Die Extraktion von Pflanzenmaterial ist eine uralte Methode, die es ermöglicht, wertvolle Inhaltsstoffe aus einer Vielzahl von Pflanzen zu isolieren. Die botanische Extraktion umfasst verschiedene Techniken – von traditionellen Abkochungen und Tinkturen bis hin zu modernen Methoden wie der BHO- oder DHO-Extraktion mit ADDIPURE, die die Isolierung von Terpenen, Cannabinoiden und Flavonoiden ermöglichen. Dieser Artikel erklärt die grundlegenden Prinzipien der Extraktion, wie man das richtige Lösungsmittel auswählt und welche Verbindungen aus Pflanzen gewonnen werden können.

Das Prinzip der Extraktion ist seit Tausenden von Jahren bekannt: Menschen isolierten wertvolle Pflanzenstoffe lange bevor sie die Chemie verstanden. Eines der ältesten Beispiele ist das Einweichen von Kräutern in heissem Wasser zur Herstellung von Tees und Abkochungen. Unsere Vorfahren stellten fest, dass warmes Wasser Geschmack, Farbe und Wirkung aus Pflanzen „herausziehen“ kann. In ähnlicher Weise wurden Pflanzen historisch in Ölen, Wein oder starkem Alkohol eingelegt, um Salben, Tinkturen oder Parfüms herzustellen. Obwohl diese Methoden einfach waren, beruhten sie auf denselben Prinzipien wie moderne Extraktionstechniken.

Grundprinzipien der Extraktion

In der Chemie wird Extraktion als ein Prozess definiert, bei dem eine Verbindung durch Auswaschen vom restlichen Material getrennt wird. In der botanischen Extraktion bedeutet dies in der Regel die Übertragung von Verbindungen aus festem Pflanzenmaterial in ein flüssiges Lösungsmittel. Mit dieser Methode kann ein breites Spektrum chemischer Verbindungen gewonnen werden, die sich in Struktur, Löslichkeit und Stabilität unterscheiden. Diese Unterschiede bestimmen, welche Extraktionsmethode geeignet ist und wie der resultierende Extrakt aussehen wird.

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Die Effizienz der Extraktion wird stark von der chemischen Beziehung zwischen dem Lösungsmittel und der Zielverbindung beeinflusst. Eine grundlegende Regel der Chemie besagt: „Gleiches löst Gleiches.“ Polare Verbindungen lösen sich am besten in polaren Lösungsmitteln (z. B. Wasser, Ethanol), während unpolare Verbindungen in unpolaren Lösungsmitteln löslich sind (z. B. Butan, überkritisches CO₂, n-Hexan). Polare Moleküle weisen eine ungleichmässige Elektronenverteilung auf, während unpolare Moleküle eine gleichmässige Elektronenverteilung besitzen. In der Praxis enthalten viele Moleküle sowohl polare als auch unpolare Bereiche, und die Löslichkeit wird zusätzlich von Temperatur, Molekülstruktur und zwischenmolekularen Wechselwirkungen beeinflusst.

Polare Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Methanol) bieten mehrere Vorteile bei der botanischen Extraktion: Sie sind kostengünstig und können ein breites Spektrum wertvoller Verbindungen lösen, einschliesslich Cannabinoiden, Terpenen, Zuckerarten, organischen Säuren und verschiedenen phenolischen Verbindungen. Der Nachteil polarer Lösungsmittel besteht darin, dass sie auch Chlorophyll und Zucker aus dem Pflanzenmaterial extrahieren, die in Pflanzenextrakten normalerweise unerwünscht sind.

Unpolare Lösungsmittel (Butan, überkritisches CO₂, n-Hexan) werden von Fachleuten in der botanischen Extraktion aus mehreren Gründen häufig eingesetzt. Diese Lösungsmittel lösen hauptsächlich lipophile Verbindungen wie Terpene, Cannabinoide und andere unpolare sekundäre Pflanzenstoffe. Unpolare Lösungsmittel extrahieren weder Chlorophyll noch Zucker oder andere polare Verbindungen, was zu einem reinerem Extrakt mit höheren Konzentrationen der Zielverbindungen führt.

Aprotische polare Lösungsmittel (Dimethylether – DME) stellen einen interessanten Kompromiss zwischen der Selektivität unpolarer Lösungsmittel und der breiteren Lösungsfähigkeit polarer Lösungsmittel dar. DME ist überwiegend unpolar und löst effektiv lipophile Verbindungen wie Terpene und Cannabinoide, während seine leichte Polarität eine begrenzte Wechselwirkung mit schwach polaren Verbindungen ermöglicht. Das Ergebnis ist eine selektive Extraktion mit niedrigem Chlorophyll- und Zuckergehalt, hoher Ausbeute an Zielverbindungen und einem schonenden Extraktionsprozess.

Neben der Art des Lösungsmittels spielen auch weitere Faktoren eine wichtige Rolle bei der Extraktion. Die Qualität und Aufbereitung des Pflanzenmaterials sind entscheidend. Verschiedene Pflanzenteile (Blüten, Blätter, Stängel, Wurzeln) können unterschiedliche Spektren an Verbindungen enthalten. Die Zusammensetzung der Verbindungen kann auch durch Trocknung oder andere Verarbeitungsschritte beeinflusst werden. Partikelgrösse, Temperatur, Extraktionszeit und Druck sind ebenfalls wichtige Parameter.

Bei der botanischen Pflanzenextraktion ist es äusserst wichtig, Lösungsmittel in Lebensmittelqualität (food-grade) zu verwenden. Industrielle Lösungsmittel (z. B. Feuerzeug-Butangas) enthalten giftige Verunreinigungen wie Methylmercaptan, Benzol und andere krebserregende Substanzen. Zum Beispiel der Dimethyl Ether (DME) und n-Butan von ADDIPURE sind lebensmittelecht, hochrein (die Reinheit wird durch ein unabhängiges schweizerisches Labor regelmässig analysiert) und geruchslos. Beide ADDIPURE Lösungsmittel werden umweltfreundlich in der Europäischen Union produziert.

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Welche Substanzen werden aus Pflanzen extrahiert

Verschiedene Extraktionsmethoden haben im Laufe der Geschichte zu wissenschaftlichen Entdeckungen geführt, da viele Pflanzen biologisch aktive Verbindungen enthalten. Einige besitzen medizinische Eigenschaften, während andere in Kosmetika oder Lebensmitteln verwendet werden. Zum Beispiel enthält Lavendelöl einen hohen Gehalt an Linalool, einem Terpen mit beruhigender Wirkung, das auch in Reinigungsprodukten eingesetzt wird.

• Terpene und Terpenoide: Aromatische Verbindungen, die in ätherischen Pflanzenölen vorkommen und Pflanzen ihren Duft und Geschmack verleihen. Sie sind überwiegend unpolar und werden in Ölen oder mit unpolaren Lösungsmitteln extrahiert.
• Alkaloide: Stark biologisch aktive Verbindungen mit pharmakologischen Effekten. Ihre Löslichkeit hängt vom jeweiligen Alkaloid ab.
• Cannabinoide: Natürliche Cannabinoide (CBD, THC, CBG) sind sowohl in polaren als auch in unpolaren Lösungsmitteln löslich.
• Öle, Wachse und andere lipophile Verbindungen: Lipophile Bestandteile, die in Kosmetika und Lebensmitteln verwendet werden, werden hauptsächlich mit unpolaren Lösungsmitteln extrahiert.
• Flavonoide und phenolische Verbindungen: Polare Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften, hauptsächlich in Wasser oder Ethanol löslich.
• Zucker und organische Säuren: Überwiegend polare Verbindungen, die bei Abkochungen oder Einweichen (Mazeration) gewonnen werden.

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