Obsah biologicky aktivních látek v různých genotypech léčebného konopí (Cannabis sativa L.)

Bc. David Faigl

Master's thesis

Content of biologically active substances in different genotypes of medical cannabis (Cannabis sativa L.)

Anotácia:

V této práci byl studován obsah majoritních i minoritních kanabinoidů v různých genotypech konopí, pěstovaného v kontrolovaných podmínkách na FAPPZ ČZU. V literární části je nejprve shrnuta botanika a taxonomie konopí, následována popisem kulturně-historického vývoje soužití této unikátní rostliny s člověkem. Další kapitola se zaměřuje na českou legislativu zabývající se touto problematikou v kontextu evropském a světovém. Rozebrána je z pohledu ilegální psychotropní látky i léčebného prostředku a je sledován její vývoj v čase. Následující část je dedikována biologicky aktivním látkám, pozornost je věnována zejména kanabinoidům a terpenoidům; kromě obecné charakteristiky je zahrnuta jejich klasifikace a biosyntéza. Nejvýznamnější obsahové látky (z kanabinoidů např. THC, CBD, z terpenů myrcen, pinen a další) jsou charakterizovány jednotlivě, včetně farmakologických účinků, významu pro rostlinu a souvislostmi mezi nimi. U terpenů, jenž jsou zodpovědné za rozmanité a typické aroma konopí, je vylíčeno, jakým způsobem jej konkrétní sloučenina ovlivňuje. Nakonec jsou v rešerši popsány nejběžněji používané instrumentální metody ke stanovení těchto látek, jmenovitě plynová chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) a vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC). Vyjma základních principů, na kterých jsou tyto přístroje založeny, jsou zmíněny též rozdíly mezi danými metodami, jejich přednosti a nevýhody pro danou analýzu. Mezi genotypy vybrané pro tento výzkum patřily Nurse Jackie 1, Shaman 5, Blueberry 3, CBD Caramel 6 a Forbidden fruit 2, 3, 5, 6 a 8. Od každé odrůdy byly vypěstovány 3 rostliny, celkem tedy 27. Byly zaznamenány výnosy květenství pro každou rostlinu a stanovena ztráta sušením. Po homogenizaci byly připraveny ethanolové extrakty ve 3 různých koncentracích. Vlastní stanovení probíhalo na HPLC s UV detektorem. Data byla zpracována v programu Chromeleon. Tímto způsobem byl zjištěn procentuální obsah THC, CBD, CBG, jejich odpovídajících prekurzorových kyselin a minoritních kanabinoidů THCV, CBDV a CBN. Pro statistické vyhodnocení byla zvolena jednofaktorová ANOVA s využitím post-hoc metody Fisher LSD test. Na základě výsledků byly mezi sebou dané genotypy porovnány. Nejvyšší obsah celkového THC byl zjištěn u odrůdy Forbidden fruit 5 s hodnotou 10,502 %. Genotyp CBD Caramel 6 měl nejvyšší koncentraci CBD (4,486 %). Obsahu CBG mírně přesahujícího 1 % dosáhly 2 odrůdy, Forbidden fruit 2 (1,017 %) a 3 (1,008 %). U Nurse Jackie 1 byl stanoven nejvyšší obsah neutrálního THC (1,412 %) a CBN (0,364 %), produktu degradace THC, a minoritního kanabinoidu THCV (0,009 %). Jediná další odrůda, u které byl detekován CBN, je Forbidden fruit 5 s koncentrací 0,011 %. Přítomnost CBDV byla zjištěna u tří genotypů, Blueberry 3, Forbidden fruit 5 (oba 0,001 %) a CBD Caramel 6 (0,003 %).

Abstract:

In this work, the content of major and minor cannabinoids in different genotypes of cannabis grown under controlled conditions at FAPPZ ČZU was studied. In the literature section, the botany and taxonomy of cannabis is first summarized, followed by a description of the cultural and historical development of coexistence of this unique plant with humans. The next chapter focuses on the Czech legislation dealing with this issue in the European and world context. It is discussed from the perspective of an illegal psychotropic substance and a therapeutic agent and its evolution over time is traced. The following section is dedicated to biologically active substances, with particular attention paid to cannabinoids and terpenoids; in addition to their general characteristics, their classification and biosynthesis are covered. The most important constituents (among the cannabinoids, e.g. THC, CBD, among the terpenes, myrcene, pinene and others) are characterised individually, including their pharmacological effects, their importance for the plant and the relationship between them. For terpenes, which are responsible for the diverse and characteristic aroma of cannabis, the way in which a particular compound affects it is described. Finally, the most commonly used instrumental methods for the determination of these compounds are described, namely gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and high-performance liquid chromatography (HPLC). In addition to the basic principles on which these instruments are based, the differences between the methods, their advantages and disadvantages for a given analysis are also discussed. The genotypes selected for this research included Nurse Jackie 1, Shaman 5, Blueberry 3, CBD Caramel 6 and Forbidden fruit 2, 3, 5, 6 and 8. Three plants of each variety were grown, for a total of 27 plants. Inflorescence yields were recorded for each plant and loss to drying was determined. After homogenization, ethanol extracts were prepared at 3 different concentrations. The actual analysis was carried out on HPLC with UV detector. Data were processed in Chromeleon software. In this way, the percentage of THC, CBD, CBG, their corresponding precursor acids and the minor cannabinoids THCV, CBDV and CBN were determined. One-factor ANOVA was chosen for statistical evaluation using the Fisher LSD post-hoc test. Based on the results, the genotypes were compared with each other. The highest total THC content was found in the Forbidden fruit 5 cultivar with a value of 10.502 %. The CBD Caramel 6 genotype had the highest CBD concentration (4.486 %). Two varieties, Forbidden fruit 2 (1,017 %) and 3 (1,008 %), had a CBG content of slightly more than 1 %. Nurse Jackie 1 had the highest neutral THC content (1,412 %) and CBN (0,364 %), a product of THC degradation, and the minor cannabinoid THCV (0,009 %). The only other variety for which CBN was detected was Forbidden fruit 5 with a concentration of 0,011 %. The presence of CBDV was detected in three genotypes, Blueberry 3, Forbidden fruit 5 (both 0,001 %) and CBD Caramel 6 (0,003 %).

Kľúčové slová

konopí, genotyp, kanabinoidy, kanabinoidní kyseliny, HPLC-UV

Keywords

cannabis, genotype, cannabinoids, cannabinoid acids, HPLC-UV

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 5. 2023
• Vedúci: Ing. Anežka Kosmáková Janatová, Ph.D.
• Oponent: Marie Bjelková, Bc., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products