不同熱處理條件對工業大麻中主要大麻素含量的影響

劉 蓓， 丁 燕,2， 莊林武， 田 偉， 蕭 偉， 朱靖博,2*

(1.大連工業大學食品學院, 遼寧 大連 116034；2.大連工業大學植物資源化學與應用研究所, 遼寧 大連 116034；3.云南漢素生物科技有限公司，云南 昆明 650114；4.江蘇康緣股份藥業有限公司, 江蘇 連云港 222000)

工業大麻為四氫大麻酚含量低于0.3%的大麻。四氫大麻酚、大麻二酚、大麻酚是大麻中3種主要的大麻素類化合物[1]，其中四氫大麻酚為大麻中的致幻成癮性成分，現代研究證明具有抗腫瘤[2]、保護心血管[3]、抗菌[4]等藥用價值；大麻二酚為工業大麻中最具代表性的非精神活性物質，具有抗腫瘤[5]、免疫調節[6]、神經保護[7]等活性，在英國已經成功開發為藥品Epidiolex；大麻二酚和四氫大麻酚還有協同作用[8-9]，四氫大麻酚經受熱或氧化為大麻酚[10]，但大麻酚與大麻素受體的親和性不及四氫大麻酚[11]。預計2016年至2020年全球工業大麻市場將翻倍，而中國是最大的工業大麻生產國之一[12]，所以充分利用工業大麻中大麻二酚等大麻素的資源是一項緊迫的任務。

從工業大麻中得到大麻二酚和四氫大麻酚的關鍵步驟是熱處理，此過程中大麻二酚酸脫羧形成大麻二酚，同時四氫大麻酚酸也形成四氫大麻酚，過程見圖1。Wang[13]等在110 ℃處理大麻提取物時，大麻二酚酸與大麻二酚，四氫大麻酚酸、四氫大麻酚分別有18.05%、7.94%的損失，其他研究也得到了類似的結果[14]，此外四氫大麻酚容易轉化為大麻酚[10]。現階段工業大麻加工過程中熱處理的溫度和時間各不相同，如何有效得保護大麻二酚并降低四氫大麻酚含量是一個值得研究的問題。基于此，本研究采用HPLC-DAD技術研究了云麻7號工業大麻的花在不同條件下熱處理后大麻二酚、四氫大麻酚和大麻酚含量的變化，探討熱處理溫度、時間以及空氣對三種主要的大麻酚類化合物含量的影響，為工業大麻的中大麻二酚等大麻素類物質的開發提供技術支持和理論依據。

圖1 工業大麻熱處理過程中發生的化學反應

1 材料

1.1 儀器與試劑 大麻二酚、Δ9-四氫大麻酚、大麻酚由云南漢素生物科技有限公司提供，-20 ℃避光保存。Bomexc C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)購自大連博邁科技發展有限公司。S6000高效液相色譜系統(華譜科儀科技有限公司)；BS224S型電子天平(美國戴安公司)。乙腈為色譜純，購自天津康科德科技有限公司；乙醇、乙酸為分析純，購自天津大茂化學試劑廠;去離子水由MDF水凈化系統(大連美德環保設備有限公司)制備。

1.2 藥材 工業大麻為云麻7號花序，由云南漢素生物科技有限公司提供，花序被磨成粉末并過50目篩，在4 ℃下避光保藏。

2 方法

2.1 熱處理條件分析

2.1.1 溫度 工業大麻在不同溫度下熱處理的實驗裝置見圖2A，將0.600 g樣品置于兩頭均有篩板的不銹鋼物料柱(4.6 mm×100 mm)內，打開控制閥1通入0.1 L/min的氮氣2 min排除氧氣，然后關閉控制閥1。將物料柱在25、100、120、140、160、180、200、220、240、260 ℃下油浴熱處理30 min，待冷卻到室溫后將物料柱連接到泵(圖2B)，50 mL乙醇通過滲漉法提取工業大麻中大麻素，體積流量為1.5 mL/min，最后將提取液定容到50 mL，將提取液過濾并進行HPLC分析。

圖2 工業大麻熱處理、大麻素提取裝置

2.1.2 時間 實驗裝置見圖2A，將0.600 g工業大麻粉排除氧氣后，在180 ℃下分別熱處理0、10、20、30、60、90、120 min，按“2.1.1”項下方法提取大麻素，并進行HPLC分析。

2.1.3 空氣 實驗裝置見圖2A，打開控制閥2接通空氣，使其以0.1 L/min的體積流量持續流過工業大麻粉末，在25、100、120、140、160 ℃下熱處理60 min后，按“2.1.1”項下方法提取大麻素，并進行HPLC分析。再以氮氣為對照同法操作。

2.2 HPLC-DAD測定大麻二酚、四氫大麻酚、大麻酚含量

2.2.1 色譜條件 參照文獻[15]方法并修改。C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相0.1%乙酸(A)-乙腈(B)，梯度洗脫(0～50 min，55%～75%B；50～60 min，75%～85%B)；體積流量1.0 mL/min；柱溫30 ℃；檢測波長220 nm；進樣量10 μL。

2.2.2 線性關系考察 甲醇溶解大麻二酚、四氫大麻酚、大麻酚對照品，制成質量濃度為1.0 mg/mL的溶液，在“2.2.1”項色譜條件下各進樣測定3次。以對照品質量濃度為橫坐標(X)，峰面積為縱坐標(Y)進行回歸，結果見表1，可知在各自范圍內線性關系良好。

表 1 大麻二酚、四氫大麻酚、大麻酚線性關系

3 結果

3.1 溫度對大麻二酚、四氫大麻酚含量的影響 圖3A～3B顯示，工業大麻中大麻二酚、四氫大麻酚含量在100～260 ℃時隨著溫度的升高先升后降，兩者分別在160～180 ℃、160～200 ℃時最高，分別為(71.36±3.18)、(2.49±0.07)mg/g；當溫度進一步升高時，兩者含量開始緩慢降低，以大麻二酚更明顯；在260 ℃下，兩者含量分別僅為最大值的42.17%、55.61%。

3.2 時間 圖3C～3D顯示，在180 ℃下熱處理時，大麻二酚、四氫大麻酚含量在0～150 min內隨著時間延長而升高，分別在30、20～30 min時達到最大值，分別為(71.36±3.18)、(2.58±0.09)mg/g；但在150 min后兩者含量有所降低，分別為最大值的92.82%、86.58%。

3.3 空氣 圖3E～3F顯示，相比于氮氣，在空氣中熱處理時大麻二酚、四氫大麻酚含量顯著降低，而且溫度越高越顯著，其中在180 ℃下熱處理60 min后，兩者含量分別僅為(1.34±0.76)、(0.02 ± 0.02)mg/g，分別是在同一溫度、時間下氮氣中熱處理的3.22%、1.24%，即在高溫下對空氣不穩定。工業大麻中幾乎不含大麻酚，在無氧180 ℃下熱處理60 min時，大麻酚含量低于檢測線；在空氣中180 ℃下熱處理60 min時，四氫大麻酚轉化為降解產物大麻酚，后者含量顯著升高，為0.05 mg/g，見圖4。因此，在工業大麻熱處理過程中合適的空氣通入是降低四氫大麻酚含量的有效方法，但同時也要注意大麻二酚也會有被破壞的風險。

注：A為在不同溫度下熱處理30 min(大麻二酚)，B為在不同溫度下熱處理30 min(四氫大麻酚)，C為在180 ℃下熱處理不同時間(大麻二酚)，D為在180 ℃下熱處理不同時間(四氫大麻酚)，E為在空氣、氮氣中熱處理60 min(大麻二酚)，F為在空氣、氮氣中熱處理60 min(四氫大麻酚)。不同小寫字母之間兩兩比較，差異具有統計學意義(P<0.05)。圖3 不同熱處理條件下大麻二酚、四氫大麻酚含量變化

注：A為對照品，B為工業大麻提取物，C為工業大麻在無氧180 ℃下熱處理60 min，D為工業大麻在空氣中180 ℃下熱處理60 min。1. 大麻二酚 2. 大麻酚 3. 四氫大麻酚圖4 不同熱處理條件下工業大麻色譜圖

4 討論

熱處理是利用工業大麻中大麻素資源的必要加工步驟。關于這一過程的研究多集中在熱處理過程中的大麻二酚酸[14]和四氫大麻酚酸[16]脫去羧基的反應動力學，本研究則分別探討了溫度、時間和空氣對熱處理過程中大麻二酚和四氫大麻酚含量的影響方式及程度。為了更全面得了解含量變化的規律，實驗中熱處理溫度和時間均有所增加，也增加了工業大麻接觸空氣的總量。

工業大麻在受熱時，隨著溫度的升高脫羧基的反應速率加快，在30 min內生成的大麻二酚和四氫大麻酚量逐漸增多。但這兩者在高溫下的穩定性較差，溫度越高越有利于降解[17-18]。在本研究中，溫度高于200 ℃后大麻二酚和四氫大麻酚的含量開始顯著下降，因此在工業大麻的熱處理過程中，可以適當提高溫度來加快脫羧基的速率，但溫度不宜超過200 ℃。本研究在180 ℃無氧條件下熱處理工業大麻時，大麻二酚和四氫大麻酚的含量在20～30 min達到最大值后開始下降。可見熱處理工業大麻的溫度和時間不同，大麻二酚和四氫大麻酚的含量則不同。

相比于氮氣，充足的空氣使得工業大麻熱處理過程中大麻二酚和四氫大麻酚的含量急劇減少，可見高溫下這兩者對空氣中的氧氣穩定性非常差，并且四氫大麻酚的降解產物大麻酚的含量從低于檢測線提高到0.05 mg/g，含量顯著增加。因此在工業大麻的熱處理過程中，保持適量空氣的接觸來降低工業大麻中的四氫大麻酚是重要的。

5 結論

本實驗研究了工業大麻的熱處理過程中溫度、時間和空氣等因素對大麻二酚和四氫大麻酚含量的影響。工業大麻熱處理過程中，大麻二酚和四氫大麻酚的含量隨著溫度和時間的增加而呈現先增加后下降的趨勢；相比于氮氣，空氣會使高溫條件下大麻二酚和四氫大麻酚含量的降低的速度加快，且使大麻酚的含量顯著增加。研究結果表明，工業大麻植物原料在無氧條件下，熱處理溫度160～180 ℃、時間20～30 min時大麻二酚和四氫大麻酚的含量達到最大值。適量的空氣能降低四氫大麻酚的含量，但也會損失一定量的大麻二酚。