综述：南部非洲新兴大麻产业中关键大麻素、种子营养化合物的多样性及其定量方法

《Discover Plants》：Diversity of key cannabinoids, seed nutritional compounds and their quantification methods in the upcoming Southern African cannabis sector

本综述系统梳理了南部非洲地区大麻（Cannabis sativa L.）种质资源中关键大麻素（如△9-THC、CBD、CBG）和种子营养成分（蛋白质、氨基酸、脂肪酸）的多样性，并详细比较了气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、核磁共振（NMR）及近红外光谱（NIR）等主流定量分析技术的优劣，为当地大麻种质资源鉴定、品种改良及产业化开发提供了重要的理论依据和方法学参考。

　　

背景

大麻（Cannabis sativa L.）是一种用途广泛的作物，其种子可提取高营养价值的成分，而其雌花则可分离纯化出多种药用级的大麻素。这些提取物在全球医药、营养和工业领域作为原材料需求旺盛。南部非洲国家的大麻商业化生产起步较晚，产业尚处于 infancy 阶段，生产很大程度上依赖从欧洲、中国和北美进口的种质。然而，在这些地区广泛存在着已适应当地环境但未被充分表征的地方品种，这些品种长期以来供应着当地的非法毒品市场。因此，对这些已协同进化的地方品种进行表征，对于其后续的改良或直接商业化应用至关重要。

大麻的分类与重要植物化学物

大麻的分类存在争议，目前倾向于将其归为一个物种，即 Cannabis sativa L.，并进一步划分为三个亚种：sativa（纤维/籽用型）、indica（药物型）和 ruderalis（野生型）。基于其精神活性潜力，大麻通常被分为工业大麻（THC < 0.3%）和药用/毒品大麻（THC > 0.3%）。大麻素是主要在雌花腺毛中合成的萜酚类化合物，是大麻独特药理活性的物质基础。其中，△⁹-四氢大麻酚（△⁹-THC）是主要的精神活性成分，而大麻二酚（CBD）和大麻萜酚（CBG）则因其非精神活性和广泛的治疗潜力（如抗焦虑、抗惊厥、抗炎等）而备受关注。所有主要大麻素均以大麻萜酚酸（CBGA）为共同前体生物合成。

大麻种子的营养价值与局限

大麻种子营养价值极高，含有20-25%的优质蛋白质，其氨基酸组成全面，包含所有必需氨基酸，且消化率高。种子油脂中富含多不饱和脂肪酸（PUFA），特别是亚油酸（LA）和α-亚麻酸（ALA），比例均衡。然而，种子外壳中含有植酸、单宁等抗营养因子，会影响全籽的消化率，通过脱壳和榨油可显著提高蛋白质的生物利用率。此外，种子中色氨酸、组氨酸和蛋氨酸含量相对较低，若作为单一蛋白质来源需注意补充。

影响大麻素含量与稳定性的因素

大麻素的数量和稳定性受多种因素影响。基因型是决定大麻素和营养成分组成的关键。环境因素如光照（光周期和光质）、温度、养分供应（如氮磷钾）均能显著调节大麻素的合成。采收后，干燥方法（如自然风干与人工干燥）、储存条件（光照、温度、湿度）以及储存时间至关重要。酸性大麻素（如THCA）在光、热条件下易脱羧转化为中性形式（如THC），并可能进一步降解。低温（如-20°C）和避光储存能有效保持大麻素的稳定性。

大麻素与种子营养成分的定量方法

1. 气相色谱法（GC）

GC，特别是联用质谱（GC-MS）或氢火焰离子化检测器（GC-FID），是分析挥发性、热稳定性化合物的常用技术。其优点是快速、灵敏、灵活。主要缺点在于，进样口的高温会导致酸性大麻素（如THCA）脱羧，无法直接准确定量其酸性形式，若需分析则需进行繁琐的衍生化步骤。此外，GC是一种破坏性分析方法。

2. 高效液相色谱法（HPLC）

HPLC，尤其是联用紫外（HPLC-UV）或质谱（HPLC-MS/MS）检测器，是当前大麻素分析的黄金标准。其最大优势在于能够在温和的条件下同时准确定量酸性和中性大麻素，无需衍生化。LC-MS/MS技术还具有高灵敏度和特异性。然而，HPLC仪器昂贵，运行和维护成本高，需要熟练的操作人员，且分析速度相对于某些快速筛查方法较慢。

3. 核磁共振波谱法（NMR）

NMR是一种非破坏性、无需标准品即可进行定性和定量分析的技术，能提供丰富的化合物结构信息。它试剂消耗少，样品可回收。但其仪器极其昂贵，灵敏度相对较低，对低含量成分分析困难，且谱图解析需要专业知识。

4. 近红外光谱法（NIR）

NIR是一种快速、无损、无需样品前处理、环境友好的分析技术，特别适合于大量种质资源的现场快速筛查。便携式NIR仪器的出现使其应用更具前景。但其模型的建立和验证依赖于标准化学方法（如HPLC）提供的大量数据，准确性取决于模型的稳健性。

种子营养成分的特定分析方法

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  蛋白质：常用凯氏定氮法（Kjeldahl），通过测定总氮量乘以转换系数（通常为6.5）来估算粗蛋白含量。该方法经典但耗时，且无法区分蛋白氮和非蛋白氮。
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  氨基酸：常采用离子交换色谱结合茚三酮柱后衍生法进行分析，样品需先进行酸水解。
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  油脂：索氏提取法（Soxhlet）是经典的脂肪测定标准方法，准确但耗时。机械压榨法（冷榨或热榨）是工业上常用的提取方式，简便但提取率可能不及溶剂法。

研究展望与结论

未来研究应关注适应南部非洲露天栽培条件的大麻品种（包括地方品种和引进品种）其大麻素和营养成分的稳定性。需要选育早熟、抗病的品种以应对露天栽培的病害压力。随着娱乐用大麻合法化的讨论，开发具有适宜THC含量的品种也提上日程。此外，大麻素在功能性食品中的稳定性研究也是重要方向。

总之，南部非洲丰富的大麻种质资源亟待系统表征。选择合适的定量方法（GC, HPLC, NMR, NIR等）取决于具体的研究目标、可用资源、所需精度和通量。虽然HPLC（尤其是LC-MS/MS）是目前最准确可靠的技术，但NIR等快速筛查技术在育种项目的大规模资源筛选方面展现出巨大潜力。对地方品种的深入表征将为大麻在南部非洲的合法化、品种改良及产业可持续发展奠定坚实基础。