Terpene sind die Hauptbestandteile der ätherischen Öle und für die aromatischen Eigenschaften von Cannabis verantwortlich.
Zusammen mit den Cannabinoiden zeigen Terpene eine zusammenwirkende Wirkung. Ihre Wechselwirkungen wurden nur seit Kurzem begutachtet.
Es wurden Hunderte von Terpenen identifiziert, die für die sensorischen Eigenschaften von Cannabis verantwortlich sind und zur Beliebtheit der Konsumenten und zum Marktpreis beitragen.
Sie verstärken auch viele therapeutische Vorteile wie in der Aromatherapie.
Die Terpene
Cannabis-Pflanzen bilden sich voll umfänglich dank Photosynthese, O2, CO2, Nährstoffe und pures Wasser.
Zu den primären Stoffwechselprodukten gehören Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren.
Während der Wachstumsphase können Pflanzen jedoch unter Stress leiden wie raue Umweltbedingungen oder Parasiten.
Pflanzen produzieren dann Gruppen von chemischen Stoffen (Sekundärmetaboliten) zur Verteidigung gegen diese Stressfaktoren.
Sie können zum Beispiel chemische Stoffe produzieren, die Bestäuber wie Vögel anlocken, um den Befruchtungsprozess oder die Samenausbreitung unterstützen.
Diese Stoffe werden in einer Vielzahl von Formen produziert und werden für ihre biologische Funktionalität genutzt.
Darunter zählen:
- Alkaloide wie Morphin und Opium-Codein die Säugetieren eine psychoaktive und schmerzlindernde Wirkung verleihen.
- Phenole und Flavonoide, die auch in der Schale von Früchten und Beeren vorkommen, besitzen eine anti-oxidative Wirkung.
- Schwefelhaltige Verbindungen wie Allicin in Knoblauch können zur Senkung der Blutfettwerte eingesetzt werden und haben auch die Fähigkeit, den Appetit anzuregen.
- Das Glykosid Saponin in Waschnüssen kann als Tensid verwendet werden.
- Terpenoide, die Hauptbestandteile von Pflanzen mit ätherischen Ölen, werden als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet. Einige haben sogar psychoaktive Fähigkeiten und aromatische Eigenschaften, wie sie in Cannabis vorkommen.
Terpene sind Kohlenwasserstoffe mit kleinen Isopren-Einheiten, die miteinander zu Ketten verbunden sind, während Terpenoide sauerstoffhaltige Terpene sind.
Drei Arten von Terpenen / Terpenoiden werden normalerweise in der Cannabispflanze gefunden, die sind
- Monoterpene (10C) aus zwei Isopren-Einheiten
- Sesquiterpene (15C) aus drei Isoprenen
- Diterpene (20C) aus vier Isoprenen
- Triterpene (30C) aus sechs Isoprenen
Bis heute wurden mehr als 200 flüchtige Stoffe aus den verschiedenen Cannabis-Genotypen berichtet, von denen 58 Monoterpene und 38 Sesquiterpene charakterisiert wurden.
Die Hauptkomponenten der Monoterpene sind u.a.
- Limonen
- β-Myrcen
- α-Pinen
- Linalool
- Spuren von α-Terpinolen
- Tranocimen (Abbildung 5b),
- während die vorherrschenden Sesquiterpene sind
- E-Caryophyllen
- Caryophyllenoxid
- E-β-Farnesen und β-Caryophyllen.
Cannabinoide werden biologisch aus Diterpenstrukturen zu phenolischen Terpenoiden synthetisiert, die fast ein Viertel aller Metaboliten ausmachen.
So sorgt die Kombination von Terpenen für die einzigartigen Aromen der verschiedenen Sorten.
Die Biosynthese dieser Terpene zu Sekundärmetaboliten beginnt mit gemeinsamen Isoprenoiddiphosphat (5C)-Vorläufern über zwei Wege, den plastidialen Methylerythritphosphat (MEP)-Weg und den cytosolischen Mevalonat (MEV)-Weg .
Diese Wege regulieren die verschiedenen Substrate, die für die Terpensynthese (TPS) zur Verfügung stehen.
Der MEP setzt Pyruvat und Glyceraldehyd-3-phosphat (G3P) in 5-Kohlenstoff-Bausteine, Isopentenyldiphosphat (IPP) und Dimethyldiphosphat (DMAPP) in Plastiden um .
Der MEV-Weg hingegen wandelt drei Acetyl-CoA-Einheiten in IPP um, das dann im Cytosol durch IPP-Isomerase zu DMAPP isomerisiert wird.
IPP und DMAPP werden zu längerkettigen Isoprenoiddiphosphaten kondensiert, zu denen Geranyldiphosphat (GPP) und Farnesyldiphosphat (FPP) gehören.
Diese linearen Isoprenoiddiphosphate sind Substrate für Monoterpen-Synthasen (Mono-TPS) bzw. Sesquiterpen-Synthasen (Sesqui-TPS), die diese Vorstufen durch enzymatische Modifikationen wie Hydroxylierung, Dehydrierung, Acylierung und Glykosylierung in die verschiedenen Bereiche der Mono- und Sesquiterpene diversifizieren.
GPP ist auch ein Baustein der Cannabinoid-Biosynthese
Der Cannabinoid-Biosyntheseweg
Beinhaltet den Prozess der chemischen Verbindung von Phenol mit Terpenen, um die nicht aktivierten Säureformen zu bilden, die weitgehend ihre Potenz und pharmazeutischen Eigenschaften bestimmen, einschließlich :
- Cannabichromen (CBC)
- Cannabidiol-Säure (CBDA)
- Cannabigerol (CBG)
- Cannabinol (CBN)
- Cannabidiol-Säure
- Cannabidivarin (CBDV)
- Cannabidivarinsäure (CBDVA)
- Cannabinol (CBDV)
- Cannabigerolsäure (CBGA)
- Cannabicyclische Säure
- Cannabicyclicol (CBL)
- Cannabicyclische Säure
- Delta 8-THC
- Tetrahydrocannabinolsäure (THCA)
- Tetrahydrocannabivarin (THCV)
Diese Verbindungen werden, zusammen mit Terpenen, in den Trichomstrukturen gebildet, die auf der weiblichen Cannabisblüte vorhanden sind.
Die höchste Konzentration an natürlichen Cannabinoiden in Cannabis sind Cannabidiol-Säure (CBDA) und Δ9-Tetra-Hydrocannabino-Säure (Δ9-THCA).
Psychoaktive Metaboliten wie delta 9-THC und nicht-psychoaktives CBD werden dann durch Decarboxylierung mit Wärmebehandlungen aktiviert.
Dies wird auch durch verschiedene Faktoren wie die Lagerungszeit und die Verwendung von alkalischen Bedingungen begünstigt.
Nachfolgend sind die wichtigen Terpengruppen in Cannabis und ihre synergistischen und funktionellen Eigenschaften aufgeführt.
Die Monoterpene von Cannabis
α-Pinen und β-Pinen hemmen die Acetylcholinesterase-Aktivität im Gehirn.
Daher wird behauptet, dass sie das Gedächtnis unterstützen und kognitive Dysfunktionen, die durch eine THC-Intoxikation verursacht werden, minimieren.
Der charakteristische Kiefernduft besitzt eine antiseptische Wirkung .
β-Myrcen ist dafür bekannt, die analgetische Wirkung von THC und CBD zu haben, indem es die Freisetzung von endogenen Opioiden durch den α2-adrenergen Rezeptor-abhängigen Mechanismus stimuliert.
Daher kann ein Myrcengehalt von >0,5 % einen “Couch-Lock”-Effekt verursachen, während niedrige Myrcengehalte (>0,5 % Myrcen) eine erhöhte Energie erzeugen können .
Diese Verbindung bietet den Moschus- oder Hopfen-ähnlichen Duft mit den Funktionen des Antioxidans und antikarzinogen .
Obwohl postuliert wurde, dass das Aroma Limonen von Zitrus eine geringe Affinität zu Cannabinoid-Rezeptoren hat, erhöht dieses Monoterpen den Serotonin- und Dopaminspiegel und induziert so die anxiolytischen, Anti-Stress- und sedativen Effekte von CBD .
Der blumige Duft von Linalool könnte durch Aromatherapie bei Angstzuständen helfen.
Die Sesquiterpene von Cannabis
β-Caryophyllen, ein Gewürz-(Pfeffer-)aroma, ist das am meisten verfügbare Sesquiterpenoid in Cannabispflanzen und -extrakten, besonders nach der Decarboxylierung durch Hitze.
Es ist ein CB2-Rezeptor-Agonist ohne Psychoaktivität .
Es ist auch für die entzündungshemmende Wirkung von Cannabis verantwortlich .
Dieses Sesquiterpen hat auch gezeigt, dass es gastroprotektive, analgetische, antikarzinogene, antimykotische, antibakterielle, antidepressive, entzündungshemmende, antiproliferative, antioxidative, anxiolytische, analgetische und neuroprotektive Effekte hat.
Das Caryophyllenoxid, das den Duft der Zitronenmelisse ausmacht, hat nachweislich antimykotische und insektizide Eigenschaften .
Die Chemovarianten von Cannabis
Abhängig von der unterschiedlichen Zusammensetzung der Terpene rufen verschiedene “Stämme” von Cannabis unterschiedliche Aromen hervor, die mit der Produktqualität, dem Verkaufspreis und den Verbraucherpräferenzen zusammenhängen .
Die Zusammensetzung der Cannabis-Terpene ist eine saisonale Variable.
Die Veränderung des Anteils der Terpenoide in Cannabis ist abhängig von der Sorte des Cannabis
dem Teil der Pflanze, den Umweltbedingungen, der Reife und der Analysemethode.
Verschiedene Stadien des Cannabiswachstums können signifikante Variationen in der Terpenzusammensetzung ergeben.
Man geht davon aus, dass das Terpenprofil von Cannabis in der vegetativen Phase einen viel geringeren Anteil an Monoterpenen aufweist als in der Blütephase.
Abgesehen von den Variationen und Zusammensetzungen der Terpene zwischen verschiedenen Phänotypen sind die molekularen oder biologisch modulierten Funktionen der Terpene nur dann wirksam, wenn die Terpenkonzentration im gesamten Cannabisextrakt über 0,05 % v/w liegt.
Um das Cannabis-Aromaprofil verschiedener Chemovars zu charakterisieren, wurde die zerstörungsfreie und nicht-invasive Festphasen-Mikroextraktion (SPME) verwendet, um flüchtige Stoffe aus Proben zu sammeln .
Diese Methode begünstigt eine kleine Probengröße und eliminiert die Verwendung von organischen Lösungsmitteln und, was noch wichtiger ist, ermöglicht die Freisetzung von Hunderten von flüchtigen Verbindungen aus den Proben .
Unter den Cannabissorten, die von Shapira, Berman, Futoran, Guberman und Meiri analysiert wurden, wurden fünf Gruppen von Chemotypen entsprechend der vorherrschenden Terpene identifiziert:
- β-Myrcen
- α- und β-Pinen
- β-Caryophyllen und Limonen
- β-Caryophyllen
- Terpinolen
Bei der sensorischen Wahrnehmung von Unterschieden im Terpenprofil zwischen Cannabissorten wurden zwei verschiedene beschreibende Gruppen benannt.
Die erste Gruppe umfasste einheitlich erdig, holzig und krautig, während die andere Gruppe die häufigeren Deskriptoren wie Zitrus, Zitrone, süß und scharf enthielt.
In der Vergangenheit sollte die Identifizierung des Terpenprofils von Cannabis die Trainingshilfen für Hunde zur Erkennung illegaler Drogen verbessern.
In der Welt der Cannabisindustrie jedoch Terpene spielen eine wichtige Rolle bei der Unterscheidung des Geschmacks und des Aromas, die für bestimmte Sorten spezifisch sind.
Einige Terpene können die Wirkung von Cannabinoiden verstärken und das Gefühl der Entspannung, des Stressabbaus, des Energieschubs und der Aufrechterhaltung der Konzentration zusammen mit ihren zugrunde liegenden pharmazeutischen Funktionen synergetisch verstärken.
Daher hat eine wachsende Zahl von Branchen Interesse daran gezeigt, ihren CBD-Ölen und Esswaren Cannabis-Terpene oder Terpene botanischen Ursprungs hinzuzufügen.
Das geschätzte Wachstum in dieser Branche soll bis 2024 einen Markt von 20 Milliarden erreichen.
Der Erfolg in diesem Bereich könnte durch ein paar Einschränkungen herausgefordert werden.
Erstens glauben die Verbraucher, dass Funktionalität und Sicherheit wirklich mit den Quellen, der wahrgenommenen Neuheit und vor allem dem wahrgenommenen Nutzen verbunden sind.
Darüber hinaus ist die Extraktion eines Vollspektrum-Öls, das aus einer vollständigen Mischung natürlicher Cannabis-Terpene besteht, nahezu unmöglich.
Der kosten-effektivste Weg ist, die Terpene selektiv abzutrennen und sie wieder in die Endprodukte zu integrieren.
Eine Reihe von Techniken zur Rückgewinnung von Terpenen wurden mit oder ohne Lösungsmittel entwickelt.
Ätherische Öle sind in der Regel hydrodestillierte Extrakte aus Cannabistrichomen, die hauptsächlich Terpene oder Terpenoide enthalten.
Obwohl die meisten Inhaltsstoffe während der Destillation intakt bleiben, können einige Monoterpene chemische Veränderungen erfahren oder gehen oft aufgrund der Art des Destillationsprozesses verloren.
Die andere mögliche Technik ist die Wasserdampfdestillation, bei der trockener Wasserdampf durch den Cannabisblütenstand geleitet wird, wo sich die Terpene verflüchtigen, kondensieren und gesammelt werden.
Darüber hinaus kann die mikrowellenunterstützte Extraktion (MAE) die bioaktiven Verbindungen anreichern.
Die MAE-Behandlung mit hoher Bestrahlungsleistung und relativ langen Extraktionszeiten hat den CBD-Gehalt des ätherischen Öls mit einer deutlich höheren Ausbeute im Vergleich zu herkömmlichen Hydrodestillationsverfahren deutlich erhöht.
In Kanada beispielsweise wird die kommerzielle Produktion des Extrakts durch die Extraktion mit Lösungsmitteln wie Butan oder überkritischer Flüssigkeit (SFE) erreicht, mit der Einschränkung, dass die Produktreinheit nicht durch Lösungsmittel verunreinigt werden darf.
Die letztgenannte Technik ist dafür bekannt, dass sie eine überlegene Leistung bei der Gewinnung von Terpenen bietet.
SFE hat sich in letzter Zeit zu einer viel bevorzugten Methode für die Terpenrückgewinnung entwickelt, vor allem weil niedrigere Temperaturen verwendet werden können, was zu einer geringeren Verschlechterung der thermisch labilen Komponenten führt und frei von organischen Lösungsmitteln ist.
Eine überkritische Flüssigkeit ist eine Substanz bei einer Temperatur und einem Druck oberhalb ihrer kritischen Punkte
Ohne Grenze zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase.
An diesen Stellen hat die Flüssigkeit eine niedrige Viskosität mit hohen Diffusionseigenschaften, um die chemischen Moleküle aus der Pflanzenmatrix zu lösen.
Im Allgemeinen wird Kohlendioxid (CO2) verwendet, da es nicht brennbar, relativ kostengünstig und ungiftig ist. Große Mengen an Terpen-Inhaltsstoffen wurden mit dieser Methode zurückgewonnen (d.h. bis zu 50 %, 20 % bzw. 10 % von Caryophyllen, Humulen und Limonen können im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zurückgewonnen werden) .
Abschluss über Terpene
Freizeit-Cannabis als Nahrungsmittelbestandteil ist in einer breiteren Öffentlichkeit akzeptabler geworden
Wobei Cannabis-Terpene in den letzten Jahren viel industrielle Aufmerksamkeit erlangt haben.
Terpen-Profile verkörpern nicht nur die Eigenschaften von Cannabis-Genotypen, sondern könnten durch ihren Entourage-Effekt mit Cannabinoiden deren medizinische Funktionalität verbessern.
Diese Übersichtsarbeit unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der Chemie von Cannabis-Terpenen und liefert beschreibende Kategorien der Profile verschiedener kommerzieller Cannabis-Sorten.
Quelle: PMC