*Ryszard Kaniewski1, Małgorzata Strzelczyk2, Zygmunt Rajewicz2, Elżbieta Hołderna-Kędzia2
Badania olejku konopnego Cannabis aetheroleum
Hemp essential oil Cannabis aetheroleum research
1Emerytowany pracownik Instytutu Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich – PIB, Poznań
2Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich – PIB, Poznań
Dyrektor Instytutu: dr hab. inż. Małgorzata Łochyńska, prof. IWNiRZ
Streszczenie
Wstęp. Eteryczny olejek konopny (Cannabis aetheroleum) otrzymuje się poprzez destylację z parą wodną wiech konopnych, zebranych w pełni kwitnienia. Charakteryzuje się specyficznym zapachem pochodzącym od lotnych mono- i seskwiterpenów (α-pinen, β-pinen, Δ3-karen, mircen, limonen, β-felandren, cis-ocymen, trans-ocymen, α-terpinen, trans-α-bergamoten, β-kariofilen, β-humulen, β-farnesen, β-selinen, selina-3,7(11)-dien i inne) i aktywnością optyczną, skręca płaszczyznę polaryzacji światła w prawo. Wykazuje właściwości przeciwdrobnoustrojowe (bakterie, grzyby drożdżoidalne, dermatofity).
Cel pracy. Analiza składu chemicznego eterycznego olejku konopnego pozyskiwanego w różnych terminach zbioru surowca, badanie skręcalności optycznej oraz przeprowadzenie badań z zakresu bezpieczeństwa stosowania i bezpieczeństwa dermatologicznego u ludzi.
Materiał i metody. Materiał do badań stanowiły francuskie odmiany konopi włóknistych – Futura 75. Próbki poddane destylacji z parą wodną pochodziły z dwóch terminów zbioru: 08-19.09.2020 r. (próbka 1) oraz 09-12.10.2020 r. (próbka 2). W otrzymanych próbkach olejku eterycznego (1 i 2) oznaczono zawartość głównych składników biologicznie aktywnych metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią masową (GC-MS). Badano bezpieczeństwo stosowania preparatu kosmetycznego z zawartością eterycznego olejku konopnego. Wykonano również badania dermatologiczne na test zgodności ze skórą oraz oceniono skręcalność optyczną olejku.
Wyniki. Badane próbki olejku eterycznego (1 i 2) wykazały podobną zawartość składników, tzw. profil terpenowy. Wyjątek stanowiły α-pinen i kannabidiol, których oznaczono trzykrotnie więcej w próbce 2. Otrzymano różne zawartości olejku w stosunku do wsadu w zależności od terminu zbioru wiech konopnych (więcej w późniejszym terminie). Wykazano w oparciu o profil toksykologiczny składników, gotowego produktu i kompozycji zapachowej jego bezpieczeństwo dla zdrowia ludzi i brak działań niepożądanych. Nie stwierdzono na podstawie testu zgodności ze skórą żadnych odczynów uczuleniowych po zastosowaniu olejku konopnego. Oznaczono skręcalność optyczną produktu w zakresie [α]D = +2,26 – +2,470.
Wnioski. Wydajność i zawartość badanych składników olejku konopnego były wyższe w próbkach otrzymanych ze zbioru surowca w terminie 09-12.10.2020 r. Badania wykazały bezpieczeństwo i brak uczuleń po zastosowaniu olejku jako preparatu kosmetycznego. Olejek wykazał zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła liniowego.
Summary
Introduction. Hemp essential oil (Cannabis aetheroleum) is obtained by steam distillation of hemp panicles, harvested in full flower.It is characterized by a specific odor derived from volatile mono- and sesquiterpenes (α-pinene, β-pinene, Δ3-karen, myrcene, limonene, β-felandrene, cis-ocymene, trans-ocymene, α-terpinene, trans-α-bergamotene, β-caryophylene, β-humulene, β-farnesene, β-selinene, selina-3.7(11)-diene and others) and optical activity, it turns the plane of light polarization to the right. Exhibits antimicrobial properties (bacteria, yeast fungi, dermatophytes).
Aim. Analysis of the chemical composition of essential hemp oil obtained at different harvest times, testing of optical rotation and conducting research in the field of safety of use and dermatological safety in humans.
Material and methods. The material for the research was French varieties of fibrous hemp Futura 75. Samples subjected to steam distillation came from two harvest dates: September 8-19, 2020 (sample 1) and October 9-12, 2020 (sample 2). In the obtained samples of essential oils (1 and 2), the content of the main biologically active components was determined by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). The safety of using a cosmetic preparation containing hemp essential oil was investigated. Dermatological tests were also performed for the skin compatibility test and the optical rotation of the oil was assessed.
Results. The tested samples of essential oil (1 and 2) were similar content of the components, the so-called terpene profile. The exceptions were α-pinene and cannabidiol, which were determined 3 times more in sample 2. Different oil contents were obtained in relation to the load depending on the date of harvesting cannabis (more at a latter harvest date). Based on the toxicological profile of the ingredients, the finished product and the fragrance composition, its safety for human health and the absence of side effects has been demonstrated. On the basis of the skin compatibility test, no allergic reactions to the use of cannabis oil were found. The optical rotation of the product was determined in the range [α] D = +2.26 – +2.470.
Conclusions. The efficiency and content of the tested components of hemp oil were higher in the samples obtained from the harvest of the raw material between 9-12.10.2020. The research showed safety and no allergies after using the oil as a cosmetic preparation.
Wprowadzenie
Konopie siewne (Cannabis sativa L.) to jedyny gatunek należący do rodziny konopiowatych (Cannabaceae). Obejmuje dwa podgatunki – konopie włókniste (Cannabis sativa L., var. sativa) i indyjskie (Cannabis sativa L., var. indica) (1). Konopie włókniste są rośliną wiatropylną, dwupienną. Łodyga rozgałęziona osiąga wysokość od 1,5 do 2,5 m, a niekiedy nawet do 3,5 m, rośliny męskie są niższe i szybciej usychają. Kwiaty męskie o pięciodzielnym okwiecie barwy zielonkawej z białym obrzeżem, zebrane w wiechokształtne wierzchotki w kątach liści w górnej części łodyg; kwiaty żeńskie bez okwiatu, wyrastają po dwa w kątach długich i wąskich przysadek, zebrane w gęste, szczytowe kłosy pozorne. Części zielone roślin (zwłaszcza żeńskich) pokryte są gruczołowymi włoskami wydzielającymi intensywny zapach. Owoce są barwy ciemnobrązowej lub prawie czarnej o kształcie kulisto-eliptycznego orzeszka (1).
Konopie włókniste są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu: odzieżowym, kosmetycznym, chemicznym, szkutniczym, papierniczym, spożywczym, farmaceutycznym, budowlanym i samochodowym. Dostarczają one różnych surowców, takich jak: wiechy konopne, łodygi oraz owoce i nasiona. Łodygi stanowią przede wszystkim surowiec do pozyskiwania włókna. W tym celu poddawane są tzw. procesowi dekortykacji lub słania na polu, a następnie procesom roszenia i międlenia. Otrzymane włókno, zależnie od jego jakości i długości na podstawie wstępnej oceny, może być różnie wykorzystywane. Mieszaninę paździerzy i zaprawy wapiennej wykorzystuje się od szeregu lat w budownictwie do tynkowania ścian, wylewania posadzek, produkcji prefabrykatów budowlanych, co podyktowane jest wysoką odpornością mechaniczną i właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi uzyskanego materiału (działanie na bakterie i grzyby) (2). Konopie wysiewane są na terenach zdegradowanych, np. pokopalnianych, celem ich szybszej rekultywacji. Nasiona konopi są cennym surowcem pod względem odżywczym i dietetycznym, zawierają łatwo przyswajalne białko, niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, błonnik. Mają one szereg zastosowań, m.in. po odłuszczeniu do produkcji mąki jako dodatek do pieczywa, napojów, suplementów diety; często stanowią dodatek do karm dla ptaków (3). Z nasion poddanych tłoczeniu na zimno otrzymuje się olej konopny, będący źródłem wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (ang. PUFA – polyunsaturated fatty acids), w tym NNKT (4). W wiechach konopnych obecne są liczne związki biologicznie aktywne, tj. terpeny (mono- i seskwiterpeny) oraz kannabinoidy, w tym cenne pod względem właściwości biologicznych i leczniczych: kannabidiol – CBD i kwas kannabidiolowy – CBDA (5). Wiechy konopne są także źródłem eterycznego olejku konopnego (Cannabis aetheroleum), otrzymywanego na drodze destylacji z parą wodną. Dane piśmiennictwa wskazują na jego wartościowy skład chemiczny i właściwości biologiczne, które stanowią podstawę do zastosowania w wielu dziedzinach, zwłaszcza w medycynie i kosmetyce (6-8).
Olejki eteryczne – charakterystyka
Olejki eteryczne (Olea aetherolea) to ciekłe, lotne substancje, uzyskiwane najczęściej na drodze destylacji z parą wodną, świeżych lub suszonych roślin, też wytłaczania w przypadku skórek cytrusów, podczas gdy frakcje związków lotnych otrzymuje się w różnych procesach ekstrakcji olejkowego surowca roślinnego, np. przy użyciu rozpuszczalników lipofilnych lub maceracji tłuszczami. Pod względem chemicznym stanowią je mieszaniny związków lotnych, najczęściej terpenów (mono- i seskwiterpenów), rzadziej pochodnych fenylopropanu, o różnym charakterze (aldehydy, alkohole, ketony, laktony), a także inne związki lotne. Często jeden główny składnik odpowiedzialny jest za specyficzny zapach i właściwości farmakologiczne. Udział poszczególnych składników olejku jest zmienny i zależy od wielu czynników, zarówno genetycznych (gatunek rośliny), jak i środowiskowych (klimat, nasłonecznienie, termin zbioru, pora dnia).
Olejki eteryczne w roślinach stanowią produkt odpadowy metabolizmu i służą roślinom prawdopodobnie do celów obronnych, przywabiają też owady, co ułatwia rozmnażanie. W roślinach olejek eteryczny jest wytwarzany w tkankach wydzielniczych, zlokalizowanych w różnych ich częściach, zewnętrznie we włoskach wydzielniczych epidermy. Mogą być także wytwarzane wewnątrztkankowo w komórkach, zbiornikach lub przewodach wydzielniczych.
Działanie olejków eterycznych jest wielokierunkowe: antyseptyczne, przeciwzapalne, moczopędne, żółciotwórcze, żółciopędne, wykrztuśne, uspokajające, spazmolityczne (9). Działają przeciwdrobnoustrojowo na bakterie, grzyby i dermatofity chorobotwórcze dla człowieka (10), a co jest ważną cechą to brak przypadków narastania oporności drobnoustrojów. Podawane doustnie (11) w dawkach leczniczych łatwo przenikają z jelit do krwi. W zależności od rodzaju olejku, wydalane są przez płuca (z powietrzem wydychanym), nerki (z moczem), wątrobę (z żółcią) oraz przez skórę wraz z potem i łojem. Olejki wydalane przez płuca działają antyseptycznie w drogach oddechowych, usprawniają funkcję nabłonka migawkowego, upłynniają i ułatwiają wydalanie wydzieliny oskrzelowej. Efektem tego jest udrożnienie dróg oddechowych w trakcie przebiegu stanów zapalnych, zakażeń i ułatwienie oddychania. Ponadto olejki wykazują działanie w obrębie przewodu pokarmowego (zwiększają wydzielanie soków trawiennych, wywierają efekt wiatropędny i spazmolityczny). Składniki olejków eterycznych, wydalane przez nerki, oprócz działania odkażającego zwiększają ilość wydalanego moczu. Obok stosowania doustnego, można je wykorzystywać zewnętrznie do masaży, kąpieli, inhalacji, okładów oraz w postaci aerozolu. W przypadku wyższych stężeń olejku (powyżej 1%) należy jednak wziąć pod uwagę możliwość działania drażniącego na skórę i błony śluzowe.
Stosowane są przy produkcji perfum, jako naturalne związki zapachowe. Stanowią także ważny składnik przypraw używanych w gospodarstwie domowym (poprawiają smak potraw i pobudzają trawienie) i w przemyśle spożywczym jako dodatki smakowe i zapachowe w produkcji napojów alkoholowych i bezalkoholowych oraz w cukiernictwie.
Eteryczny olejek konopny
W konopiach olejek eteryczny jest wytwarzany we włoskach gruczołowych trzech typów: bulwiastych (bulbous), siedzących (sessile) i trzonkowych (stalked). Włoski bulwiaste są najmniejsze i nieliczne, natomiast siedzące mają krótką komórkę nasadową i kulistą główkę, złożoną z 8 komórek wydzielniczych, nad którymi tworzy się zbiornik wydzielniczy i są podobne do włosków gruczołowych typu Labiatae. Włoski posiadające trzonek są nieco większe z kulistą główką, składającą się z 12-16 komórek wydzielniczych, uniesioną ponad powierzchnię epidermy przez wielokomórkowy trzonek. Włoski te różnią się nie tylko morfologią, ale mają też odmienne właściwości fluorescencyjne, liczbę komórek wydzielniczych i profile terpenowe. Włoski gruczołowe trzonkowe z dojrzałych kwiatów są bogate w kannabinoidy i monoterpeny. Siedzące włoski, znajdujące się na dojrzałych kwiatach i liściach, głównie na liściach cukrowych (podsadki wyrastające z pąków konopi podczas fazy kwitnienia), zawdzięczających nazwę błyszczącym włoskom, wyglądającym jak drobinki cukru, mają 8 komórek wydzielniczych, które produkują mniej kannabinoidów, a więcej seskwiterpenów. Włoski z trzonkami wykazują niebieską autofluorescencję (technika mikroskopii dwufotonowej), skorelowaną z kannabinoidami, podczas gdy w siedzących włoskach autofluorescencja przesunięta jest ku czerwieni (12). Składniki produkowane we włoskach wydzielniczych decydują o właściwościach leczniczych, psychoaktywnych i sensorycznych produktów z konopi.
Olejek konopny (Cannabis aetheroleum) otrzymany poprzez destylację z parą wodną świeżych lub wysuszonych kwiatostanów, tzw. wiech konopnych pochodzących z Cannabis sativa L., jest substancją bezbarwną lub lekko złocistą, lotną, o specyficznym, przyjemnym, nieco żywicznym i balsamicznym zapachu. Olejek konopny dobrze rozpuszcza się w etanolu, glicerolu, rozpuszczalnikach niepolarnych i tłuszczach. Temperatura wrzenia składników olejku waha się od 50 do 320°C, gęstość jest niższa od gęstości wody, w której jest praktycznie nierozpuszczalny.
W skład olejku konopnego wchodzi ponad 58 mono- i 38 seskwiterpenów (α-pinen, β-pinen, Δ3-karen, myrcen, limonen, β-felandren, cis-ocymen, trans-ocymen, α-terpinen, trans-α-bergamoten, β-kariofilen, β-humulen, β-farnesen, β-selinen, selina-3,7(11)-dien) i inne (13).
Wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe. Badania mikrobiologiczne olejku przeprowadzone w Zakładzie Farmakologii i Biotechnologii IWNiRZ potwierdziły aktywność antybiotyczną olejku konopnego w stosunku do szczepów drobnoustrojów, wywołujących zakażenia skóry i błon śluzowych (ziarniaków z rodzajów Staphylococcus, Micrococcus i Enterococcus), jak również wobec grzybów drożdżoidalnych i dermatofitów (14, 15).
Ważną cechą, podobnie jak i innych olejków eterycznych, jest chiralność – która przejawia się w tym, że cząsteczka wyjściowa i jej odbicie lustrzane nie są identyczne, zatem nie sposób ich nałożyć na siebie na drodze translacji i obrotu w przestrzeni. Olejek konopny jako obiekt chiralny istnieje tylko w postaci jednego z dwóch możliwych enancjomerów, a pomiar jego aktywności optycznej umożliwia rozróżnienie olejku konopnego naturalnego od sztucznie syntetyzowanych mieszanin racemicznych (7, 8).
Wzrost w ostatnich latach zainteresowania konopiami włóknistymi stworzył możliwość kolejnego zastosowania tego surowca, pod kątem pozyskania z niego eterycznego olejku konopnego.
Cel pracy
Celem podjętych badań była analiza składu chemicznego eterycznego olejku konopnego pozyskiwanego w różnych okresach i w różnych terminach zbioru surowca oraz przeprowadzenie badań bezpieczeństwa stosowania na skórę, bezpieczeństwa dermatologicznego (działanie drażniące i uczulające) i badań optycznych.
Materiał i metody
Materiał do badań stanowiły francuskie i polskie odmiany konopi włóknistych. Surowce polskie pochodziły z odmian Beniko i Białobrzeskie o niskiej zawartości kannabinoidów, a zwłaszcza tetrahydrokannabinolu (THC – poniżej 0,2%) w suchej masie. Odmiany te spełniały wymagania określone w ustawie z dnia 6 września 2001 roku (Dz. U. nr 125, poz. 13670) i są dopuszczone do uprawy w kraju (1, 4).
Próbną destylację olejku eterycznego z wiech konopnych wspomnianych odmian polskich podjął Instytut w Zakładzie Doświadczalnym w Pętkowie w 2007 roku.
Próbki stanowiące podstawę niniejszych badań pochodziły z konopi francuskich odmiany Futura 75, które również poddano destylacji z parą wodną. Pochodziły one z dwóch terminów zbioru: 08-19.09.2020 r. (próbka 1) oraz 09-12.10.2020 r. (próbka 2).
Wiechy ładowano automatycznie na przyczepę ciągnioną obok kosiarki. Zbiór maszynowy pozwalał na uzyskanie ok. 7000 kg surowca z 1 ha (przy gęstości siewu 60 kg/ha), co odpowiada objętości masy roślinnej ok. 12 m3. W zbiorniku destylacyjnym (o pojemności roboczej Ø 1,25 m x 1,9 m = ok. 2,3 m3) wiechy ubijano ręcznie. Jednorazowy wsad do zbiornika wynosił ok. 400-500 kg i wymagał przeciętnie plonu z ok. 0,1 ha (5-7). Proces destylacji z parą wodną przebiegał w czasie ok. 4 godzin.
Badanie składu chemicznego olejku
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Kaniewski R, Konczewicz W. Steam distillation of essential oils from Hemp Panicles. New Patents and Techniques. J Natural Fibers 2005; vol II, nr 1.
2. Kaniewski R. Skuteczność olejku eterycznego z konopi siewnej w zwalczaniu mszycy jabłoniowo-babkowej (Dysaphis plantaginea Pass.) występującej na jabłoni. Prog Plant Prot 2009; 49(4):2013-6.
3. Dorna H, Kaniewski R, Jarosz M i wsp. Zdrowotność i kiełkowanie nasion marchwi traktowanych wyciągiem wodnym z konopi siewnych (Cannabis sativa L.). Prog Plant Prot 2010; 50(1):373-7.
4. Kaniewski R. Konopie włókniste źródłem olejków eterycznych. Pamiętnik Puławski 2009.
5. Kaniewski R. Hemp Essential Oil – production, characterization, application. Renewable Resources and Plant Biotechnology Renew Res Plant Biotechnol Magdeburg, Niemcy 2011.
6. Kaniewski R. Możliwości wykorzystania olejków eterycznych, ze szczególnym uwzględnieniem olejku konopnego, jako substancji aktywnych i środków konserwujących kosmetyki. Post Fitoter 2016; (2):125-9.
7. Kaniewski R, Pniewska I, Kubacki A i wsp. Konopie siewne (Cannabis sativa L.) _ wartościowa roślina użytkowa i lecznicza. Post Fitoter 2017; (2):139-44.
8. Kaniewski R, Jankowiak J, Zajączek K. Len i konopie w profilaktyce i lecznictwie. Post Fitoter 2020; (2):100-3.
9. Antoniak A, Bylka W. Aktywność biologiczna wybranych składników olejków eterycznych. Cz. 2. Post Fitoter 2020; (1):42-8.
10. Kędzia B, Hołderna-Kędzia E, Kaniewski R i wsp. Badanie wpływu olejków eterycznych na bakterie, grzyby i dermatofity chorobotwórcze dla człowieka. Post Fitoter 2007; (2):71-7.
11. Kędzia B. Hołderna-Kędzia E. Doustne preparaty olejkowe w lecznictwie krajowym. Gaz Farm 2004; 11:56-7.
12. Livingston SJ, Quilichini TD, Booth JK i wsp. Cannabis glandular trichomes alter morphology and metabolite content during flower maturation. Plant J 2020; 101(1):37-56.
13. Sommano SR, Chittasupho C, Ruksiriwanich W i wsp. The Cannabis Terpenes. Molecules. 2020; 25(24):5792.
14. Kędzia B, Hołderna-Kędzia E, Kaniewski R i wsp. Badanie aktywności antybiotycznej krajowego olejku konopnego. Post Fitoter 2014; (3):141-3.
15. Kędzia A, Kaniewski R, Hołderna-Kędzia E i wsp. Ocena działania eterycznego olejku konopnego (Cannabis sativa L.) wobec grzybów drożdżopodobnych. Post Fitoter 2016; (4):262-7.
