工业大麻发酵后其CBD及CBDA含量的动态变化

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0993

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (21): 144-150.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0993

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工业大麻发酵后其CBD及CBDA含量的动态变化

关昕¹(), 祁可香¹, 李宛儒¹, 张赫¹, 姜硕¹, 吴桐²(), 郑春英¹()

¹ 黑龙江大学生命科学学院/农业微生物技术教育部工程研究中心/黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室/黑龙江省普通高校微生物重点实验室，哈尔滨 150080
² 黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室，哈尔滨 150080

收稿日期:2022-12-01 修回日期:2023-03-15 出版日期:2023-07-25 发布日期:2023-07-24
通讯作者: 郑春英，女，1968年出生，黑龙江哈尔滨人，教授，博士，主要从事食品和药物生物活性挖掘及研发。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，Tel：0451-86608586，E-mail：zhengchunying68@163.com。吴桐，女，1979年出生，黑龙江哈尔滨人，讲师，学士，主要从事寒区植物基因与生物发酵研究。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，Tel：0451-86608586，E-mail：523791254@qq.com。
作者简介:
关昕，女，1999年出生，黑龙江双鸭山人，硕士研究生，研究方向：食品和药物生物活性挖掘及研发。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院，Tel：0451-886608586，E-mail：1094907852@qq.com。
基金资助:
黑龙江省现代农业产业技术协同创新体系项目“麻类食品与药物研发协同创新项目”(YYM19STX-1); 黑龙江大学横向项目“工业大麻内生真菌及其次生代谢物提取、分离、鉴定”(21192)

CBD and CBDA Contents in Fermented Cannabis sativa L.: Study of Dynamic Changes

GUAN Xin¹(), QI Kexiang¹, LI Wanru¹, ZHANG He¹, JIANG Shuo¹, WU Tong²(), ZHENG Chunying¹()

¹ Engineering Research Center of Agricultural Microbiology Technology, Ministry of Education/Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Plant Genetic Engineering and Biological Fermentation Engineering for Cold Region/ Key Laboratory of Microbiology, College of Heilongjiang Province/ School of Life Sciences, Heilongjiang University, Harbin 150080
² Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Molecular Biology, Harbin 150080

Received:2022-12-01 Revised:2023-03-15 Online:2023-07-25 Published:2023-07-24

摘要/Abstract

摘要：

旨在研究工业大麻发酵后其CBD和CBDA含量的动态变化，以阐明CBD及CBDA之间的相关性，为高效生产大麻二酚(CBD)原料提供参考。以CBD和CBDA为指标，采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、大肠杆菌(Escherichia coli)以及五味子内生细菌WF17(Bacillus subtilis)对工业大麻进行发酵，用HPLC法分析工业大麻发酵前后其CBD及CBDA含量的动态变化。酿酒酵母发酵工业大麻后CBD含量在1 d时达到最大值(3.1161 mg/g)。植物乳杆菌发酵工业大麻后CBD含量在第9天时达到最大值（3.7786 mg/g)。大肠杆菌发酵工业大麻后CBD含量在发酵3 d时达到最大值(3.5502 mg/g)。内生细菌WF17发酵工业大麻后CBD含量在发酵时间为7 d时达到最大值(3.9182 mg/g)。而CBDA含量均在发酵第1天内降低幅度最大。4种发酵菌株均能在一定程度上使发酵工业大麻中CBD的含量显著提高，CBDA含量显著下降，且在工业大麻在发酵过程中可能存在CBDA转化为CBD的过程。因此，发酵技术可以用于工业大麻中CBD的高效生产。

关键词: 工业大麻, 大麻二酚, 大麻二酚酸, 发酵, 高效液相色谱

Abstract:

The aim is to study the dynamic changes of CBD and CBDA contents of Cannabis sativa L. after fermentation, clarify the correlation between CBD and CBDA, and provide reference for efficient production of CBD raw materials. With CBD and CBDA as indexes, Cannabis sativa L. were fermented by Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus plantarum, Escherichia coli and endophytic bacterium WF17, respectively. The dynamic changes of CBD and CBDA contents of Cannabis sativa L. before and after fermentation were analyzed by HPLC method. The CBD content reached the maximum value (3.1161 mg/g) on the first day after the fermentation of Cannabis sativa L. by Saccharomyces cerevisiae. The CBD content reached the maximum value (3.7786 mg/g) on the 9th day after Lactobacillus plantarum fermentation of Cannabis sativa L.. The content of CBD reached the maximum value (3.5502 mg/g) at 3 d after fermentation of Cannabis sativa L. by Escherichia coli. After the fermentation of Cannabis sativa L. by endophytic bacteria WF17, the CBD content reached the maximum value (3.9182 mg/g) at the fermentation time of 7 days. The content of CBDA decreased the most in the first day of fermentation. All the four fermentation strains could significantly increase the CBD content and decrease the CBDA content in the fermented Cannabis sativa L. to a certain extent, and there might be a process of CBDA to CBD in the fermentation process of Cannabis sativa L.. Therefore, fermentation technology can be used for efficient production of CBD in Cannabis sativa L..

Key words: Cannabis sativa L., cannabidiol, cannabidiolic, fermentation, HPLC

关昕, 祁可香, 李宛儒, 张赫, 姜硕, 吴桐, 郑春英. 工业大麻发酵后其CBD及CBDA含量的动态变化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(21): 144-150.

GUAN Xin, QI Kexiang, LI Wanru, ZHANG He, JIANG Shuo, WU Tong, ZHENG Chunying. CBD and CBDA Contents in Fermented Cannabis sativa L.: Study of Dynamic Changes[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(21): 144-150.

图/表 13

参考文献 27

[1]	国家药典委员会. 中华人民共和国药典2020年版(一部)[S]. 北京: 中国医药科技出版社, 2020:81.
[2]	VUKČEVIĆ M M, KALIJADIS A M, VASILJEVIĆ T M, et al. Production of activated carbon derived from waste hemp (Cannabis sativa) fibers and its performance in pesticide adsorption[J]. Microporous mesoporous mater, 2015, 214:156-165. doi: 10.1016/j.micromeso.2015.05.012 URL
[3]	JÚLIA A L, OLIVEIRA M V, CONTI R, et al. Extraction and isolation of cannabinoids from marijuana seizures and characterization by 1H NMR allied to chemometric tools[J]. Science & justice, 2018, 58(5):355-365.
[4]	VIRGINIA B, FEDERICA P, MARLEEN S, et al. Development of a new extraction technique and HPLC method for the analysis of non-psychoactive cannabinoids in fibre-type Cannabis sativa L.[J]. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 2017, 143:228-236. doi: 10.1016/j.jpba.2017.05.049 URL
[5]	NONG Y F, ZHU D S, LI J. Establishment of tissue culture regeneration system in Bama Hemp (Cannabis sativa L.)[J]. Agricultural biotechnology, 2019, 8(6):1-3.
[6]	ZGAIR A, WONG J C M, SABRI A, et al. Development of a simple and sensitive HPLC-UV method for the simultaneous determination of cannabidiol and Δ9-tetrahydrocannabinol in rat plasma[J]. Journal of pharmaceutical & biomedical analysis, 2015, 114:145-151.
[7]	LUCIANO R V, ISABEL V L, ÉRICA B K. Anticonvulsant effect of cannabidiol in the pentylenetetrazole model: pharmacological mechanisms, electroencephalographic profifile, and brain cytokine levels[J]. Epilepsy & behavior, 2017, 75:29-35.
[8]	LEWIS J M, SAMUEL D B, MICHAEL T B. Understanding the complex pharmacology of cannabidiol: mounting evidence suggests a common binding site with cholesterol[J]. Pharmacological research, 2021.
[9]	VECERA L, GABRHELIK T, PRASIL P, et al. The role of cannabinoids in the treatment of cancer[J]. Bratisl lek listy, 2020, 121(1):79-95.
[10]	HUESTIS M A, SOLIMINI R, PICHNI S, et al. Cannabidiol adverse effects and toxicity[J]. Current neuropharmacology, 2019, 17(10):974-989. doi: 10.2174/1570159X17666190603171901 pmid: 31161980
[11]	PACIFICI R, PICHINI S, PELLEGRINI M, et al. THC and CBD concentrations in blood, oral fluid and urine following a single and repeated administration of "light cannabis"[J]. Clinical chemistry and laboratory medicine, 2020, 58(5):682-689. doi: 10.1515/cclm-2019-0119 pmid: 30956228
[12]	ZIRPEL B, STEHLE F, KAYSER O. Production of Δ9-tetrahydrocannabinolic acid from cannabigerolic acid by whole cells of Pichia (Komagataella) pastoris expressing Δ9-tetrahydrocannabinolic acid synthase from Cannabis sativa L.[J]. Biotechnol lett, 2015, 37:1869-1875. doi: 10.1007/s10529-015-1853-x URL
[13]	RAHARJO T J, CHANG W T, VERBERNE M C, et al. Cloning and over-expression of a cDNA encoding a polyketide synthase from Cannabis sativa[J]. Plant physiology and biochemistry, 2004, 42:291-297. doi: 10.1016/j.plaphy.2004.02.011 URL
[14]	EMILY S S, ANDREA K W, DANNY M J, et al. Cannabidiol (CBD) as a promising anti-cancer drug[J]. Cancers, 2020, 12:3203-3229. doi: 10.3390/cancers12113203 URL
[15]	RAPHAEL M, LUMIÌR H. Cannabidiol: an overview of some chemical and pharmacological aspects. part I: chemical aspects[J]. Chemistry and physics of lipids, 2002, 121(1):35-43. doi: 10.1016/S0009-3084(02)00144-5 URL
[16]	XU M S, FU Q, BAXTER A. The components and amylase activity of massa medicata fermentata during the process of fermentation[J]. Trends in food science & technology, 2019, 91:653-661.
[17]	郑春英, 石震华, 徐翠. 乳酸杆菌HD11发酵刺五加对紫丁香苷及异嗪皮啶含量的影响[J]. 食品科学, 2012, 33(23):189-192.
[18]	王宇晴, 孙雅北, 矫佳陈琦, 等. 微生物转化法提高甘草中甘草次酸的质量分数[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2017, 33(5):537-540.
[19]	许哲祥, 刘玉洁, 刘松梅, 等. 基于木脂素生物合成的内生菌发酵五味子研究[J]. 中国调味品, 2020, 45(4):34-37.
[20]	NASCIMENTO B L, DELABENETA M F, ROSSETO L R, et al. Yeast mycocins: a great potential for application in health[J]. FEMS yeast research, 2020, 20(3):foaa016. doi: 10.1093/femsyr/foaa016 URL
[21]	YIN H M, ZHONG Y D, XIA S K, et al. Effects of fermentation with Lactobacillus plantarum NCU137 on nutritional, sensory and stability properties of Coix (Coix lachryma -jobi L.) seed[J]. Food chemistry, 2019, 314:126037. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.126037 URL
[22]	SZOPA A, BARNAS ' M, EKIERT H. Phytochemical studies and biological activity of three Chinese Schisan-dra species (Schisandra sphenanthera, Schisandra henryi and Schisandra rubriflora): current findings and future applications[J]. Phytochemistry reviews, 2019, 18(1):109-128. doi: 10.1007/s11101-018-9582-0
[23]	MARIANNE H, STEFAN K, WOLFGANG W. Quantitative determination of CBD and THC and their acid precursors in confiscated cannabis samples by HPLC-DAD[J]. Forensic science international, 2019, 299:142-150. doi: S0379-0738(19)30131-8 pmid: 31005710
[24]	PACIFICI R, MARCHEI E, SALVATORE F, et al. Stability of cannabinoids in cannabis FM1 flowering tops and oil preparation evaluated by ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry[J]. Clinical chemistry and laboratory medicine, 2019, 57(7):165-168. doi: 10.1515/cclm-2018-1145 pmid: 30472696
[25]	CHEN T R, SU R Q, WEI Q K. Hydrolysis of isoflavone phytoestrogens in soymilk fermented by Lactobacillus and bifidobacterium cocultures[J]. Journal of food biochemistry, 2010, 34(1):1-12.
[26]	孟欣桐, 乐世俊, 杨智睿, 等. 黄芪皂苷类成分在人源肠道菌群中生物转化特征研究[J]. 食品与药品, 2018, 20(3):161-167.
[27]	段迪瀚, 刘情宇, 荣梦瑶, 等. 微生物菌肥的特点及其作用机制研究进展[J]. 农业技术与装备, 2022, 392(8):98-99,103.

仪器	型号规格	生产厂家
电子精密天平	PL303	梅特勒-托利多仪器有限公司
超净工作台	SZX	南通科学仪器有限公司
空气浴振荡器	HZQ-C	哈尔滨市东联电子技术开发有限公司
旋转蒸发仪	R-201	上海申胜生物技术有限公司
超声波清洗器	KQ-100DE	昆山市超声仪器有限公司
紫外可见波长检测器	FL2000	浙江温岭福立分析仪器有限公司
高效液相色谱仪	FL2000	浙江温岭福立分析仪器有限公司
400MH固体超导核磁共振波谱仪	AVANCE Ⅲ	美国Thermo Fisher公司

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参数	设置条件
色谱柱	Venusil XBP-C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm，USA)
流动相及波长	①号流动相：乙腈-0.1%甲酸水溶液(75:25)，220 nm； ②号流动相：甲醇-乙腈-0.1%磷酸水溶液(40:30:30)，254 nm
流速	1 mL/min
柱温	25℃
进样量	10 μL

参数	设置条件
色谱柱	Venusil XBP-C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm，USA)
流动相及波长	①号流动相：乙腈-0.1%甲酸水溶液(75:25)，220 nm； ②号流动相：甲醇-乙腈-0.1%磷酸水溶液(40:30:30)，254 nm
流速	1 mL/min
柱温	25℃
进样量	10 μL

组分	回归方程	相关系数r	线性范围/(mg/mL)
CBD	Y=6×10⁶X+264479	0.9998	0.0625~1.00
CBDA	Y=8.5198×10⁵X+47651	0.9998	0.0625~1.00

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CBD	1.47%	1.40%	1.25%	2.08%	1.79%(n=6)
CBDA	1.45%	1.41%	1.24%	2.09%	1.77%(n=6)

[1]	杨苔, 于慧颖, 卢立明, 付海燕, 李国良, 代文龙, 刘春光, 杨峰山, 马玉堃. 促生潜力玉米种子内生细菌分离鉴定及发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 16-23.
[2]	李永丽, 源春彦, 周洲, 王春生, 雷振山. 解淀粉芽孢杆菌菌株P-r21抑菌广谱性及对番茄灰霉病的防治[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 105-110.
[3]	薛锐, 沈绍运, 邓细周, 陈聪, 彭跃进, 杜广祖, 陈斌. 响应面法优化莱氏绿僵菌SL200714菌株液态发酵培养条件[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 135-143.
[4]	陈露露, 孟祥河. 酒酿最佳酿造工艺研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 148-155.
[5]	刘奇, 张靖宇, 王晟, 张乃明. 废弃菌渣发酵条件优化研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(22): 104-109.
[6]	李如美, 刘同金, 梁慧, 冯义志, 梁林, 李瑞娟, 于建垒. 液相色谱-串联质谱法分析噻虫嗪在菜薹上的残留行为[J]. 中国农学通报, 2023, 39(20): 133-137.
[7]	鲁耀雄, 李魏, 周瑚, 瞿玉国, 熊有明, 王运生. 贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)YFB3-1高密度液体发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(18): 123-130.
[8]	马艺杰, 杜崇武, 管齐扬, 何恩铭, 黄瑞林. 不同储藏方式对临夏刺椒麻味物质含量的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(17): 99-105.
[9]	田素波, 国艳春, 宋玉晓, 李传兴, 王鲲霆, 李英杰, 国家进, 林桂玉, 丁俊洋, 张敬敏, 胡永军, 夏海波. 蔬菜秸秆发酵循环再用育苗基质对番茄幼苗生长的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(16): 20-24.
[10]	李轲, 封林林, 薛婉莹, 唐钰玉, 郝敬虹, 杨柳. 黄芩中黄酮化合物提取检测研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(15): 158-164.
[11]	赖刚刚, 李敏, 蒋新明, 徐盼盼, 李子玉, 郭丹丽. 2种花色的薰衣草花色苷成分分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(15): 39-45.
[12]	肖阳, 沈维治, 杨琼, 邢东旭, 李庆荣, 邹宇晓. 不同成熟度桑叶加工不同发酵度桑叶茶的适制性研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(11): 152-158.
[13]	赵越, 张晓艳, 曹焜, 韩承伟, 姜颖, 边境, 王晓楠, 孙宇峰. 工业大麻抗逆生理及分子机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 102-106.
[14]	孙悦萍, 周芹, 徐利剑, 任红波, 马文琼, 张晓波, 金海涛, 陈国峰, 刘峰, 董见南. QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法测定水稻中氯虫苯甲酰胺和噻虫胺的残留[J]. 中国农学通报, 2022, 38(36): 126-131.
[15]	宋海云, 肖海艳, 张涛, 贺鹏, 郑树芳, 许鹏, 韦媛荣, 王文林. 澳洲坚果果皮发酵生产有机肥初步研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(32): 38-44.