科学家们在研究大麻叶片的化学组成时,发现了一类此前从未在该植物中记录过的稀有天然化合物——黄酮生物碱。这项由南非斯泰伦博斯大学分析化学家完成的研究,对三种商业种植的大麻品系进行了详细分析,揭示了叶片中远比先前认知更为丰富的潜在有用化合物。
稀有化合物隐藏于大麻叶片中
黄酮生物碱属于更广泛的植物化学物质家族——酚类化合物。酚类化合物是植物天然产生的,包括参与色素沉着、防御和环境胁迫保护的物质。其中,黄酮类化合物尤为著名,因其具有抗氧化、抗炎和抗癌特性而备受药物研究者关注。然而,黄酮生物碱在自然界中要罕见得多。
在这项新分析中,研究人员在三种南非商业种植的大麻品系中检测到79种酚类化合物。其中,25种此前从未在大麻中报道过。更引人注目的是,16种化合物被初步鉴定为黄酮生物碱,首次证明这类稀有化学物质存在于大麻叶片中。而且,大多数黄酮生物碱似乎主要出现在三个品系中的一个里。该研究发表在《Journal of Chromatography A》上。
大麻含有数百种不同代谢物
论文第一作者、斯泰伦博斯大学中央分析设施LC-MS实验室的分析化学家Magriet Muller博士表示,研究植物酚类化合物可能特别困难。这些化合物通常浓度极低,且化学结构变化巨大,这使得在复杂的植物样品中分离、鉴定和区分它们极具挑战性。
“大多数植物含有高度复杂的酚类化合物混合物,虽然黄酮类化合物在植物界广泛存在,但黄酮生物碱在自然界中非常罕见,”她解释道。大麻的化学复杂性使这一结果尤为令人惊讶。已知该植物含有数百种代谢物,这是对生物体内通过生物和化学过程产生的小分子的广义术语。
“我们知道大麻极其复杂——它含有超过750种代谢物,但我们没想到仅三个品系之间酚类谱就存在如此高的变异,也没想到会首次在物种中检测到这么多化合物。尤其是首次发现大麻中的黄酮生物碱,非常令人兴奋。”
先进化学技术揭示早期测试可能遗漏的内容
这一发现源于Muller在斯泰伦博斯大学化学与高分子科学系研究生期间开发的分析技术。她的方法结合了综合二维液相色谱与高分辨质谱。液相色谱可分离混合物中的多种不同化学物质,以便研究人员单独研究。在二维液相色谱中,化合物通过两种不同方式分离,为科学家处理含有许多密切相关的化学物质的样品时提供了更大的分辨能力。高分辨质谱则通过极高精度测量分子质量来帮助鉴定这些化合物。这些技术共同使研究人员能够更详细地检查大麻的酚类化学。
“我们在成功测试了路易波士茶、葡萄和葡萄酒后,正在为我开发的方法寻找新应用。然后我决定将这些方法应用于大麻,因为我知道它是一个复杂的样品,而且大麻酚类物质尚未得到很好的表征,”她解释道。
根据Muller的导师、论文主要作者André de Villiers教授的说法,使用该技术实现的分离是发现这些稀有化合物的关键。他说他对Muller获得的色谱结果感到震惊。“二维液相色谱的卓越性能使得黄酮生物碱与丰富得多的黄酮类化合物分离,这就是我们能够首次在大麻中检测到这些稀有化合物的原因。”de Villiers领导着斯泰伦博斯大学化学与高分子科学系的分析化学研究小组。
这一结果凸显了植物化学中的一个重要挑战:稀有化合物很容易被大量存在的其他化学物质所掩盖。因此,更好的分离方法可以揭示那些一直存在但用较弱技术难以区分的物质。
超越THC和其他大麻素
历史上,围绕大麻的科学研究大多集中在大麻素上,这类化合物包括负责该植物许多著名药理和情绪效应的物质。de Villiers认为,新发现表明,关于该植物的非大麻素化学,我们仍有许多需要了解。尤其是叶片可能值得更仔细地研究。目前被视为废弃物的植物材料可能含有具有未来生物医学研究价值的酚类化合物。
“我们的分析再次强调了大麻植物材料——目前被视为废弃物——的药用潜力。大麻展现出丰富而独特的非大麻素酚类特征,这可能从生物医学研究的角度具有重要意义,”他总结道。
Journal Reference:
- Magriet Muller, André de Villiers. Comprehensive two-dimensional liquid chromatographic analysis of Cannabis phenolics and first evidence of flavoalkaloids in Cannabis. Journal of Chromatography A, 2025; 1754: 466023 DOI: 10.1016/j.chroma.2025.466023