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哈工大王振宇教授:工业大麻研究热点及高值化产品开发 | HIAF2021汉麻论坛演讲实录
时间:2021-07-19      来源:汉麻CBD微信公众号      作者:中国·汉麻谷

2021年6月17日-18日,由新麻在线主办,云南省工业大麻行业协会、云南省工业大麻产业研究院、美瑞健康、翰菩时代联合主办的“HIAF2021年(第二届)汉麻产业应用论坛暨创新展”在上海盛大举办。

作为一个新兴产业,中国工业大麻在黑龙江、云南等地方政府的推动下,正处于蓬勃发展时期,但与之同时,产业整体存在附加值相对较低的问题,迫切需要科技工作者加大研发攻关,提升产业的科技含量。为此,本届论坛邀请到了哈尔滨工业大学教授、博导王振宇先生,为我们带来《工业大麻研究热点及高值化产品开发》的演讲。以下为部分演讲实录:
各位专家、各位企业家、各位同仁,大家上午好。
我来自哈尔滨工业大学特种生物分离工程实验室,受组委会委托,以及黑龙江省培兰汉麻孵化器有限公司委托,为大家介绍一下工业大麻研究热点及高值化产品开发。
众所周知,工业大麻在上世纪开始使用,到30年代发现了致瘾物质THC,由于THC的发现,使工业大麻的发展受到了抑制。直到上世纪90年代,美国、加拿大等国开始对工业大麻有所放松,特别是近年加拿大对于工业大麻的THC可以全面使用。
在我国,巴马地区从历史上就有使用火麻的习惯,所以巴马地区是我国著名的长寿之乡。所以工业大麻的食用及药用价值是非常重要的。
从应用的角度,工业大麻主要有两个方面。一个是食用角度,一个是药用角度。在研究方面,一个是花叶的研究,一个是种子的研究。工业大麻主要集中在种子的成分、花叶的成分以及生理功能。
工业大麻主要分两部分,一个是大麻素族,一个是非大麻素族。大麻素族最早被发现的是THC,THC的功能是抗阿尔兹海默症、厌食症、艾滋病、肿瘤、丙型肝炎、青光眼、关节炎和慢性疼痛。与此同时,拥有和THC相似的分子结构的物质就是CBD,CBD没有成瘾性,但它的生理功能跟THC是极其相似的,对于癫痫、抑郁、癌症、艾滋病、焦虑、炎症和帕金森病等具有非常好的治疗益处。其他和THC结构相似的大麻素还有CBG、CBDA、CBN等等,它们也拥有与CBD相似的生理功能。非大麻素族物质有主要有黄酮类、萜类、谷甾醇类物质,这些物质主要具有抗氧化、抗炎、抗癌、降低胆固醇、降血脂和预防前列腺癌等生理功能的。
关于CBD的研究热点,研究焦点主要有几个方面。一个是在医用领域,主要集中在抗癫痫、抗抑郁、免疫调节、缓解心脑血管疾病、抗肿瘤以及抗阿尔兹海默症等等这几方面。
还有一个应用领域,CBD在特种医学领域,特种医用食品领域,尤其是在国际上的应用是非常广泛的。我们列出来了THC、CBD、CBC、CBG这几个大麻素,主要的生理功能集中在THC和CBD上,从阿尔兹海默症、神经性厌食症、关节炎、恶性肿瘤、慢性疼痛、癫痫等一直到帕金森症,所有THC具有的治疗益处CBD都有。其他大麻素CBC、CBG为派生产品,不是主要产品,但是国内也有人的研究。由于CBD涵盖了CBC、CBG等其他大麻素都具有的治疗益处,所以CBD在大麻研究中占有非常重要的地位。
另外一个领域就是食品领域,在加拿大,特别是在特鲁多上台以后,CBD在食品领域应用全面放开,各种饮品食品,包括咖啡、饮料、啤酒、茶、糖果、饼干等,只要你能想到的饮品食品在加拿大都可以添加使用,当地人们把它叫做“幸福食品”。为什么被称为幸福食品?是因为它可以提高人的幸福指数,也就是能够促进人体内幸福激素的分泌,比如多巴胺,让人拥有幸福感,它具有很强的抗抑郁、抗焦虑功能。
我国的巴马地区也有着长期食用火麻仁、火麻油,甚至是麻叶制品的习惯。火麻仁、火麻油中含有大量的亚麻酸,欧米伽-3这类物质,具有极强的预防心脑血管疾病的作用,火麻仁现在已经列入我们国家药食同源目录了。为什么巴马地区长寿人群这么多,一个是食用火麻仁、火麻蛋白,具有抗衰老、预防心脑血管疾病等生理功能,使生活在巴马地区成为著名的长寿之乡。
我们国家现在的火麻仁制品,火麻油、火麻肽等工业大麻产品也都开始应用于特殊人群。在国际上的特殊人群比较多,比如运动员、驴友、白领、高考生,以及长期从事高强度脑力劳动者,这些人员非常容易产生焦虑症,这方面的应用也就比较多。在国际上THC用于抗应激的也比较多,抗军事应激,在国际军事领域是一个重要的课题。
我们都知道,美国是全世界自杀人群最多的国家,而美国大兵则是美国自杀人群最多的。参加过越战和伊拉克战争的美军士兵,在经历过血腥场面以后,产生了巨大的刺激,战争场面会促进人体内的去甲基肾上腺素的提升,破坏人的脑细胞和神经细胞,产生一系列的精神疾病。而THC和CBD能很好地治疗这些精神疾病和伤害,所以在军事领域具有非常重要的应用前途。现在,除了美国,已经有很多国家也在研究THC和CBD在军事领域的应用。
另外,在化工领域,工业大麻的应用也比较多。目前,我们国家把工业大麻在化妆品的应用也禁用了,但其他的应用产品也应运而生了,比如电子烟等等,同时,生物化工产品也在发展中。国际上一些大公司,比如可口可乐、星座集团等,其大量的产品都有CBD的应用,所以CBD深受消费者青睐,应用广泛。
工业大麻的研究热点还有CBD的分离纯化技术。我用金字塔效应来说明,CBD从原料开始,不同纯度价值不一样,30%低纯度CBD价格是每公斤2000元左右,而达到95%纯度就可达到12000元每公斤,每深加工提升一步,其价值就会产生数倍的变化。所以只有深度加工才能产生金字塔效应。
关于CBD的技术研究还有一个纯化技术和分离技术,分离技术主要有几个方面,溶剂提取、超临界,加压热水萃取,以及低温静压分离,每一种方法对于CBD的得率,以及后期的纯化加工都是不同的,因此各有利弊的。做个比较,溶剂萃取和超临界萃取,相对来说溶剂萃取的成本比较低,萃取率比较高,但有一个问题就是选择性非常差;而超临界萃取选择性强、无有机试剂污染,但是成本很高。在萃取过程当中可以看到,通过中试设备超临界萃取的工业大麻,其花叶中的叶绿素含量非常低,这为下一步的纯化工艺减少了难度。如果使用溶剂萃取,那么后期的纯化难度会比较高。另一个热点研究是纯化技术,目前主要有层析分离、分子蒸馏、热回流、高压色谱分离技术和重结晶技术等。热回流技术是我们实验室具有自主知识产权的除CBD减少黏度,去除CBD小分子和大分子的重要手段。
通过双循环超声波等离子萃取CBD工艺,它的空化作用可以产生1000兆帕,等离子冲击力一个粒子打上另一个粒子冲击力非常强。采用双层技术,超声波相当于把细胞撕开,等离子相当于把细胞放细胞,萃取率远远大于常规技术,解决了萃取率低、成本高的问题。CBD的脱羧技术,特别是从CBDA转化为CBD的过程,通过采取热回流技术,在不同真空条件、不同温度条件下,把不同杂质去除,通过数据我们可以看到不同温度条件下CBD的变化。CBD分离纯化的专用和专用介质,在脱羧以后有效的去除工业大麻中的THC。通过集束分离技术分离出了多种多酚类化合物,集束分离技术很好地解决了效率差的问题。
CBD智能分离纯化系统解决了常规分离纯度低、精度差的问题。该系统由一个硬件和一个软件部分构成,通过软件PLC中央控制系统对整个分离纯化过程进行控制,实现了精准分离。双隧道等离子逆流分离纯化系统,通过热回流,去除工业大麻中萃取物中的杂质。层析系统分离是脱除THC的主要步骤,以前主要是靠最后一步的制备高级液相分离技术,现在的工艺剔除了这一步,剔除以后可以实现CBD在低纯度的情况下应用于食品领域、保健品领域。
我们开发的一个达到工业4.0标准的生物活性物质智能中试生产线,一个工作人员就可以完全控制整个生产线,可以实现智能化和数字化。同时,在分离纯化过程当中,各个数据,各个参数都可以实施自动校正,使纯度达到最高水平。这就是我们的技术特点,简单总结,就是稳定性好,纯度高,符合工业4.0标准。
我们开发了众多的工业大麻产品,包括种子、CBD全谱油,高纯度CBD晶体,还有火麻油、火麻球蛋白、蛋白肽都有重要的生理功能。我们还研发了水溶性CBD,通过纳米包埋技术在CBD外层形成一个壳结构,解决了CBD水溶性问题。此外,我们已经申请了诸多专利,涵盖CBD,火麻仁、球蛋白、白蛋白、活性肽和水溶性微胶囊等。
哈尔滨工业大学建立了中奥生物工程有限公司,是国内最大的生物活性物质分离纯化生产线。此外,我们还为中盟集团开发了大型的超临界加工生产线。2018年习主席在宜春市市委书记陪同下曾到宜春市参观了这条生产线。
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