Identifikace a kvantifikace hlavních kanabinoidů a jejich kyselin v extraktech z deseti genotypů léčebného konopí (Cannabis sativa L.)

Bc. Markéta Havlíčková

Master's thesis

Identification and quantification of major cannabinoids and their acids in extracts from ten genotypes of medical cannabis (Cannabis sativa L.)

Abstract:

Konopí je jednoletá dvoudomá rostlina, ve které se přirozeně vyskytuje více než 1400 látek. Jedná se o jednu z nejstarších pěstovaných rostlin, kterou se lidé postupně naučili zpracovávat všemi možnými způsoby, ať už pro výrobu textílií, nebo využívání konopného semene jako zdroje potravy. Časem se přislo i na jeho psychoaktivní vlastnosti dříve využívané k rituálním účelům. Nejspíš nejdůležitějším objevem byly jeho léčebné účinky, které jsou dnes přisuzovány hlavně kanabinoidům a terpenoidům. Právě díky těmto vlastnostem je konopí v současné době velmi diskutovaným tématem. Cílem práce bylo vyrobit ethanolové extrakty z usušeného květenství deseti vybraných genotypů léčebného konopí: Critical Hog, Gorilla Glue, Tangie, Green Poison, Forbidden Fruit, Mango Saphire, Chocolope, Grandaddy Purple, Cheese a Critical 2+, u kterých byl sledován obsah primárních a sekundárních kanabinoidů a jejich kyselin. Pomocí metody vysokoúčinné kapalinové chromatografie – tandemové hmotnostní spektrometrie byl u extraktů zjištěn procentický podíl 7 kanabinoidů: delta-9-tetrahydrokanabinol (THC), kanabidiol (CBD), kanabinol (CBN), kanabichromen (CBC), tetrahydrokanabivarin (THCV), kanabigerol (CBG) a kanabidivarin (CBDV) a jejich kyselin: tetrahydrokanabinolová kyselina (THCA), kanabidiolová kyselina (CBDA), kanabinolová kyselina (CBNA), kanabichromenová kyselina (CBCA), tetrahydrokanabivarinová kyselina (THCVA), kanabigerolová kyselina (CBGA) a kanabidivarinová kyselina (CBDVA). Na základě výsledků byly mezi sebou porovnány jednotlivé genotypy a byli vybráni 4 zástupci, kteří se svým složením výrazně lišili od ostatních genotypů. Jednalo se o Mango Saphire, Tangie, Green Poison a Chocolope. V nejvyšším množství se u genotypů vyskytovala THCA s průměrným obsahem 23,74±0,5 % a z ní odvozený kanabinoid THC (11,7±0,36 %). Nejvyšší obsah THC v extraktu (48 %) byl detekován v genotypu Mango Saphire, což je odrůda se statisticky prokazatelně nejvyšším zastoupením téměř všech kanabinoidů. Naopak CBD bylo u všech genotypů neměřeno nejméně. Průměrné hodnoty se pohybovaly v rozmezí od 0,01±0,001 % do 0,04±0,002 %. Jeho nízký obsah ovlivňuje do jisté míry genetika. Důležitý byl také obsah CBGA, která je prekurzorem pro biosyntézu ostatních kanabinoidů. Nejvíce se vyskytovala u genotypu Tangie1,09±0,01 %, což bylo o 0,5× více než u Green Poison. Dále bylo zjištěno, že genotypy Tangie, Green Poison a Chocolope by mohly být s ohledem na nižší obsah THCV a vyšší obsah THC geneticky spíše C. sativa. Mango Saphire obsahovalo vyšší procento obou kanabinoidů, a proto lze předpokládat, že genetický podíl C. sativa/indica byl podobný. Při léčbě konopnými extrakty se využívá tzv. vzájemné synergie hlavních obsahových látek – kanabinoidů a terpenoidů. Tyto a ještě stovky dalších minoritních sloučenin vyskytujících se v konopí přirozeně, mají schopnost své příznivé účinky vzájemně zesilovat a naopak vedlejší účinky některých majoritních kanabinoidů jako například THC zmírňovat. Vysoký obsah THC a dalších kanabinoidů, které byly analyzované ve vybraných extraktech, by mohl hrát potenciální roli při léčbě různých druhů onemocnění například chronických bolestí, jako alternativa opioidů, nauzey a zvracení doprovázející chemoterapie, posttraumatické stresové poruchy a mnoho dalších. Ovšem to, jaké další biologicky aktivní látky, které přispívají k léčebným účinkům konopí, obsahují vybrané genotypy, a jak tím přispějí v budoucí medicíně, ukážou až další studie.

Abstract:

Cannabis is an annual dioecious plant in which more than 1,400 substances occur naturally. It is one of the oldest cultivated plants, which people have gradually learned to process in all possible ways, whether for the production of textiles or the use of hemp seed as a food source. Over time, its psychoactive features previously used for ritual use were discovered. Probably the most important discovery was its therapeutic effects, which are now attributed mainly to cannabinoids and terpenoids. Due to these features, cannabis is currently a much-discussed topic. The aim of the work was to produce ethanol extracts from dried inflorescences of ten selected genotypes of medical cannabis: Critical Hog, Gorilla Glue, Tangie, Green Poison, Forbidden Fruit, Mango Sapphire, Chocolope, Grandaddy Purple, Cheese and Critical 2 in which the content of primary and secondary cannabinoids and their acids was monitored. Using high performance liquid chromatography - tandem mass spectrometry, the percentage of 7 cannabinoids in the extracts was determined: delta-9-tetrahydrocannabinol (THC), cannabidiol (CBD), cannabinol (CBN), cannabichromene (CBC), tetrahydrocannabivarin (THCV), cannabigerol (CBG) and cannabidivarin (CBDV) and their acids: tetrahydrocannabinolic acid (THCA), cannabidioic acid (CBDA), cannabinol acid (CBNA), cannabichromenoic acid (CBCA), tetrahydrocannabivarin acid (THCVA), cannabigerolic acid (CBGA) and cannabidivarin acid (CBDVA). Based on the results, individual genotypes were compared and 4 representatives were selected, which differed significantly in their composition from other genotypes. These were Mango Saphire, Tangie, Green Poison and Chocolope. In the genotypes, THCA was present in the highest amount with an average content of 23.74±0.5 % and the derived cannabinoid THC (11.7±0.36%). The highest THC content in the extract (48 %) was detected in the Mango Sapphire genotype, which is the variety with a statistically demonstrably highest proportion of almost all cannabinoids. In contrast, CBD was the least measured for all genotypes. Mean values ranged from 0.01±0.001 % to 0.04±0.002 %. Its low content is influenced to some extent by genetics. The content of CBGA, which is a precursor for the biosynthesis of other cannabinoids, was also important. CBGA most occurred in the Tangie genotype 1.09±0.01%, which was 0.5 times more than in Green Poison. It was further found that the Tangie, Green Poison and Chocolope genotypes could be genetically more C. sativa due to the lower THCV content and the higher THC content. Mango Sapphire contained a higher percentage of both cannabinoids, and therefore it can be assumed that the genetic proportion of C. sativa / indica was similar. In the treatment of cannabis extracts, the so-called mutual synergy of the main constituents - cannabinoids and terpenoids - is used. These and hundreds of other minor compounds found naturally in cannabis have the ability to enhance their beneficial effects and, conversely, to alleviate the side effects of some major cannabinoids such as THC. High content of THC and other cannabinoids, which were analyzed in selected extracts, could play a potential role in the treatment of various types of diseases such as chronic pains, as an alternative to opioids, nausea and vomiting accompanied by chemotherapy, post-traumatic stress disorder and many more. However, what other biologically active substances genotypes contain that contribute to the therapeutic effects of cannabis and how it will contribute to future medicine, may show up future studies.

Keywords

léčebné konopí, genotyp, extrakt, kanabinoidy, kanabinoidní kyseliny

Keywords

medical cannabis, genotype, extract, cannabinoids, cannabinoid acids

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Anežka Janatová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products