亚临界水萃取与超临界CO2及有机溶剂萃取CBGA富集型大麻的比较研究：大麻素、挥发性成分与抗氧化活性分析

本研究针对传统大麻提取方法效率低、溶剂污染大等问题，采用亚临界水萃取（SWE）技术优化CBGA富集型大麻的提取工艺，通过DoE实验设计发现SWE在35.9%提取率下表现出与索氏提取和高压乙醇萃取相当的抗氧化活性，且温度与料液比为关键影响因素。该研究为绿色高效提取大麻活性成分提供了新策略，对开发可持续植物提取技术具有重要意义。

　　

大麻（Cannabis sativa L.）作为一种具有悠久药用历史的植物，其化学成分复杂多样，包含超过750种化合物，主要包括大麻素、萜烯类、酚类化合物等。其中，非精神活性的大麻素如大麻二酚（CBD）和大麻萜酚酸（CBGA）近年来因其抗炎、抗氧化和神经保护等潜在药理活性受到广泛关注。然而，大麻中活性成分的提取仍面临诸多挑战：传统方法如索氏提取和有机溶剂萃取不仅耗时耗能，还需使用大量有机溶剂，对环境及人体健康造成潜在风险；而现代方法如超临界流体萃取（SFE）虽具一定优势，但成本较高且工艺参数优化复杂。因此，开发高效、环保且可持续的大麻活性成分提取技术成为当前研究的热点。

在此背景下，来自斯洛文尼亚卢布尔雅那大学药学院的Katja Schoss和Nina Ko?evar Glava?在《Industrial Crops and Products》发表了一项研究，系统比较了亚临界水萃取（SWE）、超临界CO₂萃取（SFE-CO₂）及多种有机溶剂萃取方法对CBGA富集型大麻中大麻素、挥发性成分及抗氧化活性的提取效果。该研究通过实验设计（DoE）优化SWE工艺参数，并综合运用色谱与光谱技术对提取物进行定量与定性分析，旨在为绿色提取技术的开发提供科学依据。

本研究主要采用了以下关键技术方法：首先，通过DoE（实验设计）优化亚临界水萃取（SWE）的工艺参数（温度、时间、料液比）；其次，利用超临界CO₂萃取（SFE-CO₂）、索氏提取、高压乙醇萃取及多种有机溶剂（乙醇、甲醇、正己烷等）提取作为对比方法；提取物经冷冻干燥或旋转蒸发浓缩后，采用分光光度法（ABTS、DPPH、Folin-Ciocalteu法）测定抗氧化活性及总酚含量，通过高效液相色谱（HPLC）定量分析大麻素（CBGA、CBG），并通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析挥发性成分；此外，研究还通过Clevenger蒸馏获取精油及冷凝水相，并对其化学成分进行解析。所有实验均使用斯洛文尼亚?krlj d.o.o.提供的商用CBGA富集型工业大麻干燥花序作为样本材料。

3.1. 亚临界水萃取

通过2³全因子实验设计，研究发现SWE提取率最高可达35.9%，且温度与料液比对提取率有显著影响。抗氧化活性（DPPH、ABTS）及总酚含量（TPC）均随温度升高而增加，在250°C时达到峰值（DPPH: 14.20 mg GAE/g, ABTS: 26.17 mg GAE/g）。模型分析表明，温度是影响抗氧化活性和酚类含量的唯一显著因素（R2>0.92）。然而，SWE对大麻素的提取效果较差，CBG含量仅0.09%-1.15%，且无显著规律性，表明SWE更适合提取极性成分（如酚类），而非脂溶性大麻素。

3.2. 亚临界水萃取与其他提取方法的比较

索氏乙醇提取获得最高抗氧化活性（DPPH: 21.61 mg GAE/g）及最高CBG含量（36.06%），而高压乙醇萃取（HAE）则提取了最高CBGA含量（17.39%）。有机溶剂提取中，乙醇和甲醇提取物具有较高抗氧化活性，正己烷和水提取效果较差。超临界CO₂萃取（SFE-CO₂）虽提取率较低（4.85%-5.65%），但能有效提取大麻素，尤其在添加乙醇作为共溶剂时效果更佳。综合表明，SWE在提取率和抗氧化活性方面与传统方法相当，但大麻素提取效率不足。

3.3. Clevenger蒸馏挥发性成分分析

精油提取率为0.06 mL/100g，主要成分为倍半萜（82.51%），其中以（E）-β-石竹烯（23.59%）和α-葎草烯（11.47%）为主。冷凝水相则以含氧单萜（34.97%）和其他水溶性化合物（45.16%）为主，主要成分包括桉叶素（21.42%）和6-甲基庚-5-烯-2-酮（16.71%）。结果表明，蒸馏过程中挥发性成分根据极性不同发生显著分馏，水相富含极性及含氧化合物。

该研究通过多方法对比，证实亚临界水萃取（SWE）是一种高效、环保的提取技术，特别适用于从大麻中提取抗氧化活性高的酚类化合物，其提取率（35.9%）与抗氧化活性均与传统方法相当。然而，SWE对大麻素的提取效果有限，最高仅1.15%，表明其更适用于极性成分的萃取。超临界CO₂萃取和高压乙醇萃取在大麻素提取方面表现优异，尤其是CBGA的提取（最高17.39%）。此外，研究还通过Clevenger蒸馏揭示了大麻精油与水相挥发性成分的组成差异，精油以倍半萜为主，而水相富含含氧单萜及其他极性化合物。

该研究的重要意义在于为工业大麻的高值化利用提供了技术参考：SWE作为一种绿色提取方法，有望替代传统有机溶剂萃取，用于生产高抗氧化活性的植物提取物；而SFE-CO₂和高压乙醇萃取则更适合用于大麻素的针对性提取。此外，研究通过DoE优化提取参数，显著提高了实验效率与结果可靠性，为后续相关研究提供了方法论支持。未来研究可进一步探索SWE与其他技术的联用，以实现大麻全成分的高效综合利用。