CO₂-Extraktion erklärt: So entsteht hochwertiges medizinisches Cannabis-Öl

Die Extraktion von Cannabinoiden aus der Cannabispflanze stellt einen essenziellen Schritt bei der Herstellung medizinisch standardisierter Cannabisprodukte dar. Von den derzeit verfügbaren Extraktionsverfahren hat sich die überkritische Kohlenstoffdioxid (CO₂)-Extraktion als besonders geeignet erwiesen. Sie ermöglicht eine hohe Ausbeute, ist rückstandsfrei und gewährleistet eine reproduzierbare Produktqualität, was die entscheidenden Kriterien in der pharmazeutischen Verarbeitung sind [1].

Die überkritische CO₂-Extraktion zählt zu den sichersten und reinsten Methoden zur Isolierung pharmakologisch relevanter Inhaltsstoffe aus pflanzlichem Ausgangsmaterial. Im Falle von Cannabis eignet sich diese Methode zur selektiven Gewinnung von Cannabis-Öl. Im Gegensatz zu isolierten Substanzen ermöglichen CO₂-extrahierte Vollspektrumextrakte die Gewinnung aller relevanten Cannabinoide wie CBD, THC, CBG, CBC (Cannabidiol, Tetrahydrocannabinol, Cannabigerol, Cannabichromen), sowie einer Vielzahl aromatischer Terpene, Flavonoide und anderer bioaktiver Pflanzenstoffe. Terpene können durch synergistische Interaktionen die pharmakologische Wirkung von THC und CBD modulieren und verstärken. Dieser Wirkungszusammenhang wird als „Entourage-Effekt“ bezeichnet und zunehmend durch vorklinische und klinische Studien bestätigt. Er könnte für bestimmte therapeutische Indikationen von klinischer Relevanz sein [2, 3].

Übersicht: Verschiedenen Phasen der CO₂-Extraktion

Die CO₂-Extraktion gilt als eine der effizientesten und zugleich schonendsten Methoden zur Gewinnung bioaktiver Substanzen aus pflanzlichem Rohmaterial. Sie wird seit Jahrzehnten in der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie angewandt und kommt auch bei der Herstellung von Cannabis Vollspektrumextrakten zum Einsatz [4].

Am kritischen Punkt (31,06 °C und 73,83 bar) verändert CO₂ seine physikalischen Eigenschaften derart, dass es beginnt, auch größere und komplexere Moleküle zu extrahieren, jedoch noch nicht vollständig.

Je nach Temperatur und Druck werden zwei Varianten unterschieden:

 Unkritische CO₂-Extraktion: CO₂ wird unterhalb seines kritischen Punktes eingesetzt (unter 31°C und niedrigem Druck unter 73 bar), entweder als Gas oder als Flüssigkeit. Die Löslichkeit von Stoffen ist in diesem Fall geringer als bei der überkritischen Extraktion, was zu einer weniger effizienten Extraktion führt. Diese Methode ist energetisch weniger aufwendig, löst jedoch nur flüchtige Komponenten wie Terpene. Sie ist für die Gewinnung von hochwertigen Vollspektrumextrakten nicht geeignet.

• Überkritische CO₂-Extraktion: Bei dieser Variante wird CO₂ auf über 31 °C erhitzt und gleichzeitig unter hohem Druck (über 100 bar) in einen überkritischen Zustand versetzt. In diesem speziellen Zustand besitzt CO₂ sowohl die Dichte einer Flüssigkeit als auch die Diffusionsfähigkeit eines Gases. Es kann wie ein Gas in das Pflanzenmaterial eindringen und gleichzeitig wie eine Flüssigkeit lipophile (fettlösliche) Wirkstoffe herauslösen. Dadurch können Cannabinoide, Terpene und andere Wirkstoffe besonders effizient und selektiv extrahiert werden, ohne Rückstände oder thermische Schädigung der Inhaltsstoffe zu verursachen [5].

Ablauf der überkritischen CO2-Extraktion

Die Qualität des Endprodukts hängt maßgeblich von der Beschaffenheit und Aufbereitung des eingesetzten Pflanzenmaterials ab. Daher beginnt der Herstellungsprozess mit der kontrollierten Kultivierung und sorgfältigen Trocknung der Cannabisblüten. Vor der Extraktion wird das getrocknete Pflanzenmaterial in einer speziellen Mühle fein zerkleinert. Ziel ist eine möglichst homogene Partikelgröße, um die Packungsdichte im Extraktionsbehälter zu optimieren und dadurch auch die Oberfläche für den Kontakt mit dem überkritischen CO₂ maximal zu vergrößern.

Zunächst erfolgt die Decarboxylierung des Pflanzenmaterials. Decarboxylierung ist eine chemische Reaktion, bei der eine Carboxylgruppe (-COOH) von einem Molekül unter Freisetzung von CO₂ abgespalten wird. Durch kontrollierte Erhitzung werden dabei die inaktiven Säurevorstufen wie Tetrahydrocannabinolsäure (THCA) und Cannabidiolsäure (CBDA) in ihre pharmakologisch aktiven Formen THC und CBD überführt.

Im anschließenden Extraktionsschritt wird überkritisches CO₂ als Lösungsmittel eingesetzt. In diesem Zustand besitzt CO₂, wie oben erwähnt, sowohl gasförmige als auch flüssige Eigenschaften und kann dadurch effizient in das Pflanzenmaterial eindringen. Innerhalb eines solchen geschlossenen Systems werden gezielt Cannabinoide, Terpene und weitere bioaktive Inhaltsstoffe aus den Pflanzenzellen extrahiert.

Die so extrahierten Substanzen gelangen daraufhin in spezielle Separatoren, in denen durch kontrollierte Temperatur- und Druckänderungen (langsame Verminderung beider Parameter) eine Fraktionierung und Trennung der Inhaltsstoffe erfolgt. Auf diese Weise lassen sich cannabinoidhaltige Extrakte sowie Terpene gezielt isolieren.

Abschließend wird das verwendete CO₂ durch Kondensation vollständig zurückgewonnen und somit dem Kreislauf erneut zugeführt. Der gesamte Prozess ist lösungsmittelfrei, umweltfreundlich und gewährleistet eine hohe Produktsicherheit ohne jegliche Rückstände eines Lösungsmittels.

Wie geht es nach der CO₂-Extraktion weiter?

Nach der überkritischen CO₂-Extraktion wird der Cannabisextrakt weiterverarbeitet, um ein sicheres, standardisiertes Endprodukt zu erhalten. Je nach Zusammensetzung kann zunächst eine sogenannte „Winterisierung“ erfolgen, bei der unerwünschte Begleitstoffe wie Wachse oder Fette entfernt werden. Anschließend wird der Extrakt gründlich analysiert, etwa mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) und/oder Gaschromatographie (GC), um den Gehalt an Cannabinoiden exakt zu bestimmen. Auch Terpene, Rückstände von Lösungsmittel, und mikrobiologische Sicherheit bzw. Pestizidanalytik können mittels dieser Techniken überprüft werden.

Im nächsten Schritt wird der gereinigte Extrakt mit einem Trägeröl (z. B. MCT-Öl, Sesamöl oder Hanföl) gemischt, um eine definierte Wirkstoffkonzentration zu erreichen. Erst nach dieser pharmazeutischen Aufbereitung erfolgt die Abfüllung in dunkle Behälter unter kontrollierten Bedingungen. Anschließend wird das Endprodukt bei erfolgter Freigabe durch die Qualitätskontrolle abgefüllt, gelagert und an den gewünschten Zielort abgegeben.

Merke:

Eine CO₂-Extraktion ermöglicht

• standardisierte Vollspektrumextrakte mit allen wichtigen Inhaltsstoffen
• reine und rückstandsfreie Produkte
• hohe Produktqualität
• vollständige Zurückgewinnung und Wiederverwendung des eingesetzten CO₂

und sie ist außerdem auch eine präzise, effiziente und sichere Methode für die Extraktherstellung.

Referenzen

1. Lazarjani, M.P., et al., Processing and extraction methods of medicinal cannabis: a narrative review. (2522-5782 (Electronic)).
2. Ferber, S.G., et al., The “Entourage Effect”: Terpenes Coupled with Cannabinoids for the Treatment of Mood Disorders and Anxiety Disorders. Current Neuropharmacology, 2020. 18(2): p. 87-96.
3. Russo, E.B., Taming THC: potential cannabis synergy and phytocannabinoid-terpenoid entourage effects: Phytocannabinoid-terpenoid entourage effects. British Journal of Pharmacology, 2011. 163(7): p. 1344-1364.
4. Reichardt, C., Welton, T., Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry. 2011: John Wiley & Sons.
5. Berche, B., M. Henkel, and R. Kenna, Critical phenomena: 150 years since Cagniard de la Tour. Journal of Physical Studies, 2009. 13.