ヘンプの CBD とテルペン類 -未来の食品と加工技術のための素材
Chang Chen, Zhongli Pan, Cannabidiol and terpenes from hemp – ingredients for future foods andprocessing technologies. Journal of Future Foods, Volume 1, Issue 2, December 2021, Pages 113-127https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2022.01.001-ヘンプのカンナビジオールやテルペン類に関する世界各国の法的規制についてまとめている。
-CBD とテルペンの食品への添加の現状と課題について議論されている。
-ヘンプの加工技術における最近の進歩と研究ニーズが強調されている。
概要
ヘンプ（Cannabis Sativa L.）は、世界的に広く栽培されている植物である。近年、ヘンプに含まれるカン
ナビジオール（CBD）およびテルペン類は、抗不安、鎮痛、リラックス促進、抗炎症、抗菌作用など、ヒトへの健康効果や薬効があることから、ますます研究上の関心を集めている。しかし、ヘンプの CBD やテルペンの食品系への研究・応用は、様々な法的規制や消費者基盤、技術的課題から、ほとんど報告されていない。また、高品質で食品安全性の高い CBD やテルペンを食品用に安定生産するための乾燥、抽出、精製などのヘンプの加工技術についても、十分な検討がなされておらず、十分なレビューに欠ける。そこ
で、本総説では、ヘンプの CBD やテルペンの基本的な特徴や世界各国の関連する法的規制を整理し、ヘ
ンプ CBD やテルペンの食品への配合やヘンプバイオマスの加工技術の現状と技術的課題を明らかにし、解決策や今後の動向、研究ニーズなどを明らかにする。このレビューから得られた知見は、ヘンプの加工と CBD/テルペンの食品への応用に関するより多くの食品関連研究を刺激する可能性がある。また、ヘンプ産業が貴重なバイオリソースとしてのヘンプの加工効率を向上させ、食品メーカーが将来の機能性食品成分としてヘンプの CBD とテルペンを使用する道を切り開くのに役立つ可能性がある。

1. はじめにカンナビス（Cannabis Sativa L.）は、世界中で長い栽培の歴史を持っており、中国の古代文献における最も古い報告は、紀元前 4000 年にまでさかのぼる[1]。伝統的にヘンプは，繊維，建材，紙，生薬などに広く利用されてきた[2]。一般にカンナビスには、繊維タイプと薬用タイプの 2 種類がある（図 1）。繊維タイプのヘンプは背が高く、繊維や種子を収穫する。しかし、カンナビノイドの含有量は非常に少ない。
一方、薬用タイプのヘンプは、背が低く、カンナビノイドの含有量が豊富（15％と高い）である。植物に含まれるテトラヒドロカンナビノール（THC）のレベルに応じて、カンナビスはさらに産業用ヘンプ（THC < 0.3%）とマリファナ（THC > 0.3%）に分類される[3]。近年、ヘンプに含まれる油、タンパク質、カンナビノイド、テルペンなどの生物活性化合物は、科学的研究と製品開発の両方で関心が高まっている[4,5]。その結果、ヘンプの栽培面積と生産量は増加の一途をたどっている。2019 年、米国、中国、
欧州、カナダにおけるヘンプの栽培面積は、それぞれ 465787 エーカー、164819 エーカー、138863 エー
カー、92504 エーカーであった[6,7]。世界のヘンプ産業は、2025 年には 106 億ドルに達すると予測され1ている[8]。

図 1 （A）ヘンプ繊維タイプ、（B）薬用タイプのヘンプ。
ヘンプ種子タンパク質は、人間に必要な必須アミノ酸をすべて含んでおり[9]、ヘンプタンパク質分離（HPI）は大豆タンパク質分離（SPI）よりも高い栄養価を示す[10]。ヘンプオイルは不飽和脂肪酸を多く含んでいる。特に、ヘンプオイル中のオメガ 6（リノール酸）とオメガ 3（α-リノレン酸）脂肪酸の含有量は 3：1 であり、これは人間の健康な食事に推奨される比率である[11,12]。カンナビジオール（CBD），
THC，カンナビゲロール（CBG），カンナビノール（CBN）などのカンナビノイドは，生物医学および医薬への応用において関心が高まっている[13]。その中でも CBD は科学的研究及びヘンプ産業において最も人気のある話題であり、心理的活性を伴わない痛みの緩和、不安・ストレスの軽減、リラクゼーションの促進において機能性を示している[14]。CBD は、すでに化粧品産業や食品に応用されている。さらに、植物の特徴的な香りを定義するもう一つの生物活性化合物群であるテルペンも、CBD とともに注目されている。ヘンプテルペンは優れた抗炎症、抗がん値、抗酸化活性などを示し、CBD と「アントラージュ効果」を発揮して CBD の機能性を向上させることが証明されている[14,15]。このような優れた医薬・栄養価を持つヘンプの CBD とテルペンは，活況を呈する機能性食品市場の風を受け，将来の機能性食品
原料として利用されることが期待される。
現在，CBD の食品への応用は，いくつかの重要な要因によって制限されている。1）世界の法的規制はまだ厳しく、一般的にあらゆる食品、飲料、サプリメントに CBD を添加することは禁止されている。しかし、これらの刻々と変化する規制は不透明であり、国によって異なる、2）ヘンプ CBD の消費者基盤は比較的弱い。
「CBD」という言葉は食品消費者には馴染みがなく、世界のほとんどの文化では、習慣的に「ヘンプ・カンナビノイド」という言葉を「麻薬」と結びつけて考え、違法で人間の健康に悪いものだと言っている。このことは、CBD の機能性と健康上の利点が研究され、検証される必要性をさらに示している。3）ヘンプ CBD の従来の食品への効果的な組み込みは、広範囲に研究・報告されておらず、これは潜在製品の開発に不可欠である。4）ヘンプ植物は高収量（最大 250000 ポンド/エーカー）および収穫時の高い水分含有（MC）［16］、品質劣化や微生物の腐敗に対して脆弱性を増加させるものであり、このことは、ヘンプの品質劣化を防ぐために必要である。従来の自然乾燥は効率が悪く、製品ロスが発生する。生産量の増加に伴い、食用としての品質や安全性、ヘンプの加工効率や持続性を確保するために、乾2

燥、抽出、精製などの加工技術の高度化・標準化が求められている。一方、一部のテルペン類は GRAS
（General-regarded-as-safe）物質と呼ばれ、添加が許可され、食品に使用されてきた。しかし、ヘンプのテルペンの食品への配合や加工時の保存はまだ難しく、さらなる研究が必要とされている。
近年、ヘンプの CBD やテルペンの機能性や薬理価値、CBD の抽出技術などに関する研究が多く行われている。しかし、ヘンプの CBD やテルペンの将来の機能性食品素材としての可能性を論じ、ヘンプの利用可能な加工技術や可能性を評価した包括的なレビューは現在のところ存在しない。そこで、本稿では、ヘンプバイオマスの加工技術について、法的規制、ヘンプ CBD やテルペンを食品に取り入れる際の課題と解決策の可能性、さらに現在の研究状況や将来の展望をレビューする。このレビューを通じて、ヘンプ
CBD やテルペンを将来の機能性食品原料として応用する可能性について、食品メーカーや研究者に明確なイメージを描き、高品質で食品安全な製品を効率的に生産するためのヘンプの加工技術の標準化と改善のための情報を提供することが期待される。また、今後の研究ニーズも本総説で明らかにされている。
2. ヘンプのカンナビジオールの食品素材への応用
ヘンプ植物では、カンナビノイドは主に花（花序ともいう）と葉に存在する。具体的には、花序や葉の表面にある透明な腺状の「毛」であるトリコームと呼ばれる腺および非腺の表皮付属物に主に貯蔵されている（図 2）。カンナビノイドは、円板状細胞の分泌腔の細胞壁、分泌小胞、フィブリル物質と化学的に結合している[17]。このセクションでは，CBD の物理的性質と化学的性質，健康効果，将来の機能性食品
素材としての可能性と関連する課題について議論する。

図 2. ヘンプの解剖学的構造[18]と代表的な 6 種類のトリコーム[19]。

32.1. ヘンプ CBD の基本的な特徴
化学的には、カンナビノイドは、テルペノイドと脂環式構造を含む分子の一種である。現在、ヘンプ植物
からは 120 種類以上のカンナビノイドが見つかっている[20]。図 3 にヘンプ植物におけるカンナビノイドの生合成経路を示す[21]。カンナビノイド合成の基本反応は、オリベト酸（OA）のフェノール部位がテルペノイド成分のゲラニルピロリン酸（GPP）でアルキル化され、ヘンプの主要カンナビノイドの共通前駆体であるカンナビゲロール酸（CBGA）が生成されることである。CBGA はその後、THCA-シン
ターゼ、CBCA-シンターゼ、CBDA-シンターゼによる酵素触媒反応により、テトラヒドロカンナビノー
ル酸（THCA）、カンナビクロメン酸（CBCA）、カンナビジロール酸（CBDA）等の他のカンナビノイドに変換することが可能である。なお、ヘンプ植物には、酸性カンナビノイドのみが天然に存在する。分子構造上，カンナビノイドは非極性であり，水溶液への溶解度は低い[22]。カンナビノイドの沸点は 157℃から 220℃（例えば CBD の沸点は 180℃前後）[23,24]で、揮発性はない。しかし，CBD は熱的に不安定であり，光分解反応や酸化に対して非常に敏感である[25]。酸性型のカンナビノイドは、中性型と同様に人体のエンドカンナビノイド系に影響を与えないため、薬理活性はないと考えられている[26]。そのため、CBDA を CBD に変換するためには、通常、酸性分子からカルボキシル基を除去し、高温下で CO2を放出する脱炭酸工程が必要である[27]。脱炭酸プロセスの反応機構を図 3B に示す[28]。

4図 3 （A）カンナビノイドの生合成経路[21]、（B）カンナビノイドの脱炭酸の反応機構[28]。

2.2. ヘンプ CBD の機能性食品素材としての可能性と課題
近年、CBD の機能性として、鎮痛作用、不安・ストレスの軽減、吐き気、リラックス促進などが研究により証明されている[29,30]。また、CBD は精神作用がないため、THC によるような依存性作用は生じない。現在，生活習慣に起因する慢性疾患の有病率が増加しており，消費者はより健康的な食生活を追求
し，機能性成分で強化されたより多くの機能性食品を求めている。現在，世界の健康・ウェルネス市場は1.5 兆ドルであり，毎年 5%～10%で増加すると予測されている[31]。2019 年、世界の機能性食品市場は
2 億 5 千万ドルで、2022 年には 4400 億ドルになると予測されている[32]。したがって、この上昇トレンドの中で、将来の機能性食品素材としてヘンプ CBD を食品や飲料に添加することは高い可能性を持っている。しかし，CBD 含有食品の開発を制限しているいくつかの課題があり，それは法的規制，消費者の意識，そして技術的な欠陥を含んでいる。
2.2.1. 法的規制
法的な規制や政策は、市場や製品の発展を方向付ける最も重要な要因の一つである。現在、ヘンプ CBDに関する規制は国によって異なり、CBD はその合法性が明確に定義されていない「グレーゾーン」にある。米国では、2018 年の農業法案により、大麻（マリファナ）の定義から産業用ヘンプ（THC＜0.3%）を削除し[33]、ヘンプに関する研究がより進むようになった。しかし、CBD をあらゆる食品、飲料、栄養補助食品に添加することは、連邦レベルではまだ禁止されている[3]。FDA は、非認可の CBD 製品の安全性の懸念と、CBD が最初に医薬品として研究されたという事実から、違法成分リストからの免除を行っていない。実際、2018 年に FDA は、レノックス・ガストー症候群とドラベ症候群という 2 つの稀で重度のてんかんに伴う発作の治療薬として、CBD を含む最初の、そして今のところ唯一の医薬品を承5認した[34]。
アメリカではまだ連邦レベルでは承認されていないにもかかわらず、
いくつかの州では CBDを規制緩和したため、お茶、コーヒー、チョコレートなど、すでに市場に出回っている食品もある[35]。
カナダでは、大麻は全国的に合法化されているが、CBD などの植物性カンナビノイドは処方薬リストにあり、セルフケアの自然健康製品（NHP）や化粧品で合法的に販売することはできない[36]。カナダ健康食品協会（CHFA）は最近、レポートを発表し、NHP、食品、飲料に CBD を許可することが経済回復のための潜在的なプラスの経済的影響を強調している[37]。欧州連合（EU）では、2019 年 1 月に CBD
が「新規食品」にカタログ化され、EU は食品安全当局に CBD 製品の広範な試験と認可を要求している[38]。また、国によって製品中の THC 濃度を合法化する際の基準が異なっている。中国は、長い栽培の伝統と生産面積から、ヘンプ CBD の最大の生産者と消費者になると予測されていたが、最近、国家レベルの規制により、食品や化粧品に CBD を使用することが一切禁止された。この厳しい規制はヘンプ産業の発展に大きな影響を与え、大手食品メーカーは CBD 市場への参入に保守的な姿勢を見せている。
実際、こうした厳しい規制やパンデミックによる世界的な物流への影響もあり、ヘンプ市場や製品開発プ
ロセスには大きな影響が出ている。ヘンプバイオマスと CBD は市場で供給過多であり、CBD の価格は2021 年上半期に底を打った。農家のヘンプ栽培への熱意は冷めつつある。しかし、この「下降」は一時的なものである可能性があると想定している。より多くの研究が行われ、CBD の健康上の利点と安全性を証明する科学的証拠が発表されるにつれて、規制はより緩和され標準化される。これは CBD 食品市場の両方にとって強力なブースターとなり、その代わりに、より関連する研究が行われるようになる。
2.2.2. 消費者の意識とニーズ
ほとんどの文化圏では、「ヘンプ」や「大麻」という言葉は「麻薬」や「違法」を連想させるため、忌避される。
『CBD』は、その健康効果はもちろんのこと、世界のほとんどの人にとって、まだ馴染みのない言葉である。したがって、機能性食品素材としての CBD の利用を促進するためには、健康効果、安全性、『麻薬』との区別について消費者に啓蒙することが、法的規制の緩和と同じくらい重要である。同時に、適切な市場ポジションとターゲットとなる消費者層を見つけることが重要である。現在、通常の CBD 消
費者は機能性や健康上のメリットを得るために CBD を購入し、通常は栄養補助食品／医薬品として服用しており、ニッチな市場しか代表していない[39]。CBD と相性の良い食品の種類（液体製剤や固形製剤）を特定することが重要である。CBD を主食や飲料に取り入れることで、消費者層を拡大できる可能性があるが、これは現在困難であり、より広範な研究が必要である。CBD 強化食品に対する消費者のニーズ
も、製品開発において考慮すべき重要な要素である [40]。例えば、午後の眠気覚ましの「CBD 含有コー
ヒー」やスポーツドリンクは、即効性が必要であり、一方で人間の健康に対していかなる副作用も引き起
こしてはならない。さらに、特に CBD があまり安定した物質ではないという事実を考えると、食品は保存性があり、通常の保存条件下で CBD の活性を維持する必要がある。
2.2.3. 技術的な課題
規制や消費者の側面に加えて、現在、食品や飲料にヘンプ CBD を添加するために解決しなければならない技術的な課題がある。CBD で補強できる製品の種類は、CBD の物理的・化学的性質に依存する。上述したように、CBD は高度に非極性分子であり、水溶性が低い（約 0.0126mg/mL）ことを意味する

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[22,41,42]。したがって、ほとんどの水性ベースの食品及び飲料システムに組み込むことは困難である。
その上，最近の研究では，CBD の生物学的アクセス性は，動物及びヒトの体内では比較的低いことが示されており［43,44］、これは細胞の浸透率が低いためと考えられる［45］。また，CBD は比較的安定性が悪く，温度，湿度，pH，酸素，光，溶媒の種類等の様々な要因に影響される[46], [47], [48]。 その不安定性は，CBD が不適切に食品系に添加されたり，ストレス条件下にさらされたりすると，劣化しやすいことを示唆している。カンナビノイドの経口摂取は通常，長く続くゆっくりとした効果をもたらし，これは反応の速いニーズには望ましくなく［49,50］，改善の余地がある分野として認識されている。現在、様々な食品および飲料系における溶解性および安定性に関する研究は、あまり報告されていない。また，
CBD のヒト体内への生物学的到達度に関する研究も乏しい。これらの課題に対処するために、これらの側面におけるより広範な研究が緊急に必要である。その成果は、CBD を食品に添加することの実現可能性を支持する科学的根拠を提供し、さらにその健康上の利点を証明することになるでしょう。
2.3. 潜在的な技術的解決策と将来
現在、CBD 含有食品のほとんどは違法とされているが、未来はまだ明るく楽観的である可能性がある。
2018 年の米国の農業法案は、産業界や研究者に産業用ヘンプの門を開いた。それに続いて、ますます多くの資本投資がヘンプ産業と科学研究に投入されている。統計によると、ヘンプの世界市場規模は 57 億3000 万ドルで、2028 年には 277 億 2000 万ドルに成長すると予想されている[51]。これにより、より多くの大学や研究機関が必要な研究を行うことができ、その見返りとして CBD 含有食品の開発にも有益となる。現在の多くの国の規制では CBD を食品原料として使用することは禁止されているが，近い将来，
いくつかの規制が緩和されることを私たちは想定している。これは、より多くの科学的研究が行われ、
CBD の健康上の利点を証明し、人間に対するあらゆる副作用を決定する証拠があるかどうかにかかっている。実際、国連は最近、最も厳格な規制薬物リスト[52]、「1961 年の麻薬に関する単一条約のスケジュール IV」から大麻及び大麻樹脂を削除したが、これはヘンプ産業にとっても大きな勝利であった。世界中でより組織化され標準化された規制は、CBD 含有食品の開発にも役立つことでしょう。
技術的な面では、医薬品や食品系における CBD の溶解性、安定性、生物学的アクセス性を向上させるための研究がいくつか行われている。カプセル化、乳化、マイクロ流体化は、業界では様々な生物活性化合物を食品や飲料システムに組み込むために使用されており、CBD 含有食品の開発に対する潜在的な解決策を提供している。マイクロカプセル化は、疎水性分子（CBD）をカプセル化して水相に分散させることで、溶解性を向上させ、敏感な生物活性化合物の酸化感受性を低下させる一つの可能性である[53]。
Feng ら[54]は、医薬品における CBD の送達システムとしてごま油を適用し、中鎖トリグリセリド（MCT）の添加が CBD の溶解度と優れたバイオアベイラビリティを改善することを明らかにした。Lange とSchilderink[55]は、マイクロカプセル化された CBD は、マイクロカプセル化されていない CBD 単離物（アイソレート）と比較して高い CBD バイオアクセシビリティを有することを見いだした。Mozaffari
ら[56]は、オリーブオイルとベビーフードからなる食品システムに組み込むことで CBD バイオアクセシ
ビリティが向上することを発見し、これは加水分解脂質からのミセル形成の効率向上に起因する可能性があるとしている。ナノテクノロジーはすでにドラッグデリバリーシステムに応用されており、もう一つの有望な解決策となる可能性がある。Durán-Lobato ら[57]は、溶媒-乳化蒸発によってカンナビノイドを7担持した脂質ナノ粒子（NP）を開発し、製品の安定性を向上させた。規制がより緩和され、より科学的な研究が進めば、CBD 食用食品の開発における技術的な課題は、将来的に克服される可能性が想定される。

3. ヘンプテルペンの未来型食品素材への展開
3.1. ヘンプのテルペンの基本的な特徴
テルペン類もヘンプに含まれる生理活性化合物・二次代謝物の一種で、近年関心が高まっている。現在、ヘンプからはすでに 120 種類以上のテルペン類が同定されている[58]。テルペンの最も明確な特徴は匂いであり、これはヘンプ植物特有の芳香特性を描き、植物が草食動物に対する撃退や防御、受粉媒介者を引きつける、微生物の繁殖を抑制するために使用されている[59,60]。ヘンプの品種にもよるが、ヘンプ中の典型的なテルペン含有量は、乾燥ベースの葉で 0.125％～0.278％重量、花序で 1.283％～2.141％である[19,61]。ヘンプはテルペンを豊富に含むが、それだけが供給源ではない。実際、テルペンは多くの果物、野菜、ハーブに含まれている。
化学的には、テルペンは小さなイソプレン単位（5 炭素のビルディングブロック）が互いに結合して鎖を形成した炭化水素である。図 4 は、テルペンの生合成経路を示したものである。興味深いことに、テルペ
ンとカンナビノイドは共通の前駆体として、炭素数 10 の GPP という分子を持つ。その結果，ヘンプ中のテルペン類とカンナビノイド類の含量は，通常，正の相関がある[62]。テルペン類は通常、分子内のイソプレン単位の数によって分類される。モノテルペン（C10H16）は、ピネン、リモネン、ミルセンなど、
2 つのイソプレンから構成されるものである[63]。 セスキテルペン(C15H24)は、フムレン、ファルネソー
ル、カリオフィレンなどの 3 つのイソプレン単位から構成される[64]。より複雑なテルペン分子には、6つのイソプレン単位からなるトリテルペン（C30H50）、ポリテルペンなどがある[65]。図.4A に示すように、モノテルペン類とセスキテルペン類がヘンプに含まれる主なテルペン類である。その分子構造と組成から、テルペン類は高非極性分子であり、水溶液への溶解度は非常に低い（0.005～0.030mg/mL）[66,67]。
また、一般に揮発性が高く、テルペン類はそれぞれ固有の香りを有している。ヘンプに含まれる代表的な
テルペン化合物とその香りの特徴、および代替供給源を図 4B に示す。テルペンの典型的な沸点は 119℃から 198℃であった。また、テルペン類は熱的に安定ではなく、酸化されてテルペノイドに変化しやすい。

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図 4 （A）テルペンの生合成経路[65]、（B）ヘンプに多く含まれるテルペンの例とその香気特性。

3.2. ヘンプのテルペンの機能性食品素材としての可能性と課題
従来、テルペン類は化粧品、香水、アロマセラピーなどに使用されるのが一般的であった。最近の研究では，ヘンプのテルペンは，CBD の薬効と機能性の「1＋0＞1」である「アントラージュ効果」において重要な役割を果たす可能性があることが示されている[68]。このような植物性カンナビノイド-テルペノイドの相乗効果は、炎症、痛み、不安、感染症などの治療効果を高める可能性がある[69]。さらに、テルペン類自体の治療的・薬学的価値、機能性は、通常過小評価されている。例えば、ミルセンは強力な鎮痛剤であり、大きな抗酸化作用と抗炎症作用を持ち[70]、リモネンは優れた抗ウイルス、抗菌、抗糖尿病作用を示し[71]、ピネンは記憶力向上、抗炎症、抗菌機能を持ち[72]、リナロールは鎮静、抗インフルエンザ、
抗菌、神経保護作用[73]、カリオフィリンは優れた鎮痛剤と筋の抗痙攣を持つ[70，74]などである。テルペンは、FDA によって承認された GRAS 添加物であり、風味や栄養補助食品として食品や飲料に使用で9

きることを言及する価値がある。ヘンプのテルペンは、植物に豊富に含まれているため、将来の機能性食品成分の有望な供給源となる。CBD の活況とともに、テルペン類も食品産業と学問の両方でますます関心を集めている。
しかし、ヘンプのテルペンは揮発性が高く、熱に不安定なため、応用は容易ではない。特に、ヘンプ植物の乾燥、脱炭酸、抽出などの加工段階で蒸発・酸化しやすく、大きな損失を被る[62]。実際、現在入手可
能なヘンプ製品に含まれるテルペン香気のほとんどは、付加価値を提供するはずである[75]。加工中に失われるテルペンを回収するために、さらなる研究が必要である。CBD と同様に、異なる食品や飲料シス
テムにおけるテルペンの溶解性、安定性、生物学的アクセス性をどのように改善するかも、将来の機能性食品成分としてのヘンプテルペンの使用可能性を決定するために答えるべき重要な質問である。さらに、各テルペン類と CBD の相互作用や、「アントラージュ効果」におけるそれらの役割はまだ明確になっておらず、より深く理解する必要がある。タバコや VAPE の消費者の中には、特定のテルペン種の香りを好むと主張する人もいる。したがって、ある種の高品質で食品として安全なヘンプテルペンを食品に正確に添加し、消費者の好みに合わせてテルペンプロファイルを再構築または新規に作成するための探索が重要になり、より消費者に優しい体験を提供することが予見される。

4. ヘンプの加工技術
収穫時、花の産業用ヘンプは高い初期水分含有（MC）を持っている。Chen ら[62]は、カリフォルニアの 3 品種の初期水分含有（MC）が湿潤ベースで約 78％であることを見出した。収穫前、植物は通常、微生物の腐敗に対する優れた防御機構を持っている。しかし、植物から切り離された後は、高水分のため、急速な品質劣化と微生物による腐敗の影響を受けやすくなる。したがって、ヘンプ CBD およびテルペンの食品への添加を成功させるには、これらの生物活性化合物の保存とヘンプバイオマスの微生物的安全性、および適切な処理による製品ロスの回避に大きく依存している。さらに、これらの物質の効率的で環境に優しい抽出が重要である。同様に、処理コストは CBD 製品の価格設定を決定する上で重要な役割を果たす。このセクションでは、ヘンプの乾燥、抽出、精製技術の研究と生産における現状と最近の進歩についてレビューし、議論する。
4.1. 乾燥技術
4.1.1. ヘンプ産業における従来の乾燥技術
ヘンプは収穫時の水分含有（MC）が高いため、保管中に微生物による腐敗が起こりやすく、抽出・精製などの下流工程には好ましくないため、生花ヘンプを効率よく乾燥させる必要がある。現在、業界では収穫したヘンプを室内で乾燥させる方法として、吊り下げ乾燥とトレイ乾燥の 2 つの方法が用いられている。吊り下げ乾燥では、風通しのよい乾燥施設（図 5A）において、ヘンプ全体をワイヤーで逆さに吊り下げ、温度 15～21℃、相対湿度（RH）55～65％の環境で乾燥させるのが一般的である。このような構成
では、ヘンプ植物の茎や枝が垂れ下がり、外側の部分が中心部分を覆う「閉じ傘」構造を形成する（図.
5B）。通常、吊り干し乾燥は自然対流条件下で行われるため、気流が比較的弱く、対流熱や水分の移動速10度が遅く、中心部への浸透も少ない。そのため、中心部の水分が効果的に除去されず、ヘンプの乾燥が不均一になる（中心部は乾燥不足、外周部は十分乾燥される）。すると、中心部にカビが生えたりして、乾燥したヘンプの品質が均一でなくなる。吊り下げ乾燥は通常 7～10 日程度で終了し、人件費も高い[76]。
CBD とテルペンは主にヘンプの「コーラ」（花序と葉）に存在するため[77]、茎や幹を乾燥させるとエネ
ルギーの無駄が生じ、必要性がない。トレイ乾燥は、吊り下げ乾燥の「アップグレード」方法である。図5C に示すように、コーラを植物から切り離し、乾燥トレイに薄く並べて、吊り干し乾燥と同様の条件で室内乾燥する。Challa ら[77]は、トレイ乾燥は吊り干しより速いが、乾燥速度はまだ比較的低く、保存に安全なレベルまで水分が乾くのに 3-5 日必要であることを見出した。

図 5 （A）ヘンプ全草のハングドライ[79]、（B）「閉じ傘」構造が乾燥中の熱と水分の移動に及ぼす影響を示す模式図、（C）ヘンプ「コーラ」のトレイ乾燥。

高い生産収量と栽培の増加により、収穫されたヘンプは短いシーズンでより多くの量を乾燥する必要があり、現在適用されている低効率の乾燥方法ではニーズを満たせない可能性がある。したがって、処理効
率、水分の均一性、品質、安全性を向上させるために、新しい効率的な機械乾燥技術が必要である。
4.1.2. 新たな乾燥技術
熱風（HA）乾燥は、導入が簡単で運用コストが低く、産業界で設備が利用できるという利点から、食品や農産物に最もよく使われる技術の一つである[80]。乾燥過程での熱と水分の移動速度は、自然乾燥と比較して、HA 乾燥での強制対流によって著しく改善される[81]。しかし，ヘンプを熱乾燥させると，揮発性のためテルペン類が気化し，テルペン類やカンナビノイドが分解される可能性があることに注意する必要がある。Chen ら[62,80]は、ヘンプの花序と葉を異なる温度で HA 乾燥した場合の乾燥特性を調査し、乾燥時間が大気乾燥に比べて著しく短縮されることを明らかにした。一方、乾燥温度はヘンプバイオ
マス中の CBD 含量に大きな影響を与えなかったが、温度を上げるとテルペン類が著しく失われることがわかった。また、乾燥温度を上げると CBDA から CBD への変換が促進されることがわかった。同様に、
Challa [81]は、HA 温度を 40℃以上に上げてもヘンプ中の CBD 含量に大きな影響を与えず、非等温 HA

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乾燥（40℃を 75℃に変更）により、対照条件（32℃HA 乾燥）に比べて乾燥時間が 90%短縮されることを見出した。Chasiotis ら [82,83] は、乾燥温度を 40°C から 60°C に上げ、非等温乾燥体制を適用
すると、ヘンプの花序と葉の CBD と Δ9-THC 量が増加することを発見した。Metin Ozguven ら [84]は、ペパーミントに段階的に温度を変化させる HA 乾燥を適用し、最初の 4 時間に低温（35℃）の HAを使用し、その後 55℃に上げて乾燥を終了すると、望ましい製品品質を保持しながら乾燥時間を短縮でき る こ と を 見 出 し た 。 Zotti-Sperotto ら[85] はLippia origanoides HBK の 葉 とSchinusterebinthifolius Raddi の果実に断続的 HA 乾燥を適用し、断続的乾燥により L. origanoides の精油とチモールの収量を色と品質属性に大きな影響を与えずに増加させることを見いだした。さらに、これまでの研究で、非等温乾燥はエネルギー効率を向上させ、食品や農産物の効果的な殺菌、消毒、酵素の不活性化を達成できることが示されている [81,[86], [87], [88]]。ヘンプバイオマスの消毒と酵素失活の効果に対する非等温 HA 乾燥の効能を研究する上で、さらなる研究が必要である。
赤外線（IR）乾燥は、食品や植物に利用されてきたもう一つの有望な乾燥技術である。熱放射による集中的な移動のため，赤外線乾燥は，薄い材料の乾燥や厚い材料の表面予備乾燥に特に有効である [89], [90],[91], [92], [93]。遠赤外線（波長 50μm～1000μm）は、食品の表面に 2～5mm 浸透することができ、水分子の振動を介して強い熱効果を発生させることができる[94]。IR 乾燥は、貴重な生物活性化合物を含む様々なハーブにうまく利用されてきた。Nadee ら[95]は、IR 乾燥が HA 乾燥よりも速く、パンダナ
ス茶葉の同様の製品品質を維持しながら、よりエネルギー効率が高いことを発見した。Xie ら[96]は、IR加熱が中国やインドの薬草の効率的な乾燥と品質保持に適していることを示唆した。しかし、IR 乾燥は、
ハーブの不均一な乾燥や水分分布、色、香り、生物活性化合物の著しい損失をもたらすと報告した研究もある[97,98]。
凍結乾燥は、植物中の揮発性化合物や生物活性化合物への影響が少ないと考えられており、これは凍結乾燥条件下での非常に低い温度と低い酸素利用率に起因すると思われる[78]。Chen ら[80]は、凍結乾燥は
HA 乾燥よりもテルペンの損失がはるかに少ないことを見出した。しかし、凍結乾燥は通常、時間とエネ
ルギーを必要とする[99]。Chimsook [100] は、冬虫夏草の凍結乾燥と HA 乾燥によるコルジセピン生産のための乾燥特性、抗酸化活性と総フェノール含有量を研究した。その結果、凍結乾燥の方がフェノールと抗酸化活性の保持率が高いことがわかったが、HA 乾燥の方が、はるかに運転コストが低いことがわかった。
マイクロ波（MW）および高周波（RF）乾燥を含む誘電乾燥は、対象物に浸透して体積加熱を発生させることができ、乾燥効率の向上、エネルギー消費の削減、敏感な揮発性および生物活性化合物の保存に有益である [101], [102], [103]。Rehkopf [104]は，大麻草を急速に乾燥させ，微生物の腐敗を防ぎ，製品の品質を維持するために，RF 乾燥技術を開発した。MW と RF は、乾燥効率を向上させ、生物活性化合物を保存するために、他の乾燥技術を支援するためにも適用されている。Durance ら [105] は，MW ア
シスト真空乾燥を用いた大麻草の急速乾燥技術に関する特許を開発し，EnWave Technologies がこれを商品化している。他の複合乾燥技術も、異なる種類の食品や農産物を効率的に乾燥させるために研究されてきた。例えば、MW アシスト HA 乾燥 [106,107]、超音波アシスト HA 乾燥 [108]、蒸気アシスト

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HA 衝突乾燥 [109]、IR アシスト真空乾燥 [110,111] および IR と HA の連続乾燥 [62,112] などである。ヘンプの乾燥と CBD およびテルペンの保存に対するこれらの技術の実現可能性は、まだ調査されていない。
4.1.3. 課題及び研究ニーズ
現在、ヘンプの効率的な乾燥技術の開発に関する研究や、CBD とテルペンの保持に対する様々な乾燥方法の影響に関する研究は、文献上ではほとんどない。ヘンプバイオマスの微生物消毒に対する乾燥の有効性を研究する必要がある。適切な乾燥方法と乾燥条件は、最終製品の要件と消費者のニーズに合わせて調整することができる。商業規模のヘンプ生産におけるさまざまな乾燥技術の実現可能性は、技術経済分析を実施することで評価する必要がある。処理中に気化して失われるテルペンを回収・回収するための潜在的な手段を検討することも重要であろう。
4.2. 抽出技術
現在、ヘンプ産業で広く用いられている抽出方法は、大きく分けて溶媒抽出と超臨界流体抽出の 2 つである。植物原料からの抽出の目的は、目的とする物質をできるだけ多く得ること、一方で、好ましくない物質の共抽出を最小限に抑えることである。ヘンプバイオマスは，カンナビノイドやテルペン以外にも，
脂肪酸やクロロフィル，フェノール，フラボノイドなどの微量物質が豊富に含まれていることが知られている [113], [114], [115]。CBD とテルペンの両方が親油性であるため，これらは通常，脂質とともに共抽出される。したがって，高い収率と選択性を持つ適切な抽出方法を選択することが非常に重要である。
さらに，食品用途の溶媒選択において，食品安全性は最も重要な要素の一つである[116]。
4.2.1. 溶媒抽出
溶媒抽出は、植物抽出産業において最も一般的に使用される方法の一つである。これは、異なる溶媒を用いた固液浸漬を含むプロセスである。一般的に、産業界で主に使用されている溶媒は、エタノールと炭化水素の 2 種類に大別される。
エタノールは極性溶媒であり、通常、他の方法と比較して処理量や抽出収率が高く、全領域の留出物を容易に得ることができる[117]。エタノールは FDA による GRAS 溶媒であるため，エタノール抽出物の食品安全性は懸念されない。一方，親水性のため，エタノール抽出は通常，ヘンプバイオマスからの脂質とワックスの共抽出を少なくし，したがって，冬眠や脱蝋を避けるか，あるいは排除することもできる[118]。
しかし、カンナビノイドやテルペン類に対する選択性は通常低い[119]。この方法の欠点は，後分離・精製が難しい，選択性が低い，溶媒損失が大きい，溶媒回収が難しい，溶媒コストが大きい，などである。
また，エタノールは非常に可燃性が高く，火災の危険性がある。
炭化水素抽出は、通常、ブタン、ヘキサン、ヘプタンなどを用いて行われる[120]。代表的な非極性溶媒である[120]。炭化水素はエタノールよりも抽出効率が高く，溶媒回収が容易であるため，溶媒コストが安くなる．炭化水素は非極性であるため，エタノールよりもテルペンを多く保持できるが，植物から脂質やワックスを共抽出するため，防寒が必要である[121]。近年、炭化水素、特にヘキサンの使用は、人間

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の健康に対する懸念を引き起こす可能性があるとして、懸念が高まっている。米国環境保護庁[122]は、「高濃度のヘキサンに人間が急性吸入暴露されると、軽度の中枢神経系（CNS）作用が生じる」と指摘している。エタノールと同様に炭化水素も可燃性であり，運転中の火災の危険性がある。さらに，炭化水素の排出は地球温暖化や環境負荷の一因となる[123]。また、オイルの収率を高めるために極性溶媒と非極性溶媒の混合溶媒を用いた CBD 抽出の報告もある[124]。しかし、混合溶媒は時に不純物が多くなり、より複雑な後処理が必要になることがある[125]。
4.2.2. 超臨界流体抽出
原理的に、超臨界流体（SCF）とは、その臨界点以上の温度と圧力で、固体に圧縮するのに必要な圧力以下の任意の物質である[126]。超臨界状態では、液相と気相の区別がなく、SCF は液体と気体の両方の特性を示す。SCF は、気体のように多孔質材料中を容易に拡散することができるが、液体のように生理活性物質を溶解することができる。また、圧力や温度のわずかな変化で物性が大きく変わるという特徴もあり、SCF は「ファインチューンド」な溶媒として優れている。超臨界流体抽出（SFE）もまた、高価な生物活性化合物の抽出技術としてよく利用されており、一般的に使用される流体は二酸化炭素［127］と水［128］である。超臨界二酸化炭素（SC-CO2）は、超臨界状態（31℃、74 bar）がはるかに穏やかなた
め、CBD に最もよく使用されている[129]。エタノールや炭化水素抽出と比較して、SC-CO2 は不燃性、非毒性、高選択性、低溶媒損失、容易な溶媒分離と回収、低溶媒コストという利点を有している[113]。
SFE 条件を調整することで、高いテルペン保持率を持つフルスペクトラムの CBD 留出物を得ることができる[130]。SFE 抽出装置の初期費用は従来の溶媒抽出よりもはるかに高いが、全体の長期的な運用コス
トは実際には低い[131]。SFE 抽出された CBD オイルは、脂質とワックスを除去するための冬期処理プ
ロセスを依然として必要とし、この技術のスケールアップは容易ではない。SC-CO2 への共溶媒として5％のエタノールの添加は、CBD の抽出を強化することが証明された[120,132]。
4.2.3. 新しい抽出技術
近年、いくつかの新しい溶媒抽出技術が研究されている。マイクロ波支援抽出（MAE、波長 300 MHz から 300 GHz）は、新しいグリーン抽出技術であり、収率の向上、抽出時間や溶媒ニーズの削減、エネル
ギー消費の低減など、従来技術よりもいくつかの利点を示している[133], [134], [135]。このような優れた特性は，細胞壁の完全性と構造に対する電磁波（MW）の破壊効果に起因すると考えられ[136]，これにより抽出中の物質移動が促進される。超音波支援抽出（UAE）は、植物材料から生物活性化合物を抽出するために使用されている別の効率的な抽出技術である[137,138]。Agarwal ら[139]は、ヘンプからのCBD の UAE は、超音波を使用しない従来の抽出よりも効率的であることを示した。
4.2.4. 課題及び研究ニーズ
現在、様々な方法を用いた CBD 抽出に関する研究は広く行われているが、テルペン類の抽出に関する報
告は、科学研究・工業生産の両面で少ないのが現状である。これは、工業生産では CBD 蒸留液を高温で脱炭酸する必要があり、その間にテルペン類がほとんど気化して失われることが一因である。したがって，CBD の抽出効率，収率，選択性の向上とテルペンの回収を同時に行い，より高い処理量と低コストの抽出装置を開発する必要がある。また、抽出された CBD やテルペンを食品や飲料に添加する場合には、

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溶媒や抽出方法の選定に食品安全への配慮が必要である。

5. 精製技術
精製工程とは、「ヘンプ生エキス」や「粗留分」を精製された「CBD オイル」や「純粋な CBD 単離物（アイソレート）」に変換する工程を指す（図 6）。抽出後の粗油は通常、高い粘度と暗褐色または黒色を有しているが、これはクロロフィルなどの天然着色料の存在に起因するはずであり、高温脱炭酸プロセス中に褐色に変化する[140]。生のヘンプ抽出物および原油は通常、数百種類の物質を含み、その多くは人間の健康に対して毒性さえある可能性があるため[141]、それらを直接利用することは、特に食品用途では安
全かつ望ましいとは言えないかもしれない。したがって，CBD やテルペン類の粗油の精製は，将来の機
能性食品原料として使用するための安全性を判断する上で不可欠である。また、CBD やテルペン類の純度を高めることは、健康増進や機能性食品に的確に添加するためにも重要である。代表的な精製技術として、分子蒸留法、分取クロマトグラフィー、晶析法などがある。

図 6. CBD 原油から精製油、単離結晶までの精製工程。

5.1. 分子蒸留法
分子蒸留はショートパス蒸留としても知られ、通常、原油の最初の精製工程である。図 7A に示すように、
分子蒸留は蒸発と凝縮の過程を含み、一般に供給システム、モーターシステムおよびワイパーブレード、異なる物質の収集のための内部および外部コンデンサーセットから構成されている。蒸発-凝縮室は、所望の物質の蒸発に有利なように真空にされている（図には真空ポンプは示されていない）。供給油はワイ
パーブレードによって加熱された壁面に薄く広げられ、その上で軽い分子（カンナビノイドやテルペンなど）が蒸発して蒸発器から凝縮器への方向に抜け出し、内部の凝縮器の表面で凝縮される[142]。蒸発器と凝縮器の間の距離は、気化した軽質物質の分子平均自由行程（「ショートパス」）と同等である[143]。
したがって、軽質分子は凝縮して回収され、重質分子は別の回収器へ流れる。分子蒸留の後、カンナビノ
イドと重い着色料、脂質、ワックスが分離され、テルペン類は揮発性が高いため、別々に回収することができる。しかし、CBD と THC は化学組成や物性が類似しているため、通常は混合物として回収される。
THC は精神活性物質であり規制薬物であるため、あらゆる食品への配合が厳しく禁止されており、CBD

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と分離する必要がある。

図 7 （A）CBD オイルの分子蒸留装置の模式図と蒸発-凝縮機構の説明、（B）分取クロマトグラフィーカ
ラム内の溶離液分離の模式図とヘンプ CBD 生産の商業規模 HPLC システムの写真

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5.2. 分取クロマトグラフィー
分取クロマトグラフィーは、CBD をさらに精製し、THC やその他の不純物を効果的に除去するために使用される。ヘンプ産業には、高圧液体クロマトグラフィー（HPLC）、遠心分離クロマトグラフィー（CPC）、フラッシュクロマトグラフィーという 3 つの代表的なクロマトグラフィー技術がある[144],[145], [146], [147]。HPLC は最も一般的に使用されるクロマトグラフィー精製技術であり、フラッシュ
クロマトグラフィーは一般的に低圧下で操作される高速分離精製技術である。一方、CPC は、抽出セルが直列に接続されたネットワークで、固定相と流体相の両方が液体である。固定相は遠心力によって固定化され、CBD を含む流体相はカスケードに沿って移動し、精製される。図 7B は、カラムにおける CBDと THC のクロマトグラフィー的分離の模式図と、商業規模の HPLC システムの一例である。高圧によって駆動されるように、混合カンナビノイドを含む移動相は、特殊な材料でコーティングされた充填材を含むカラムを流れる。溶離液の種類によって、コーティング材への吸着・脱着速度が異なるため、カラムを移動する速度も異なる。その保持時間によって、異なる溶出物を別々に回収することができる。精製後、オイルは黄金色の透明な粘性液体となる（図.6）。
5.3. 晶析
精製されたオイルをさらに精製して「CBD 単離物（アイソレート）」を得るには、晶析工程が必要で、これは通常、細かい白い粉末である（図 6）。結晶化プロセスでは、まず精製オイルを大型容器内で溶媒（通常はペンタン）に溶解し、これを加熱して機械的に撹拌；次に温度を徐々に下げ、撹拌速度を遅くして核形成を開始；核形成が始まると、撹拌速度を急激に上げて熱力学的平衡を破り、溶液から結晶を分離；最後にろ過した結晶を再びペンタンで洗浄して残りの不純物を除去する。市販の CBD 単離物は通常、少な
くとも 99.5%の純度を有している。
今後の研究では、ヘンプの CBD とテルペン類について、より費用対効果の高い精製装置と方法の開発に注力する必要がある。さらに、異なるテルペン種の単離に関する研究はあまり報告されていない。

6. 結論と今後の展望
機能性や健康効果から、ヘンプ CBD やテルペンは将来有望な機能性食品素材である。現在、厳しい規制と消費者基盤の欠如が、ヘンプ市場と CBD およびテルペン製品の開発に大きな影響を与えている。さらに、ヘンプの研究はまだ初期段階にあり、多くの技術的な問題が解決されていないままであった。それでも、明るい未来が期待されている。ヘンプの CBD とテルペンを機能性食品原料として使用するための研究と成功は、以下の側面でより多くの努力を必要とする。
1)ヘンプ CBD とテルペンの食品としての健康上の利点と安全性の証拠を提供するための広範な科学的研究を実施する必要があり、それは政策立案者がヘンプ CBD とテルペン食品の開発のための国内および世界的な規制を開発し標準化するのに役立つであろう。

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2)他の主要な食品成分との溶解性や生体適合性を改善し、ヘンプ CBD やテルペンの安定性、保存性、生物学的アクセス性を向上させる研究は、様々な食品製品システムにおいてそれらをうまく添加する上で必要かつ重要である。
3)ヘンプ CBD とテルペンの健康上の利点と安全性に関する消費者の教育にもさらなる努力が必要であ
り、潜在的な消費者基盤を開発・拡大することが重要である。
4)収穫後のヘンプの品質と安全性を確保し、下流の加工に良い影響を与えるためには、高い加工効率と処理能力を持ち、かつ生物活性化合物の損失を最小限に抑えた効率的なヘンプ乾燥技術が必要である。
5)CBD とテルペンの収量と選択性を向上させ、食品用途の抽出物の純度と安全性を確保するために、効率的で安全、かつコスト効率の高い抽出・精製技術を開発し最適化する必要がある。
ヘンプからの高付加価値製品の開発には、これらの課題や研究ニーズが残されているが、今後、ヘンプのCBD やテルペンは、人間の健康を改善する機能性食品素材となり、人間の日常生活に近づくと期待されている。

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