工業大麻花葉提取大麻二酚（CBD）全譜油中重金屬遷移變化與控制研究

周偉恩，冷 鵑，肖愛平，劉亮亮，廖麗萍，劉開陽，張耀升

（1.湖南方盛制藥有限公司，湖南 長沙 410205；2.中國農業科學院 麻類研究所，湖南 長沙 410205）

0 引言

全譜CBD油（Full Spectrum Cannabidiol Oil）是未經進一步提純和分離的工業大麻花葉提取物，除了含有CBD之外，含有一系列其他大麻素（如THC、CBN、CBG、CBL、CBCVA等）、萜烯和芳香族等化合物。通常較為黏稠，顏色較深，具有工業大麻的植物味道，是進一步純化提取制造日化品、保健品或藥品原料CBD產品（CBD油）的初級產品。但這些化合物會在提取過程中損失或者有意去除部分大麻素（通常是THC）。廣譜油是在全譜CBD油的基礎上，經進一步加工，人為去除或控制THC，使THC含量在0.3%以內的全譜CBD油。全譜CBD油重金屬含量偏高影響下游產品CBD產品（CBD油）的品質與出口，更是工業大麻產業長遠發展的瓶頸，世界各國特別是歐美等國在藥品和食品中的重金屬含量制定了嚴格的限量標準[1-3]。因此，有必要對全譜CBD油中可能存在的重金屬污染進行科學、有效的風險控制和評估。

由工業大麻花葉原料提取制備全譜CBD油經過超臨界萃取、醇沉、結晶、逆流等復雜的加工工藝流程，可能存在對重金屬元素遷移產生影響的環節[4-6]。基于此，研究擬著重探討廣譜CBD油加工過程中鉛、鎘、汞、砷、銅等5種重金屬的遷移行為，以期為廣譜CBD油重金屬污染的風險控制和評估提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

工業大麻花葉，中國農業科學院麻類研究所一年生麻類育種研究室提供；鉛、鎘、汞、砷、銅單元素標準品（1 000 μg/L）及相應的內標元素鈧、鍺、銦、錸標準品（1 000 μg/L），國家有色金屬與電子材料測試中心提供；酒精、正庚烷、硝酸、過氧化氫、氫氧化鉀、硼氫化鉀（優級純），國藥集團化學試劑有限公司提供；超純水，實驗室自制。

1.1.2 儀器設備

HSCCC-TBE300C型逆流色譜儀，上海同田生物技術股份有限公司產品；G.G-17型旋蒸儀，上海申勝生物技術有限公司產品；KQ-1000E型超聲清洗機，昆山市超聲儀器有限公司產品；HY420-40-96型超臨界CO2萃取裝置，海安華陽超臨界科技有限公司產品；BPG-9140A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品；ICAPQ型電感耦合等離子體質譜儀（Inductively coupled Plasma Mass Spectrometry，lCP-MS），美國Thermo Fisher Scientific公司產品；AFS—2100型原子熒光光度計，北京海天儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

工業大麻花葉原料經前處理加工后，用超臨界萃取得的浸膏，再經乙醇醇沉后，收集清液濃縮得浸膏，將浸膏經結晶后，將其母液濃縮得浸膏，收得的浸膏最后用高速逆流色譜（HSCCC）進行去THC精制分離，制得廣譜CBD油。

1.2.2 取樣方案（按工藝流程先后順序，分段及必要的細分工序節點取樣）

探討加工過程中殘留重金屬元素的遷移行為，即重金屬元素隨操作工序變化的情況，具體取樣方案為：

（1）原料（前處理后）。對試驗用工業大麻花葉中重金屬元素含量進行測定，以確定其初始含量水平。

（2）超臨界萃取。超臨界萃取后所得浸膏。

（3）醇沉。醇沉后取清液濃縮后得的浸膏。

（4）HCSSS精制。對本操作工序進行分段收集精制液并經濃縮油膏后，分別單獨取樣。分段標示如下：逆流——醇1：收集醇峰1濃縮后得的浸膏（不含CBD）；逆流——醇2（目標物）：收集醇峰2濃縮后得浸膏（目標廣譜油）；逆流——醇3（目標物）：收集醇后段峰濃縮得浸膏（夾帶有THC，因設備為人工控制差異大，為控THC與收率的補充措施）；逆流——烷1：收集反接后烷段前約40%時段流出液濃縮浸膏；逆流——烷2：收集反接后烷段后約60%時段流出液濃縮浸膏。

（5）醇沉后——取渣。取醇沉渣，以補充說明重金屬在醇沉工序的液渣分配情況，跟蹤相應重金屬物料平衡后去向（一部分留在體系溶液中，為后續溶媒回收控制方法與套用次數提供依據）。

1.2.3 重金屬含量測定

鉛、鎘、砷、銅含量的測定按GB 5009.268—2016執行，汞含量測定按GB 5009.17—2014執行。

2 結果與分析

鉛在工藝中的遷移變化見圖1，鎘在工藝中的遷移變化見圖2，汞在工藝中的遷移變化見圖3，銅在工藝中的遷移變化見圖4，砷在工藝中的遷移變化見圖5。

圖1 鉛在工藝中的遷移變化

圖2 鎘在工藝中的遷移變化

圖3 汞在工藝中的遷移變化

圖4 銅在工藝中的遷移變化

圖5 砷在工藝中的遷移變化

在提取制備前，對工業大麻花葉原料中常見重金屬污染物鉛、鎘、汞、砷、銅的殘留水平進行測定，可知，試驗選用的原料含有一定量的重金屬元素。其中，鉛、鎘、砷、銅等均有檢出，含量分別到達1.630 0，0.084 0，0.032 6，1.000 0，18.800 0 mg/kg。經過超臨界萃取（溫度45℃，壓強28 MPa）所得浸膏鉛、鎘、汞、銅含量顯著降低，分別下降到0.234 0，0.008 0，0.002 0，0.729 0 mg/kg，原料中的重金屬元素鉛、鎘、汞、銅在超臨界萃取過程中發生了顯著的遷移，可能脂溶性的CBD廣譜油等混合物在超臨界條件下為液體二氧化碳所溶解，而無機重金屬化合物從原料內部向外部環境中遷移，與CBD廣譜油等混合物分離，使其殘留量顯著下降。但在后續工藝中，其含量基本保持穩定，處于動態平衡。

然而，對于砷元素，經超臨界萃取工序時富集明顯，從1.00 mg/kg顯著上升到1.86 mg/kg，其含量變化曲線明顯不同，與其鉛、鎘、汞、銅遷移變化相比，也存在著較明顯的差異，可能與砷的化學特性有關系，在高壓條件下砷隨脂溶性CBD廣譜油混合物一起遷移，溶于液態二氧化碳中。但在后續工藝條件下，呈消減遷移趨勢，并在達到動態平衡后含量不再有顯著變化。

當起始工業大麻花葉原料重金屬含量控制在一定限范圍內，通過該工藝可以遷移消減鉛、鎘、汞、砷、銅含量，降低生產出大麻CBD廣譜油重金屬污染風險。對大麻CBD廣譜油中重金屬控制較為有利。

3 結論

（1）采取試驗工藝，從工業大麻花葉提取制得的廣譜油中鉛、鎘、汞、砷、銅含量在生產過程中含量動態變化的監測與分析發現，其殘留可顯著向外遷移，與CBD廣譜油分離，從而在很大程度上減少了CBD全譜油殘留重金屬元素的含量。

（2）明確了試驗工藝中超臨界萃取工序對砷有顯著遷移富集作用，需重點關注與檢測此工序萃取所得浸膏中砷含量，如萃取后砷含量過高，超出后工序的處理限度，需單獨對其進行分批特別處理（如降低HSCCC的操作時的進樣液浸膏濃度），以消減砷含量，降低砷污染風險。

（3）不同產地的工業大麻花葉原料，其提取物中組分復雜，相互間影響暫不清楚，需要以當地采收用于大生產的工業大麻花葉，按相應生產工藝有待進一步研究與明確，才對生產工業大麻CBD油具有實際指導意義。

（4）現用的試驗工藝，參考了大的生產條件，從生產成本控制上進行反復多次的工藝再現性試驗，故試驗中多次用回收的溶媒進行循環套用，以投入浸膏中重金屬含量進行物料平衡初步分析，投入的浸膏經工藝處理后，其目標物廣譜油與殘渣中，各類重金屬含量與總量是遞減的，由此分析推測：遷移去的重金屬可能留在溶媒中，由此產生一個新的質量關注點：在后續的大生產中，必須對回收溶媒的套用次數進行驗證，并對回收套用的有機溶媒中重金屬要設定質量控制標準，以防頻繁無限次，且無相應處理措施的簡單回收套用有機溶媒，使回收套用的有機溶媒中的重金屬過度富集，造成工廠內生產過程中重金屬再次污染或交叉污染的風險。