โครงการวิจัย :...

ลกษณะองคประกอบลกษณะองคประกอบสารสาคญสารสาคญในพชกญชากญชงในพชกญชากญชง((CharacterisationCharacterisation of of cannabinoidcannabinoid composition in composition in CannabisCannabis))

โดยโดย ประภสสรประภสสร ทพยรตนทพยรตน

ศนยวทยาศาสตรการแพทยเชยงใหมศนยวทยาศาสตรการแพทยเชยงใหม

กรมวทยาศาสตรการแพทยกรมวทยาศาสตรการแพทย กระทรวงสาธารณสขกระทรวงสาธารณสข

กญชากญชา (Marijuana) (Marijuana) และและ กญชงกญชง ( (Hemp)Hemp)• Family : Cannabaceae

• Genus : Cannabis sativa L.

ชอวทยาศาสตร:

กญชา Cannabis sativa L.var.indica

กญชง Cannabis sativa L.var.sativa

F.Groenherman, M.Karus. Industrial hemp is not marijuana

BotanyBotanyA. Male flowering branch

B. Fruiting female branch

1. Open male flower and buds

2. Anthers

3. Anther enclosed in bract

4. Pollen grains highly magnified

5. Ovule enclosed in bract with styles protruding

6. Ovule enclosed in sheath with styles attached

7. Ovule displayed

8. Mature fruit enclosed by bract

9. Mature achene wide view

10. Mature achene narrow view

11. Section of achene narrow view

12. Section of achene showing embryo

13. Sprouting achene

Botany

Biosynthesis of cannabinoidsBiosynthesis of cannabinoidsOlivetolic acid

CBDA synthase CBCA synthaseTHCA synthase

∆9- tetrahydrocannabinolic acid cannabichromenic acid (∆9 - THCA) (CBCA)

cannabidiolic acid spontaneous (CBDA)

∆9 – THC spontaneous spontaneousCBC

∆ CBD CBN

•G. Mignoni, Bulletin on Narcotics 1997 ,Issue 1-1003.•M. Fellermeier, W. Eisenreich, A. Bacher and M.H. Zenk, Journal of Biochemistry 2001, 268, 1596-1604.

การจาแนกกญชากญชงการจาแนกกญชากญชง

จาแนก varieties จากลกษณะภายนอก (appearancece) เรยก phenotypes แบงเปน drug type และ fiber type

จาแนกโดยใช composition of cannabinoids เรยก chemotypes แบงเปน drug type, intermediate type และ fiber type

เกณฑในการจาแนกกญชากญชงเกณฑในการจาแนกกญชากญชง

• Ratio of CBD and THC (according to De Meijer 1992)

Chemotype THC content CBD/THC ratio

Drug type >1-20% 0.14-0.4Intermediate type >0.3-1% 0.5-2.0Fiber type ≤0.3% 2-17

Advantages of hempAdvantages of hemp

• Hemp bark

-Silk, clothes, paper

Enrich Omega-3,Omega-6, GLA

• Hemp core

-Paper, polymer, cement, ethanol

• Hemp seed

Food, cosmetics

ความสาคญและทมาของปญหาททาการวจยความสาคญและทมาของปญหาททาการวจย

• กญชา-กญชง จดเปนยาเสพตดใหโทษประเภท 5 ตามพระราชบญญตยาเสพตดใหโทษ พ.ศ.2522

• ไมสามารถใชการดลกษณะภายนอกจาแนกพชทงสองชนดได

• กญชา-กญชง ยงเปนพชหามปลกตามกฎหมายยกเวนเพอการศกษาวจย

• กญชง มแนวโนมทวความสาคญในตลาดเสนใยธรรมชาต ในตลาดโลก ใชเปนวตถดบในการผลตผา กระดาษและผลตภณฑอนๆ นามนจากเมลดใชเปนอาหารเสรม เครองสาอาง

• ภาครฐเลงเหนความสาคญและประโยชนของพชกญชง เพอพฒนาเปนพชทสรางรายไดแกเกษตรกรได

หนวยงานรวมวจยหนวยงานรวมวจย

•ศนยวทยาศาสตรการแพทยเชยงใหม• มลนธโครงการหลวง•สถาบนวจยและพฒนาพนทสง (องคกรมหาชน)•มหาวทยาลยแมโจ•สนบสนนงบประมาณโดยสานกงานคณะกรรมการพฒนาการเศรษฐกจและสงคมแหงชาต

วตถประสงคงานวจยวตถประสงคงานวจย

•ศกษาขอมลดานปรมาณสารสาคญในกญชงทปลกในสภาพภมประเทศทแตกตางกน

•ศกษาและวเคราะหเปรยบเทยบปรมาณสารสาคญในกญชงสายพนธตางๆสาหรบคดเลอกพนธทมสารเสพตดนอยและใหผลผลตสง

ประโยชนทคาดวาจะไดรบประโยชนทคาดวาจะไดรบ

• ทราบถงขอมลปรมาณสารสาคญ (THC) ของกญชงแตละสายพนธในชวงอายตางๆ

• ทราบถงความสมพนธระหวางความสงจากระดบนาทะเลกบปรมาณสารสาคญ (THC)

• ขอมลทไดนาไปประยกตใชประโยชนในการคดเลอกพนทปลกกญชงทมสารเสพตดตา

• ขอมลทไดสามารถเปนขอมลพนฐานในการกาหนดคามาตรฐาน THC (THC maximum limits) เพอจาแนกกญชาทใชเปนยาเสพตด และกญชงทใชเปนพชเสนใยออกจากกน

วสดและวธการวสดและวธการ•ตวอยาง Exp.1 การศกษาและคดเลอกสายพนธพชกญชงทองถนและพนธพชกญชงจากตางประเทศทมความเหมาะสมตอการปลกเปนการคาตวอยางกญชง 9 สายพนธ ทปลกใน 6 สภาพแวดลอม ปลก~มถนายน คอ

ม.แมโจ ระดบความสง 300 เมตร ศนยพฒนาโครงการหลวงหวยลก ความสง 600 เมตร ศนยพฒนาโครงการหลวงปงคา ความสง 640 เมตร สถานเกษตรหลวงปางดะ ความสง 720 เมตร ศนยพฒนาโครงการหลวงหวยแลง ความสง 960 เมตร

ศนยพฒนาโครงการหลวงปางอง ความสง 1,240 เมตร เกบตวอยางใบทอาย 60 วน, 90 วน และระยะออกดอก โดยเกบแยก เพศผ เพศเมย และเกบสวนของดอกและใบแยกกน รวมจานวน 687 ตวอยาง

Exp. 2 การรวบรวมเมลดสายพนธพชกญชงทองถนเพอเปนแหลงพนธกรรมและแหลงปรบปรงพนธกญชงเพอใหเกดสายพนธทมปรมาณสาร THC ตา

ตวอยางกญชง 8 สายพนธทรวบรวมไดจากเกษตรกร ปลก ณ สถานเกษตรหลวงปางดะ ความสง 720 เมตร ปลก ~ กนยายน และเกบตวอยางทระยะออกดอก รวม 64 ตวอยางการเกบตวอยาง

: สวนของใบดานบนของลาตนไมเกน upper third of the main stem

: ชอดอก (flowering tops)นามาอบแหงทอณหภม 40°C 48 ชวโมง บดเปนผง

เกบในถงพลาสตกกนแสง เกบในตเยนอณหภม 5-8 °C จนกวาจะวเคราะห

• สารเคมและสารมาตรฐาน : Delta-9-tetrahydrocannabinol, 1.02mg/ml, Sigma®, USA. Cannabidiol, 1.00mg/ml, Sigma®, USA.2,2,2 triphenylacetophenone, Methanol

• การเตรยม internal standard solution: เจอจาง 2,2,2 triphenylacetophenone ในเมธานอลใหไดความเขมขนประมาณ 0.5 mg/ml

• การเตรยม standard solution : เจอจางสารมาตรฐานใน internal standard solution ใหไดความเขมขนประมาณ 0.1 mg/ml

• การเตรยมตวอยาง: ชงตวอยางประมาณ 1 กรม สกดโดยใช methanol 25 ml เจอจางโดยใช internal standard solution 1:1

•การตรวจวเคราะหสารสาคญ : โดยใช GC-FIDColumn: CP sil 5CB 30mX0.32mm,

DF=0.25μmInjector temperature: 260°CDetector temperature: 270 °COven temperature: 7 min. at 230 °C,

increase to 260 °C at 10 °C/min., hold at 260 °C for 2 min.

•การวเคราะหขอมล: วเคราะหขอมลโดยใชโปรแกรม SPSS for Windows version 11.0

ผลการวจยผลการวจยExp.1• กญชงทกสายพนธมปรมาณ THC และ CBD เพมขนเมอตนกญชงมอายมากขนและมมากทสดในระยะออกดอก พบวาดอกและใบเพศผมปรมาณ THC และ CBD สงสด

คาประมาณแบบชวงของปรมาณ THC และ CBDทระดบความเชอมน 95%

ชวงอาย THC (%w/w) CBD (%w/w)

60 วน 0.550-0.722 -

90 วน 0.754-0.939 0.361-0.480

ระยะออกดอก 1.035-1.142 0.446-0.509

แผนภมเปรยบเทยบปรมาณ THC และ CBD

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

leaves(90days)

maleleaves

maleflowering

top

femaleleaves

femaleflowering

top

สวนของพช

ปรมาณสารสาคญ

(%

w/w

)

THC contentCBD content

แผนภมเปรยบเทยบปรมาณ THCของกญชงสายพนธตางๆในแตละชวงอาย

ปลกทศนยพฒนาโครงการหลวงปางอง ระดบความสง 1240 เมตร

00.5

11.5

22.5

33.5

4

สองแ

ควปา

งแก

พบพร

ะปา

งตองปา

งอง

แมตะ

ละหว

ยหอย

หวยแ

ลงแม

สาให

ม

สายพนธกญชง

ปรมาณ

TH

C (%

w/w

by

dry

wei

ght)

ใบ (60วน)

ใบไมแยกเพศ

(90วน)ใบไมแยกเพศ

(120วน)ใบเพศผ (90วน)

ชอดอกเพศผ

(90วน)ใบเพศเมย

(120วน)ชอดอกเพศเมย

(120วน)

กญชงพนธปางอง แมสาใหม หวยหอย และ แมตะละ มปรมาณ THC คอนขางตาไมแตกตางกน สวนพนธสองแคว ปางแก และปางตอง มปรมาณ THC คอนขางสง

ยกเวนกญชงทปลกทศนยพฒนาโครงการหลวงหวยแลง ระดบความสง 960 เมตร พบวากญชงทกสายพนธมปรมาณ THC คอนขางสง ซงตองดปจจยอนๆประกอบดวย เชน การเจรญเตบโตของตนกญชง สภาพแวดลอม เปนตน

CBD content (%w/w by dry weight)

5.04.54.03.53.02.52.01.51.0.50.0

THC

cont

ent

(%w

/w b

y dr

y w

eigh

t)5

4

3

2

1

0

Classification of Classification of chemotypeschemotypes according to according to cannabinoidcannabinoidcontent. (content. (The criteria conform E.P.M. de The criteria conform E.P.M. de MeijerMeijer et al., 1992)et al., 1992)

INTERMEDIATE

DRUG

NON-DRUG

Classification of Classification of chemotypeschemotypes according to ratio of THC and CBD.according to ratio of THC and CBD.

variants

maesamai

houylang

houyhoy

maetala

pangoung

pangtong

poppra

pangkae

songkaew

Mea

n C

BD

:TH

C2.42.22.01.81.61.41.21.0.8.6.4.2

0.0

Fiber type

Intermediate type

Drug type

ความสมพนธระหวางความสมพนธระหวาง THC THC กบความสงของพนทปลกกบความสงของพนทปลก

•กญชงทมอาย 60 วน และ 90 วน มความสมพนธเชงเสนของปรมาณ THC แบบผกผนกบความสงของพนทปลก โดยปรมาณ THC มแนวโนมลดลงเมอพนทปลกมความสงจากระดบนาทะเลเพมขน แตในระยะออกดอกไมมความสมพนธดงกลาว

• มคาสมประสทธการตดสนใจทอาย 60 วน เทากบ 9% (R2=0.091) และทอาย 90 วน เทากบ 8% (R2=0.077)

ปรมาณTHCของกญชงแตละสายพนธทปลกในพนททมความสงจากระดบนาทะเลตางๆกน (อาย 60วน)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

หวยลก(600m) ปงคา(640m) ปางดะ(720m) หวยแลง(960m) ปางอง(1240m)

พนท

ปรม

าณ T

HC

(%w

/w b

y dr

y w

eigh

t)

สองแคว

ปางแก

พบพระ

ปางตอง

ปางอง

แมตะละ

หวยหอย

หวยแลง

แมสาใหม

ทระดบนยสาคญทระดบนยสาคญ 0.050.05 พบวากญชงทปลกทศนยพฒนาโครงการพบวากญชงทปลกทศนยพฒนาโครงการหลวงหลวงปางองปางอง ทระดบความสงทระดบความสง 1,240 1,240 เมตรเมตร มปรมาณมปรมาณ THC THC ตาสดตาสด

ทอายทอาย 90 90 วนวน และระยะออกดอกและระยะออกดอก กญชงทปลกทระดบความสงกญชงทปลกทระดบความสง 1,240 1,240 เมตรเมตร และและ 720 720 เมตรเมตร มปรมาณมปรมาณ THC THC ไมแตกตางกนไมแตกตางกน

ปรมาณTHCของกญชงแตละสายพนธทปลกในพนททมความสงจากระดบนาทะเลตางๆกน

(อาย 90 วน)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

หวยลก(600m) ปงคา(640m) ปางดะ(720m) หวยแลง(960m) ปางอง(1240m)

พนท

ปรมาณ

THC

(%w

/w b

y dr

y w

eigh

t)

สองแคว

ปางแก

พบพระ

ปางตอง

ปางอง

แมตะละ

หวยหอย

หวยแลง

แมสาใหม

หวยแมเกยง

ปจจยทมตอปรมาณปจจยทมตอปรมาณสารสาคญสารสาคญ

• ปรมาณ THC มความสมพนธกบอายของตนกญชง ความสงของพนททปลก สายพนธกญชง และความยาวเสนรอบวงของลาตน(growth variable) โดยมคาสมประสทธการตดสนใจเทากบ 55% (R2=0.553)

• ปรมาณ CBD มความสมพนธกบอายของตนกญชง ความสงของพนททปลก และสายพนธกญชงเทานน โดยมคาสมประสทธการตดสนใจเทากบ 60% (R2=0.598)

ทกสายพนธมปรมาณทกสายพนธมปรมาณ THC THC ไมแตกตางกนทระดบนยสาคญไมแตกตางกนทระดบนยสาคญ 0 0.05 .05 อยในชวงอยในชวง 0.320.32--0.52 %0.52 %w/ww/w by dry weightby dry weight

พบวากญชงในพบวากญชงใน Exp Exp.1.1ทปลกในเดอนมถนายนทปลกในเดอนมถนายน ซงเปนชวงทมแสงแดดจดและชวงซงเปนชวงทมแสงแดดจดและชวงแสงยาวแสงยาว มปรมาณมปรมาณ THC THC สงกวาสงกวา Exp.2Exp.2 ทปลกในเดอนกนยายนซงมทปลกในเดอนกนยายนซงม

ชวงแสงสนกวาชวงแสงสนกวา

แผนภมเปรยบเทยบปรมาณ THC ของกญชงสายพนธทองถนทปลกในโครงการท

1 และโครงการท 2 (ปลกทสถานเกษตรหลวงปางดะ ระดบความสง 720 เมตร)

0

0.5

1

1.5

หวยห

อย

สองแ

คว

ปางแ

ก

พบพร

ะ

แมตะ

ละ

แมสา

ใหม

สายพนธกญชง

ปรมาณ

TH

C(%

w/w

by

dry

wei

ght)

Project I

Project II

Exp.2

ปรมาณ THC ทแตกตางอาจเนองจากปจจยทางดาน genetic ทาใหเกดการแปรปรวนของปรมาณ THC เนองจากเมลดพนธทใชปลกใน Exp.1 ไดจากงานวจยป 2548 ซงอาจเกด cross breeding ดงนนควรปลกแยกแตละสายพนธในแตละพนทเพอปองกนการเกด cross breeding

พบวากญชงทปลกชวงเดอนกนยายน มระยะเวลาการออกดอกสน ประมาณ 60-70 วน นาจะมประโยชนถาตองการปลกกญชงเพอเกบเมลด

สรปผลการวจยสรปผลการวจย

• กญชงสายพนธแมสาใหม ปางอง และหวยหอย มปรมาณ THC ทระยะออกดอกเทากบ 0.762, 0.773 และ 0.866%โดยนาหนก และม CBD:THC เทากบ 0.92, 0.87 และ 0.78 ตามลาดบ นาจะสามารถถกคดเลอกเปนสายพนธทเหมาะสมตอการปลกเปนการคาเพราะวามปรมาณ THC คอนขางตา หรอปรบปรงพนธเพอใหมปรมาณ THC ตา

• ระดบความสงมผลตอปรมาณ THC แตมผลเพยงเลกนอย ตองมการศกษาปจจยอนๆ เชน การเจรญเตบโตของตนกญชา (Growth variables), สภาพแวดลอม (environmental factors) ชวงเวลาทปลก รวมทงปจจยทางดานพนธกรรม

• ขอมลทไดสามารถเปนขอมลพนฐานในการกาหนดคามาตรฐาน THC (THC maximum limits) เพอจาแนกกญชาทใชเปนยาเสพตด และกญชงทใชเปนพชเสนใยออกจากกน