Μελέτη της χημικής σύστασης του αιθέριου ελαίου και των εκχυλισμάτων διαφορετικών ποικιλιών του είδους Cannabis Sativa L.

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, το φυτό Cannabis sativa L. αποτέλεσε το επίκεντρο της προσοχής της επιστημονικής κοινότητας σε όλο τον κόσμο, καθιστώντας το σίγουρα ένα από τα πλέον μελετημένα φυτά. Η πιο πρόσφατη βιβλιογραφία υποστηρίζει μια μονοτυπική ταξινόμηση, στην οποία αναγνωρίζεται ένα είδος, το Cannabis sativa και διαιρείται σε διαφορετικούς χημειοτύπους με βάση το προφίλ των κανναβινοειδών. Παρ’ όλα αυτά η ταξινόμηση των χημειότυπων γίνεται κυρίως με βάση τη συγκέντρωση της ψυχοδραστικής ουσίας Δ9-τετραϋδροκανναβινόλης (Δ9-THC) και της συγκέντρωσης της μη ψυχοδραστικής ουσίας της κανναβιδιόλης (CBD). Πέρα από αυτές τις δύο κύριες ουσίες έχουν προσδιοριστεί πάνω από 500 είδη κανναβινοειδών, που όμως δεν παρουσιάζουν τόσο βιολογικό ενδιαφέρον όσο οι δύο παραπάνω ουσίες, καθώς και άλλες φαινολικές ουσίες όπως φλαβονοειδή και φλαβόνες. Επιπλέον, οι ταξιανθίες του φυτού είναι πλούσιες σε πτητικά συστατικά. Τα κύρια πτητικά που ανιχνεύονται στα εναέρια μέρη του φυτού περιλαμβάνουν τόσο τα μονο- όσο και τα σεσκιτερπένια. Υπό το πρίσμα όλων των παραπάνω, η παρούσα μελέτη στοχεύει στην ταυτοποιήση πολλών βιοδραστικών συστατικών, περιλαμβανομένων των κανναβινοειδών, των φαινολικών ενώσεων και των πτητικών, που υπάρχουν στις ταξιανθίες Cannabis sativa L. τριών διαφορετικών ποικιλιών, Fedora, Felina, Futura. Επιπρόσθετα, στόχος είναι να προσδιοριστούν τυχόν ποιοτικές και ποσοτικές διαφορές που μπορεί να υπάρχουν στα δείγματα ανάλογα με την λίπανση που χρησιμοποιήθηκε κατά την καλλιέργεια. Συγκεκριμένα, στα δείγματα που αναλύθηκαν έχουν χρησιμοποιηθεί δυο διαφορετικά είδη λίπανσης, ελληνική και καναδική λίπανση, ενώ όλα τα δείγματα προέρχονται από φυτά που έχουν καλλιεργηθεί στην Ελλάδα. Αναλυτικότερα, η παραλαβή των πτητικών συστατικών πραγματοποιήθηκε με υδροαπόσταξη με συσκευή Clevenger και έπειτα ακολούθησε ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των συστατικών με ανάλυση αέριας χρωματογραφίας–φασματομετρία μαζών (GC-MS). Ο ποσοτικός προσδιορισμός των συστατικών των αιθερίων ελαίων έγινε με χρήση εσωτερικού προτύπου κυκλοεξανόνης. Οι αποδόσεις σε αιθέριο έλαιο κυμαίνονται μεταξύ 0,3-0,6%. Τα κύρια πτητικά συστατικά που κυριαρχούν στα δείγματα βρέθηκαν να είναι τα σεσκιτερπένια β-καρυοφυλλένιο και το α-χουμουλένιο. Ακόμα, ανιχνεύθηκε στα αιθέρια έλαια όλων των δειγμάτων η κανναβιδιόλη (CBD). Σε δεύτερο στάδιο, απομονώθηκε το υδατικό υπόλειμμα από την σφαιρική φιάλη της απόσταξης, ακολούθησε διήθηση και λυοφιλίωση. Πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός των ολικών φαινολικών συστατικών με τη μέθοδο Folin-Ciocalteau, καθώς και φασματοσκοπική ανάλυση UV-Vis. Για τον προσδιορισμό των κανναβινοειδών ενώσεων, έγινε χρήση χρωματογραφιών και φασματοσκοπικών τεχνικών, συγκεκριμένα UV-Vis και LC/Q-TOF/HRMS, αφού προηγήθηκε εκχύλιση του φυτικού υλικού με μεθανόλη και χρήση υπερήχων. Τα κυριότερα κανναβινοειδή που ταυτοποιήθηκαν ήταν η κανναβιδιόλη (CBD), το κανναβιδιολικό οξύ (CBDA), το κανναβιγερολικό οξύ (CBGA), η κανναβιγερόλη (CBG) και η κανναβινόλη (CBN), ενώ προσδιορίστηκε ποσοτικά η συγκέντρωση της κανναβιδιόλης στα δείγματα. Τέλος, στα μεθανολικά εκχυλίσματα ταυτοποίηθηκαν τα εξής φλαβονοεδή, η κανφλαβίνη Α και Β και το καννιπρένιο.

In recent years, Cannabis sativa L. constinuously attracts worldwide scientific interest, resulting nowadays one of the most studied plants. The recent literature supports a monotypic classification, in which one species is identified, Cannabis sativa, and is divided into different cannabinoid phenotypes. However, the classification of the phenotypes is mainly based on the concentration of the psychoactive principle Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC) and the concentration of the non-psychoactive compound cannabidiol (CBD). In addition to these two main compounds, more than 500 species of cannabinoids have been identified, as well as other phenolic compounds such as flavonoids and flavones. Regarding to the other compounds present in hemp, terpenes are responsible for the characteristic aroma of the plant. The major volatiles detected in the aerial parts of the plant include both mono- and sesquiterpenes. In the light of all the above, the present study aimed at the analysis of the bioactive compounds present in hemp inflorescences of different varieties. Fedora, Felina, Futura, including cannabinoids, hemp-specific phenolics, and volatile compound. Moreover, the aim of this thesis was to determine qualitative and quantitative differences in the samples depending on the fertilizer that was used. Specifically, the samples analyzed were cultivated in different agronomic conditions. Two different types of fertilizers were used, Greek and Canadian, while all samples were cultivated in Greece. In particular, the essential oils were received using the hydro-distillation technique with the Clevenger apparatus. The volatile compounds of the essential oils were qualitative determinated by gas chromatography-mass spectrometry analysis (GC/MS). The quantitative determination of the indentified compounds in essential oils was performed using cyclohexanone, as internal standard. The yield of the essential oils was ranged between 0,3% to 0,6%. The major volatile compounds were found to be the sesquiterpenes β-caryophyllene and α-humulene. Also, cannabidiol (CBD) was detected in the essential oils of all samples. In a second step, the aqueous residue was isolated from the distillation flask, followed by filtration and lyophilization. The total content of phenolic compounds was determined by Folin-Ciocalteau method and the presence of phenolic compounds was also confirmed by the spectrometry technique UV-Vis. Furthemore, the hemp was extracted with methanol and then for the separation and the indentification of the cannabinoids were performed by instrumental analysis techniques, namely UV-Vis and LC/Q-TOF/HRMS. The main cannabinoids identified were cannabidiol (CBD), cannabidiol acid (CBDA), cannabigolic acid (CBGA), cannabigerol (CBG) and cannabinol (CBN), while cannabidiol concentration were quantitated for each sampleanalysed. Finally, flavonoids such as cannflavin A and B and canniprene were found in the methanolic extracts.