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Alternativen zu Hanf als Quelle für CBD

September 27, 2021 5 min Lesezeit

Alternativen zu Hanf als Quelle für CBD

In der Hanfpflanze (Cannabis sativa L.) ist Cannabidiol (CBD) als natürlicher Inhaltsstoff vorhanden. Damit liegt eigentlich auf der Hand, dass sie als Quelle für die Extraktion des Cannabinoids genutzt wird. Leider stellen der Anbau und die Nutzung von Hanf in Deutschland immer noch ein kontroverses Thema dar. Nach geltendem Recht ist der private Anbau von Hanf in Deutschland weiterhin verboten, beziehungsweise nur in seltenen Ausnahmefällen wie beispielsweise für medizinische Patienten erlaubt. Momentan dürfen lizensierte Landwirte bestimmte Sorten von Hanf anbauen, deren Gehalt an Tetrahydrocannabinol (THC) bei maximal 0,2% liegt. Dieser Hanf gilt als Nutzhanf, der weiterverarbeitet werden darf. Unter anderem zu CBD Ölen und weiteren Produkten. Doch der rechtlich umstrittene Status von Hanf macht eine verbraucherfreundliche Vermarktung und damit die fachgemäße Verwendung von CBD für Menschen ohne ärztliches Attest unmöglich. Daneben bestehen weitere Gründe für die Suche nach anderen Möglichkeiten zur Herstellung von CBD und weitere pflanzlichen Cannabinoiden wie Cannabigerol (CBG).

Dazu gehören:

  • Unabhängigkeit von Umweltfaktoren wie Jahreszeiten
  • Kostengünstigere Produktion
  • Reinheit
  • Umweltfreundlichkeit

 

Stoffwechsel der Hanfpflanze

Vorerst wollen wir euch den Stoffwechsel von Hanf näherbringen. Die Synthese von Cannabinoiden in planta, also in der Hanfpflanze selbst erfolgt mehrstufig. Im Wesentlichen bestehen alle Cannabinoide aus den gleichen Grundbausteinen. Aus der Biosynthese von Terpenen geht Geranylpyrophosphat (GPP) hervor, welches zusammen mit Olivetolsäure (OA) enzymatisch zu Cannabigerolsäure (CBGA) oder mit Divarinsäure (DA) zu Cannabigerovarinsäure (CBGVA) umgewandelt wird. OA und DA gelten als sogenannte Polyketide, ihre Biosynthese in Pflanzen ähnelt dem Aufbau von Fetten im menschlichen Körper. In diesem Fall dienen sie der Hanfpflanze als Ausgangsstoffe für den Aufbau von Cannabinoiden. Ein Enzym, dass sich in der Membran der Pflanzenzellen befindet, bildet also CBGA bzw. CBGVA. Diese Vorstufen werden anschließend außerhalb der Zelle durch andere Enzyme zu den korrespondierenden Säuren weiterer Cannabinoide wie Tetrahydrocannabinolsäure (THCA) und Cannabidiolsäure (CBDA) aufgebaut.4 Durch hohe Temperaturen oder Lichteinstrahlung können sie in ihre aktiven Pendants umgewandelt werden. Ein Prozess, der in der Natur durch die Sonne ausgelöst wird.

 

CBD-haltiger Hopfen

Die gemeinnützige Gesellschaft Peak Health Center aus Kalifornien hat eine Hopfensorte (Humulus yunnanensisvar. kriya) gezüchtet, die in hohen Mengen CBD enthält. Es handelt sich um eine traditionelle Züchtung, also keine gentechnisch veränderte Pflanze1. Die Unterart enthält in ihren Blättern ca. 1,5 – 2,3 %, in ihren Blüten sogar ca. 2,4 – 14,2 % CBD2. Zum Vergleich: Die in Deutschland zugelassenen Nutzhanfsorten mit hohen CBD-Gehalten (z.B. Santhica 27 oder Fedora) enthalten 1 - 3% CBD. Wobei hier dazu gesagt werden muss, dass es sich um den Durchschnittswert des in der gesamten Pflanze enthaltenen CBD handelt. Auch diese Sorten wurden gezüchtet, damit möglichst hohe Gehalte an CBD erreicht werden. Damit lässt sich aus Hopfen ähnlich wie aus Hanf ein CBD-haltiges Extrakt herstellen. Mit einem positiven Nebeneffekt: neben CBD enthält Hopfen eine weitere Gruppe an interessanten Cannabinoiden, die sogenannten Caryophyllene. Zu ihnen gehören α-Caryophylen (auch: Humulen) und β-Caryophylen, die den CB2-Rezeptor aktivieren und womöglich entzündungshemmende Eigenschaften besitzen.3 β-Caryophylen stellt durch seine virostatischen, also die Vermehrung von Viren hemmender Eigenschaften womöglich sogar einen Kandidaten für den Kampf gegen COVID-19 dar6

β-Caryophyllen

 

Gentechnisch veränderte Mikroorganismen

Das gezielte Design von Mikroorganismen mithilfe neuer biotechnologischer Verfahren verspricht neue Wege zur Produktion von ursprünglich ausschließlich in Pflanzen enthaltenen Stoffen. Der Bereich stellt ein zukunftsträchtiges Feld der Forschung dar, das allerdings noch in den Kinderschuhen steckt. Langfristig sollen so medizinische Wirkstoffe in einem industriellen Maßstab produziert werden. In diesem Zusammenhang wird daran gearbeitet, die Produktion von CBD und anderen Cannabinoiden unabhängig von den Pflanzen zu machen aus denen sie eigentlich stammen. Eine Möglichkeit Cannabinoide wie CBD und CBG zu produzieren, könnte die Verwendung von Hefepilzen darstellen. Die Mikroorganismen dienen in diesem Fall als Plattform für unterschiedliche Enzyme, die denen in der Hanfpflanze ähneln. Mit dem wichtigen Unterschied, dass sie im Labor durch spezielle Bakterien synthetisiert werden können. Die Hefepilze werden mit denselben Ausgangsstoffen „gefüttert“, die von der Hanfpflanze verwendet werden. Und stellen daraufhin mithilfe der der Enzyme die gewünschten Cannabinoide her. So weit die Theorie. Eine Gruppe an Forschern, die von dem Biotechnologen Bastian Zirpel an der Technischen Universität Dortmund geleitet wurde, konnte bislang lediglich die Säure von CBG (CBGA) und THC (THCA) erfolgreich herstellen.4 Die Säureformen von Cannabinoiden entstehen auch durch die natürlichen Stoffwechselprozesse innerhalb der Hanfpflanze. Sie stellen eine inaktive Form der entsprechenden Cannabinoide dar. Wie oben erwähnt können sie u.a. durch Hitze in ihre aktiven Formen wie CBG und THC umgewandelt werden.

 

Zellenlose Produktion von CBD durch Enzyme

Die Produktion von Cannabinoiden beziehungsweise ihrer entsprechenden Säuren mithilfe von Hefepilzen gestaltet sich als sehr komplex. Forscher suchen daher nach Wegen, mit denen sich die komplizierten Stoffwechselprozessen innerhalb von Zellen umgehen lassen. Eine Möglichkeit stellt die zellenlose Produktion mithilfe von Enzymen dar, die durch die Biosynthese von Cannabinoiden in planta, also innerhalb der Hanfpflanze inspiriert ist. Ein Forscherteam um Meaghan A. Valliere von der University of California hat eine Methode entwickelt, mit der die Ausgangsstoffe für die Synthese von Cannabinoiden aus kostengünstigen organischen Säuren gebildet werden können.5Diese werden wiederum durch ein wasserlösliches Enzym, das keine Zellstrukturen benötigt zu CBGA umgewandelt. CBGA kann anschließend theoretisch zu den Säuren weiterer Cannabinoide wie CBD (CBDA) aufgebaut werden. Da diese Methode weder Hefepilze als Träger für die Enzyme noch Sauerstoff benötigt ist die Produktion von Cannabinoiden in einem industriellen Maßstab laut den Autoren leichter umzusetzen.

 

Ausblick für die Zukunft

Auch wenn die beschriebenen Alternativen eine Loslösung von der Hanfpflanze als natürliche Quelle für CBD und seine Verwandten versprechen, bedeutet das nicht, dass sie in Zukunft vernachlässigt werden sollte. Die alternativen Technologien stellen viel mehr eine mögliche Ergänzung für die traditionelle Herstellung von Hanfextrakten dar. Vor allem in Anbetracht der technischen Voraussetzungen, die für die Synthese von Cannabinoiden mithilfe von Biotechnologie benötigt werden. Es ist im Interesse der Verbraucher, dass der Zugang zu Wirkstoffen mit therapeutischem Potenzial nicht allein in der Hand von einigen wenigen Unternehmen liegt, die dazu in der Lage sind, die neuen Technologien in einem industriellen Maßstab zu nutzen. Vielmehr sollte gesellschaftlich daran gearbeitet werden einen rechtlichen Status für Hanf zu erreichen, der auf wissenschaftlichen Fakten und nicht auf politischem Opportunismus beruht. Dieser Ausblick beinhaltet die Wahl zwischen CBD aus alternativen Quellen und der Verwendung einer Pflanze, mit deren Umgang der Mensch schon seit Jahrtausenden vertraut ist.

 

1 Justia Patents: Humulus yunnanensis plant named 'Kriya' (12.04.2018) URL: https://patents.justia.com/patent/20190281744 (Stand: 09.08.2021)

2Jürg Gertsch et al Proceedings of the National Acadamy of Sciences of the United States of Amterica (PNAS) Beta-caryophyllene is a dietary cannabinoid(01.07.2008) URL: https://www.pnas.org/content/105/26/9099 (Stand 13.08.2021)

3USPP31477P3 (12.03.2018), URL: https://patents.google.com/patent/USPP31477P3/en (Stand: 08.08.2021)

4Bastian Zirpel et al Journal of Biotechnology. Engineering yeasts as platform organisms for cannabinoid biosynthesis(2017), URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168165617315201 (Stand: 08.08.2021)

5Meaghan A. Valliere et al Nature Chemical Biology. A bio-inspired cell-free system for cannabinoid production from inexpensive inputs (2020), URL: https://www.nature.com/articles/s41589-020-0631-9 (Stand 09.08.2021)

 

 

 


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