Identifizierung und vergleichende Untersuchung der Gesamtkomponenten des ätherischen Öls von Hanma-Stängeln und -Blättern auf der Grundlage verschiedener Extraktionsmethoden
Hanma, auch bekannt als Industriehanf (Cannabis sativa L.), ist eine einjährige krautige Pflanze der Gattung Cannabis (Cannabis L.) aus der Familie der Cannaceae. Sie ist auch als Feuerhanf, Wolkenhanf usw. bekannt. Es handelt sich um eine nicht narkotische Hanfart mit einem Tetrahydrocannabinol (THC)-Gehalt von weniger als 0,3% in der Pflanze. Cannabis ist eine traditionelle Nutz- und Heilpflanze, die in China eine lange Geschichte hat. Seine Samen (Hanfkörner), Stängel, Blüten und Blätter haben verschiedene praktische Anwendungsmöglichkeiten. Jüngste Forschungen auf der Grundlage von Genom-Resequenzierungen zeigen, dass Cannabis ursprünglich aus Ostasien stammt und dann einer starken künstlichen Domestizierung nach zwei Modellen unterzogen wurde: Cannabis als Faserpflanze (Industriehanf) und Cannabis als Drogenpflanze, woraus sich heute verschiedene Cannabis-Sorten entwickelt haben. In mehr als 20 Provinzen und Städten Chinas wird seit langem Industriehanf angebaut, in großem Umfang in den Provinzen Heilongjiang und Yunnan sowie sporadisch in Gansu, Jilin und anderen Gebieten. Hanf wird in zahlreichen Bereichen wie Medizin, Lebensmittel, Gesundheitsprodukte und Kosmetika eingesetzt. Die moderne pharmakologische Forschung hat gezeigt, dass Cannabis funktionelle Wirkungen hat, wie z. B. Schmerzlinderung, Senkung des Augeninnendrucks, Anti-Tumor, Anti-Erbrechen, Anti-UV, antibakterielle und entzündungshemmende Wirkung. In den letzten Jahren wurden bahnbrechende Fortschritte bei der Erforschung des Wirkmechanismus und der Entwicklung neuer Medikamente mit Cannabidiol (CBD), einem nicht psychoaktiven Bestandteil von Cannabis, erzielt. Die Entwicklung verschiedener neuer Cannabisprodukte auf der Basis von CBD ist zu einem internationalen Hotspot geworden, während die Forschung auf diesem Gebiet in China fast leer ist. Darüber hinaus enthält das ätherische Cannabisöl als flüchtiger Bestandteil der Cannabispflanze ebenfalls starke Wirkstoffe. So kann beispielsweise Caryophyllen zur Behandlung von chronischer Bronchitis und Arthritis, α-Pinen zur Behandlung von Melanomen, Ethyl-Linoleat zur Senkung der Blutfette und zur Verbesserung der Atherosklerose und Bisabolol zum Schutz und zur Behandlung von Hautallergien eingesetzt werden. Die Forschung in Übersee hat sich auf den Bereich der Chemikalien des täglichen Lebens ausgewirkt und Handcreme, Badezusätze, Gesichtscreme und andere Produkte hervorgebracht. Aufgrund der politischen Sensibilität gibt es nur wenig Forschung zur Entwicklung und Verwendung inländischer Produkte.
Zu den wichtigsten Methoden zur Extraktion ätherischer Pflanzenöle gehören die Festphasen-Mikroextraktion, die Extraktion durch Simultandestillation, die mikrowellenunterstützte Extraktion, die Extraktion mit überkritischen Flüssigkeiten und die Extraktion mit unterkritischen Flüssigkeiten. Tian et al. beispielsweise nutzten die mikrowellenunterstützte Wasserdampfdestillation und die überkritische CO2-Extraktion zur Extraktion des ätherischen Öls von Hanma-Blättern und identifizierten insgesamt 90 Verbindungen, meist niedermolekulare flüchtige Stoffe wie Kohlenwasserstoffe und Alkohole. Darüber hinaus wurde für die Probenahme eine Headspace-Extraktion verwendet, die umständlich zu handhaben und schlecht reproduzierbar war. Die identifizierten Typen waren zudem unvollständig und konnten nicht die gesamte Zusammensetzung des ätherischen Öls widerspiegeln. Daher wurden in dieser Studie drei Methoden angewandt, nämlich die Extraktion durch Wasserdestillation (im Folgenden als Wasserdestillation bezeichnet), die unterkritische und die überkritische Extraktion, um das ätherische Öl der Hanfstängel und -blätter zu gewinnen. Die Unterschiede und Merkmale der Gesamtbestandteile und ihrer Gehalte, die mit den drei Methoden gewonnen wurden, wurden systematisch und umfassend verglichen, um weitere potenzielle Wirkstoffe zu entdecken und eine wissenschaftliche Grundlage für die rationelle und konforme Entwicklung und Nutzung der Hanfindustrie zu schaffen. Es bietet auch eine effiziente und bequeme Extraktionsmethode für die Aktivitätsprüfung und Batch-Extraktion von Hanf ätherisches Öl in der späteren Phase, und bietet eine Forschungsgrundlage für die Entwicklung von Hanf ätherisches Öl (Komponenten) Produkte und das Screening ihrer antioxidative, entzündungshemmende und andere Aktivitäten, die theoretische und leitende Bedeutung hat.

Nach umfangreichen experimentellen Optimierung und Screening, dieses Experiment erhalten GC-MS Gesamt-Ionen-Chromatogramm von Hanma ätherisches Öl mit drei verschiedenen Methoden, die eine gute Trennung zwischen den einzelnen Komponenten und die Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Identifizierung. Durch GC-MS-Identifizierung und vergleichende Untersuchung der gesamten Komponenten des ätherischen Hanma-Öls, das mit drei verschiedenen Extraktionsmethoden gewonnen wurde, wurde festgestellt, dass insgesamt 154 Komponenten in dem ätherischen Öl identifiziert wurden, das mit den drei Methoden gewonnen wurde, darunter 13 gemeinsame Komponenten mit einer Ähnlichkeit von über 80%. Bei der Wasserdestillation wurden die meisten Bestandteile extrahiert, nämlich 89, die zumeist aus kleinen Molekülen wie Alkanen, Alkenen, Alkoholen, Aldehyden und Sesquiterpenen bestehen. Die Bestandteile des ätherischen Öls, die durch überkritische und unterkritische Extraktionsverfahren gewonnen werden, weisen gewisse Ähnlichkeiten auf, zumeist Verbindungen mit hohem Siedepunkt oder makromolekulare Verbindungen wie Säuren, Alkohole, Ester, Phenole usw., und enthalten 40 gemeinsame Peaks, aber die inhaltlichen Unterschiede sind beträchtlich, wie z. B. Pflanzenalkohole, Linolsäure, Ölsäure usw. Cannabidiol, usw.
Obwohl die Wasserdestillationsmethode eine Vielzahl von extrahierten Bestandteilen liefert, ist die Ölausbeute relativ gering, und auch der Gehalt an flüchtigen oder Hauptbestandteilen unterscheidet sich erheblich von den beiden anderen Extraktionsmethoden. Dies liegt daran, dass bei der Wasserdampfdestillation ein bestimmter Anteil der Bestandteile des ätherischen Öls (flüchtiges Öl) in heißem Wasser gelöst werden kann und die Destillationstemperatur bis zu 100 ℃ betragen kann. Daher werden Bestandteile mit höheren Siedepunkten nicht so leicht verdampft. Gleichzeitig haben die verschiedenen Bestandteile eine unterschiedliche Löslichkeit in heißem Wasser, und der Anteil der einzelnen Bestandteile, die verdampft werden, ist ebenfalls unterschiedlich. Bei der Wasserdestillation werden hauptsächlich Verbindungen mit niedrigem Siedepunkt, kleine Moleküle usw. extrahiert. Daher kann durch die Wasserdestillation eine Vielzahl von flüchtigen Bestandteilen gewonnen werden. Die unterkritische und die überkritische Extraktionsmethode haben gewisse Ähnlichkeiten in Bezug auf die Extraktionsprinzipien und die gewonnenen Bestandteile. Beide Methoden können hochpolare Verbindungen, Verbindungen mit hohem Siedepunkt oder makromolekulare Verbindungen bei geeigneten kritischen Temperaturen und Drücken während der Extraktion abtrennen. Gleichzeitig bestehen bei der Verwendung von Entrainern Van-der-Waals-Kräfte zwischen Entrainern und gelösten Molekülen oder spezifische intermolekulare Wechselwirkungen zwischen Entrainern und gelösten Stoffen, wie Wasserstoffbrücken und andere Kräfte. Dadurch wird nicht nur die Selektivität der Extraktion verbessert und aufrechterhalten, sondern auch die Löslichkeit schwer verdampfbarer und polarer gelöster Stoffe erhöht. Im Vergleich zur Wasserdestillation können mehr neutrale oder halbflüchtige Bestandteile abgetrennt und extrahiert werden, allerdings gehen dabei auch einige kleinmolekulare Bestandteile verloren. Unter Berücksichtigung aller Faktoren hat die subkritische Extraktionsmethode als neuartige Extraktionsmethode die Vorteile einer niedrigen Temperatur und einer hohen Aktivitätsretention, einer einfachen Durchführung unter Normaldruck und der Umweltfreundlichkeit. Sie maximiert die Rückhaltung von wärmeempfindlichen, flüchtigen, hydrolysierten und oxidierten Bestandteilen und hat zudem den Vorteil, dass sie energiesparend und kostengünstig ist. Daher kann die subkritische Extraktionsmethode als ideale Methode zur Extraktion von ätherischem Hanföl angesehen werden.
Ätherisches Hanma-Öl ist ein flüchtiger sekundärer Stoffwechselstoff der Hanma-Pflanzen, von denen einige einen einzigartigen medizinischen und essbaren Wert haben. Aufgrund seiner starken Flüchtigkeit, Durchlässigkeit und Aromatizität kann es nicht nur Emotionen regulieren, sondern auch Insekten, Bakterien usw. abwehren und hat daher gute Anwendungsmöglichkeiten. Daher kann dieses Experiment eine experimentelle Grundlage für die Aktivitätsprüfung und Batch-Extraktion von ätherischem Hanma-Öl in der späteren Phase liefern und eine effiziente und bequeme Extraktionsmethode auswählen. Es liefert auch Daten und Hinweise für weitere qualitative und quantitative Untersuchungen des ätherischen Hanma-Öls (Komponenten) und ihres funktionellen Aktivitätswerts und bietet wissenschaftliche Leitlinien für die weitere Erforschung des Anwendungspotenzials von Hanma, um die Entwicklung der Hanma-Industrie zu fördern.