestra de Cannabis sativa L., así como el de extracción de la
totalidad de cannabinoides analizados.
En particular, las condiciones óptimas obtenidas para el proceso de extracción de CBD
fueron X1 = 26,5 ºC, X2 = 12,2 min y 1:X3 = 1:20, mientras que para la extracción del total de
cannabinoides estudiados fueron X1 = 28,7 ºC, X2 = 12,5 min y 1:X3 = 1:20. Utilizando estas
condiciones, los valores máximos correspondientes al contenido de CBD y al de
cannabinoides totales analizados fueron 10,6 ± 0,2% y 14,7 ± 0,3%, respectivamente.
Finalmente, se llevó a cabo la validación de los modelos utilizando las condiciones óptimas
para ambas respuestas. No se observaron diferencias significativas entre los valores
estimados y los resultados experimentales, lo cual es indicativo de la validez de los modelos
para llevar a cabo la optimización del proceso de extracción de cannabinoides a partir de
Cannabis sativa L.
[eng] Cannabis sativa L. is a plant of the Cannabaceae family that represents an important source
of secondary metabolites, with more than 500 identified compounds. It is a plant that has
been causing controversy for decades due to the presence of psychoactive compounds,
although in recent years it has acquired great importance due to the pharmacological
potential shown by some of the main cannabinoid compounds present in the plant. For this
reason, it is of great interest to evaluate the optimisation of the extraction process of these
bioactive compounds by means of an efficient methodology, which allows saving in
resources, time and costs of the process. In this context, this study is based on the use of
power ultrasound as a technology to carry out the cannabinoid extraction.
The research carried out to date on the multivariate optimisation of the cannabinoid
extraction process present in Cannabis sativa L. is quite limited, despite the growing interest
of this plant as a source of cannabidiol (CBD) and other non-psychoactive cannabinoids of
great interest. Therefore, the main objective of this work is to carry out the optimisation of the
acoustically assisted extraction of the main cannabinoids present in Cannabis sativa L. in
order to establish the extraction conditions that allow obtaining the highest yields of the
selected cannabinoids.
For the optimization of the cannabinoid extraction process from Cannabis sativa L., the
response surface methodology (RSM) was used, applying a Box-Behnken design. The
responses analyzed were the individual content (% w/w) of CBD,
9
-tetrahydrocannabinol
(
9
-THC) and cannabinol (CBN) present in Cannabis sativa L., as well as the total content of
cannabinoids. To carry out the process, the following were selected as independent
variables: extraction temperature (X1 = 15-35 ºC), extraction time (X2 = 5-15 min) and solute:
solvent ratio (X3 = 20-80 mL/g).
The four mathematical models obtained during the optimisation process of the extraction of
the different cannabinoids using RSM were adjusted to the experimental data, obtaining the
different response surfaces. Based on the different results, it was possible to carry out the
optimization of both the extraction process of the CBD present in the Cannabis sativa L.
sample, as well as the extraction of all the cannabinoids analysed.
In particular, the optimal conditions obtained for the CBD extraction process were as follows:
X1 = 26,5 ºC, X2 = 12,2 min and 1:X3 = 1:20, whereas for the extraction of the total
cannabinoids studied were X1 = 28,7 ºC, X2 = 12,5 min and 1:X3 = 1:20. Using these
conditions, the maximum values corresponding to the CBD content and to the total
cannabinoids analysed were 10,6 ± 0,2% and 14,7 ± 0,3%, respectively.
Finally, the validation of the models was carried out using the optimal conditions for both
responses. No significant differences were observed between the estimated values and the
experimental results, which is indicative of the validity of the models to carry out the
optimisation of the cannabinoid extraction process from Cannabis sativa L.