Terpeni

I terpeni sono i costituenti principali degli oli essenziali e sono responsabili delle caratteristiche aromatiche della cannabis.

Insieme ai cannabinoidi, i terpeni illustrano un effetto sinergico e/o entourage e le loro interazioni sono state ipotizzate solo negli ultimi decenni.

Sono stati identificati centinaia di terpeni che alludono agli attributi sensoriali della cannabis, contribuendo in gran parte alle esperienze del consumatore e al prezzo di mercato.

Migliorano anche molti benefici terapeutici, specialmente come aromaterapia.

Per far luce sull’importanza dei terpeni nell’industria della cannabis, lo scopo di questa rassegna è di descrivere morfologicamente le fonti dei terpeni della cannabis e di spiegare la biosintesi e la diversità dei profili terpenici nei diversi chemovar della cannabis.

I Terpeni

L’energia necessaria per la crescita e lo sviluppo delle piante di Cannabis deriva dalla fotosintesi, dalla respirazione e dalla traspirazione con O2, CO2, nutrienti e acqua.

L’energia viene restituita sotto forma di ingredienti chimici primari che le piante sfruttano in seguito.

Questi metaboliti primari includono carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.

Tuttavia, durante i cicli di crescita e riproduzione, le piante possono essere messe alla prova da stress, tra cui condizioni ambientali difficili o parassiti ed erbivori.

Le piante quindi producono diversi gruppi di composti chiamati metaboliti secondari che sono usati come difese a queste sfide.

Per esempio, possono produrre composti che attirano gli impollinatori, compresi gli uccelli, per aiutarli nel processo di fecondazione o nella dispersione dei semi .

Questi composti sono prodotti in diverse forme e sono sfruttati per le loro funzionalità biologiche.

Per esempio, gli alcaloidi come la morfina e la codeina nell’oppio danno attività psicoattiva e antidolorifica ai mammiferi.

I fenoli e i flavonoidi che si trovano nella buccia di frutta e bacche possiedono attività antiossidante. I composti contenenti zolfo come l’allicina nell’aglio possono essere usati per ridurre i lipogliceridi nel sangue e hanno anche la capacità di stimolare l’appetito.

Il glicoside saponina nelle noci di sapone può essere usato come tensioattivo , e infine, i terpenoidi, che sono ingredienti principali che si trovano nelle piante contenenti oli essenziali , sono usati come additivi alimentari e alcuni hanno capacità psicoattive e caratteristiche aromatiche come quelle trovate nella cannabis.

I terpeni sono idrocarburi con piccole unità di isoprene collegate tra loro a formare catene, mentre i terpenoidi sono terpeni contenenti ossigeno.

Tre tipi di terpeni/terpenoidi si trovano di solito nella pianta di cannabis che sono

  • (i) monoterpeni (10C) di due unità isoprene
  • (ii) sesquiterpeni (15C) di tre isoprene
  • (iii) diterpeni (20C) di quattro isoprene
  • (iv) triterpeni (30C) di sei isoprene.

Ad oggi, più di 200 volatili sono stati riportati dai diversi genotipi di cannabis di cui 58 monoterpeni e 38 sesquiterpeni sono stati caratterizzati .

Tra gli altri, i principali componenti monoterpenici sono

  • limonene
  • β-mircene
  • α-pinene
  • linalolo
  • tracce di α-terpinolene
  • tran-ocimene  (Figura 5b),
  • mentre i sesquiterpeni predominanti sono
  • E-cariofillene
  • ossido di cariofillene
  • E-β-farnesene e β-cariofillene .

I Cannabinoidi sono biologicamente sintetizzati da strutture diterpeniche per formare terpenoidi fenolici, che rappresentano quasi un quarto di tutti i metaboliti.

Così, la combinazione dei terpeni fornisce gli aromi unici ai diversi ceppi.

La biosintesi di questi terpeni a metaboliti secondari inizia con i comuni precursori isoprenoidi difosfati (5C) attraverso due vie, la via del metileritritolo fosfato (MEP) plastidiale e la via del mevalonato (MEV) citosolico .

Queste vie regolano i diversi substrati disponibili per la sintesi dei terpeni (TPS).

La MEP converte il piruvato e la gliceraldeide-3-fosfato (G3P) in mattoni a 5 carboni, isopentenil difosfato (IPP) e dimetil-difosfato (DMAPP) nei plastidi .

La via MEV, d’altra parte, altera tre unità di acetil-CoA in IPP, che viene poi isomerizzato in DMAPP dalla IPP isomerasi nel citosol.

IPP e DMAPP sono condensati in difosfati isoprenoidi a catena più lunga che includono geranil difosfato (GPP) e farnesil difosfato (FPP) .

Questi difosfati isoprenoidi lineari sono substrati per le monoterpeni sintasi (mono-TPS) e le sesquiterpeni sintasi (sesqui-TPS), rispettivamente, che diversificano questi precursori attraverso modifiche enzimatiche come idrossilazione, deidrogenazione, acilazione e glicosilazione nelle diverse gamme di mono- e sesquiterpeni .

La GPP è anche un elemento costitutivo della biosintesi dei cannabinoidi

La via biosintetica dei cannabinoidi

comporta il processo di unione chimica del fenolo con i terpeni per formare le forme acide non attivate che determinano in gran parte la loro potenza e le loro proprietà farmaceutiche tra cui :

  • il cannabicromene (CBC)
  • l’acido cannabidiolico (CBDA)
  • il cannabigerolo (CBG)
  • il cannabinolo (CBN)
  • la cannabidivarina (CBDV)
  • l’acido cannabidivarinico (CBDVA)
  • l’acido cannabigerolico (CBGA)
  • il cannabiciclolo (CBL)
  • il delta 8-THC
  • l’acido tetraidrocannabinolico (THCA)
  • la tetraidrocannabivarina (THCV) .

Questi composti, insieme ai terpeni, sono prodotti nelle strutture tricomi disponibili sul fiore femminile della cannabis.

La più alta concentrazione di cannabinoidi naturali nella cannabis sono l’acido cannabidiolico (CBDA) e l’acido Δ9-tetra-idrocannabinoico (Δ9-THCA).

I metaboliti psicoattivi come il delta 9-THC e il CBD non psicoattivo sono poi attivati attraverso la decarbossilazione con trattamenti termici.

È anche favorita da diversi fattori come il tempo di conservazione e l’uso di condizioni alcaline .

Di seguito sono riportati i gruppi terpenici importanti della cannabis e le loro proprietà sinergiche e funzionali.

I Monoterpeni della cannabis

L’α-pinene e il β-pinene inibiscono l’attività dell’acetilcolinesterasi nel cervello.

Pertanto, si sostiene che aiuti la memoria e minimizzi le disfunzioni cognitive indotte dall’intossicazione da THC .

La caratteristica del profumo di pino possiede un’attività antisettica .

Il β-mircene è noto per avere l’effetto analgesico del THC e del CBD stimolando il rilascio di oppioidi endogeni attraverso il meccanismo dipendente dal recettore α2-adrenergico .

Così, se il livello di mircene è >0,5%, può provocare un effetto “couch lock” mentre bassi livelli di mircene (>0,5% di mircene) possono produrre una maggiore energia .

Questo composto offre la fragranza muschiata o simile al luppolo con le funzioni di antiossidante e anticancerogeno .

Anche se è stato postulato che il limonene dell’aroma di agrumi ha una bassa affinità per i recettori dei cannabinoidi, questo monoterpene aumenta il livello di serotonina e dopamina, inducendo così gli effetti ansiolitici, antistress e sedativi del CBD .

La fragranza floreale del linalolo potrebbe aiutare l’ansia attraverso l’aromaterapia.

I Sesquiterpeni della cannabis

Il β-cariofillene, un aroma di spezie (pepe), è il sesquiterpenoide più disponibile nelle piante e negli estratti di cannabis, specialmente dopo la decarbossilazione per calore.

È un agonista del recettore CB2 senza psicoattività .

È anche responsabile degli effetti antinfiammatori della cannabis .

Questo sesquiterpene ha anche dimostrato di dare effetti gastroprotettivi, analgesici, anticancerogeni, antimicotici, antibatterici, antidepressivi, antinfiammatori, antiproliferativi, antiossidanti, ansiolitici, analgesici e neuroprotettivi .

L’ossido di cariofillene che dà il profumo di melissa è dimostrato avere proprietà antifungine e insetticide .

Le chemiovarianti di cannabis

A seconda delle composizioni variabili dei terpeni, diversi “ceppi” di cannabis suscitano aromi diversi con un maggiore legame con la qualità del prodotto, il prezzo al dettaglio e le preferenze dei consumatori .

La composizione dei terpeni della cannabis è una variabile stagionale.

L’alterazione della proporzione di terpenoidi nella cannabis è in accordo con la varietà di cannabis, la parte della pianta, le condizioni ambientali, la maturità e il metodo di analisi.

I diversi stadi di crescita della cannabis potrebbero dare notevoli variazioni nella composizione dei terpeni.

Il profilo terpenico della cannabis allo stadio vegetativo è stato considerato avere una proporzione molto più bassa di monoterpeni rispetto allo stadio di fioritura .

A parte le variazioni e le composizioni dei terpeni tra i diversi fenotipi, le funzioni molecolari o biologiche modulate dei terpeni sono efficaci solo quando la concentrazione del terpene nell’estratto completo di cannabis è superiore allo 0,05% v/w .

Per caratterizzare il profilo aromatico della cannabis di diverse chemovar, è stata usata la microestrazione in fase solida (SPME), non distruttiva e non invasiva, per raccogliere i volatili dai campioni .

Questo metodo favorisce una piccola dimensione del campione, ed elimina l’uso di solventi organici e, cosa più importante, permette l’emissione di centinaia di composti volatili dai campioni .

Tra i ceppi di cannabis analizzati da Shapira, Berman, Futoran, Guberman e Meiri , sono stati individuati cinque gruppi di chemiotipi secondo i terpeni predominanti:

  • (i) β-mircene
  • (ii) α- e β-pinene
  • (iii) β-cariofillene e limonene
  • (iv) β-cariofillene
  • (v) terpinolene

Nella percezione sensoriale delle differenze del profilo terpenico tra i ceppi di cannabis, sono stati nominati due gruppi descrittivi distinti.

Il primo gruppo comprendeva uniformemente il terroso, il legnoso e l’erbaceo, mentre l’altro gruppo comprendeva i descrittori più frequenti tra cui agrumi, limone, dolce e pungente.

In passato, l’identificazione del profilo terpenico della cannabis aveva lo scopo di migliorare gli aiuti all’addestramento canino per l’individuazione di droghe illecite .

Nel mondo dell’industria della cannabis, tuttavia, i terpeni giocano un ruolo vitale nel differenziare il sapore e l’aroma che sono specifici dei ceppi particolari .

Alcuni terpeni possono migliorare l’effetto dei cannabinoidi e sinergizzare la sensazione di rilassamento, il sollievo dallo stress, la spinta energetica e il mantenimento della concentrazione insieme alle loro sottostanti funzioni farmaceutiche .

Così, un numero crescente di industrie ha mostrato interesse nell’aggiungere terpeni di cannabis o terpeni di origine botanica ai loro oli di CBD e prodotti commestibili.

La crescita stimata in questo settore dovrebbe raggiungere un mercato di 20 miliardi entro il 2024.

Il successo in questo settore potrebbe essere sfidato da alcune limitazioni.

In primo luogo, il consumatore crede che la funzionalità e la sicurezza siano veramente legate alle fonti, alla novità percepita e, soprattutto, ai benefici percepiti .

Inoltre, l’estrazione dell’olio a spettro completo che consiste in un mix completo di terpeni naturali della cannabis è quasi impossibile.

Il modo più conveniente è quello di separare selettivamente i terpeni e includerli nuovamente nei prodotti finali .

Sono state sviluppate numerose tecniche di recupero dei terpeni con o senza solventi.

Gli oli essenziali sono di solito estratti idrodistillati dai tricomi della cannabis che contengono principalmente terpeni o terpenoidi.

Anche se la maggior parte dei costituenti rimane intatta durante la distillazione, alcuni monoterpeni possono subire cambiamenti chimici o sono spesso persi a causa della natura del processo di distillazione .

L’altra tecnica possibile è la distillazione a vapore facendo passare il vapore secco attraverso le infiorescenze della cannabis dove i terpeni sono volatilizzati, condensati e raccolti .

Inoltre, l’estrazione assistita da microonde (MAE) può arricchire i composti bioattivi.

Il trattamento MAE utilizzando un’alta potenza di irradiazione e tempi di estrazione relativamente lunghi ha aumentato significativamente il contenuto di CBD nell’olio essenziale con una resa considerevolmente alta rispetto alle tecniche convenzionali di idrodistillazione .

In Canada, per esempio, la produzione commerciale dell’estratto è ottenuta tramite estrazione con solventi come il butano o il fluido supercritico (SFE) con la restrizione sulla purezza del prodotto di non avere contaminanti del solvente .

Quest’ultima tecnica è nota per dare prestazioni superiori nel recupero dei terpeni .

La SFE è diventata recentemente un metodo molto preferito per il recupero dei terpeni, in gran parte perché permette di utilizzare temperature più basse, portando a un minore deterioramento dei componenti termicamente labili ed è priva di solventi organici .

Un fluido supercritico è la sostanza a una temperatura e una pressione superiori ai suoi punti critici, senza confine tra lo stadio liquido e quello gassoso.

In questi punti, il fluido è a bassa viscosità con elevate proprietà di diffusione per dissolvere le molecole chimiche dalla matrice vegetale.

L’anidride carbonica (CO2) è generalmente usata perché non è infiammabile, relativamente poco costosa e non tossica. Grandi quantità di ingredienti terpenici sono stati recuperati con questo metodo (cioè, fino al 50%, 20% e 10% di cariofillene, humulene e limonene, rispettivamente, possono essere recuperati rispetto ai metodi convenzionali) .

Conclusione

La cannabis ricreativa come ingrediente alimentare è diventata più accettabile in un contesto pubblico più ampio in cui i terpeni della cannabis hanno guadagnato una grande attenzione industriale negli ultimi anni.

I profili terpenici non solo incarnano le caratteristiche dei genotipi di cannabis, ma il loro effetto di entourage con i cannabinoidi potrebbe migliorare la loro funzionalità medica.

Questa rassegna evidenzia l’importanza della comprensione della chimica dei terpeni della cannabis e fornisce categorie descrittive dei profili dei diversi ceppi commerciali di cannabis.

 

Fonte : PMC

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