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主營產(chǎn)品： 水分吸附分析儀,水分吸附等溫線,蒸汽吸附分析儀 |
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2025-5-20 閱讀(104)
水分活度對大-麻-花化學(xué)成分及吸煙品質(zhì)的影響：可吸食性科學(xué)第一階段研究結(jié)果
Allison Justice, Riley Kirk, Ashley Manning, Markus Roggen, Miyabe Shields
Cannabis Science and Technology March/April 2025 Volume 8 Issue 2 Pages: 10-19
吸食仍是Cannabis最常見的消費(fèi)方式，尤其適用于需要快速緩解癥狀的患者。然而，人們對優(yōu)質(zhì)可吸食產(chǎn)品的界定標(biāo)準(zhǔn)仍知之甚少。本研究探討了不同水分活度水平（0.45 aw、0.65 aw、0.85 aw）如何影響Cannabis flowers的化學(xué)成分和感知煙霧質(zhì)量?；瘜W(xué)分析顯示，0.65 aw條件下萜烯含量最高，且Cannabis素釋放量與0.45 aw相當(dāng)，而0.85 aw則顯著降低了Cannabis素水平。感官評審員發(fā)現(xiàn)0.45與0.65 aw樣本差異極小，但刺激性和煙灰顏色存在區(qū)別。較高水分活度會(huì)增加產(chǎn)品含水量和重量——這意味著生產(chǎn)者可能獲得經(jīng)濟(jì)效益。這些發(fā)現(xiàn)為優(yōu)化水分活度以平衡Cannabis生產(chǎn)中的化學(xué)特性、感官體驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)因素提供了重要依據(jù)。
介紹
隨著醫(yī)療和娛樂Cannabis市場的不斷擴(kuò)大，人們對Cannabis的興趣日益增長，這迫切要求我們更深入地了解影響產(chǎn)品質(zhì)量、消費(fèi)者安全和整體使用體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。盡管現(xiàn)有研究主要集中在Cannabis吸食的負(fù)面影響上，但關(guān)于不同種植和采后加工工藝如何影響最終可感知的Cannabis煙霧質(zhì)量的研究卻十分有限（1-4）。業(yè)內(nèi)普遍共識(shí)是，大多數(shù)醫(yī)療患者更傾向于通過高溫燃燒Cannabis flowers的方式獲得治療效果（5,6）。目前可吸食產(chǎn)品仍占據(jù)Cannabis市場銷量和消費(fèi)量的位首，這可能源于傳統(tǒng)使用習(xí)慣、特獨(dú)的化學(xué)成分、社會(huì)文化影響以及更高的治療價(jià)值等多重因素（1,7）。針對這種醫(yī)療用劑型的質(zhì)量研究應(yīng)當(dāng)成為當(dāng)前的首要任務(wù)——這不僅關(guān)乎優(yōu)化生產(chǎn)工藝、深化治療效益認(rèn)知，更對公眾教育和風(fēng)險(xiǎn)防控具有重大意義。
最終可能影響產(chǎn)品化學(xué)特性的因素眾多，其中水分含量（MC）是決定Cannabis flowers適銷性、可吸食性和安全性的關(guān)鍵指標(biāo)。水分活度（aw）通過測量產(chǎn)品中游離水的可利用性，與總水分含量存在本質(zhì)區(qū)別——它直接關(guān)系到微生物生長、化學(xué)穩(wěn)定性和燃燒特性。現(xiàn)有研究表明，水分活度很可能是影響消費(fèi)者滿意度、產(chǎn)品表現(xiàn)和醫(yī)療價(jià)值的核心要素（8-11）。無論是傳統(tǒng)種植還是工業(yè)化生產(chǎn)都認(rèn)為水分活度會(huì)影響Cannabis在儲(chǔ)存、包裝和消費(fèi)過程中的品質(zhì)（12）。當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常將Cannabis干燥處理至0.65 aw左右的水分活度水平以防止微生物滋生，但本研究特別選取了低于0.85 aw和高于0.45 aw的區(qū)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以期更全面地解析水分活度對可吸食性的影響機(jī)制（13）。本研究不僅致力于建立包括水分活度在內(nèi)的精確度量標(biāo)準(zhǔn)，更通過直接納入消費(fèi)者偏好數(shù)據(jù)，為Cannabis flowers的整體吸食體驗(yàn)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。
食品科學(xué)和煙草等其他行業(yè)已有大量研究證實(shí)，水分活度對產(chǎn)品穩(wěn)定性、微生物生長以及香氣質(zhì)地等感官特性具有顯著影響（14-21）。煙草行業(yè)研究還進(jìn)一步表明，水分活度會(huì)影響尼古丁的釋放效率、煙霧化學(xué)成分的多樣性，以及包括有害副產(chǎn)物生成在內(nèi)的終端用戶體驗(yàn)（22-27）。顯然，對于Cannabis行業(yè)而言，這些關(guān)鍵因素同樣需要以同等的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性加以研究——尤其是在合法市場快速擴(kuò)張、消費(fèi)需求持續(xù)演變的當(dāng)下。Cannabis產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，反而凸顯了既往研究因監(jiān)管和資金限制導(dǎo)致的質(zhì)量評估體系缺陷。這些不足使得我們亟需對現(xiàn)有科學(xué)進(jìn)行全面驗(yàn)證，因?yàn)槠溲芯靠蚣芡茨芊从痴鎸?shí)市場中的產(chǎn)品配方和消費(fèi)體驗(yàn)。
"可吸食性科學(xué)研究"（Science of Smokability，簡稱SOS）旨在填補(bǔ)Cannabis種植與采后加工如何影響整體吸食質(zhì)量（包括用戶體驗(yàn)）這一關(guān)鍵認(rèn)知空白。該研究通過將分析工具與消費(fèi)者實(shí)際使用數(shù)據(jù)相結(jié)合，不僅推動(dòng)了Cannabis煙霧化學(xué)的科學(xué)發(fā)展，更為行業(yè)提供了循證知識(shí)與實(shí)踐方法。公共教育是本項(xiàng)目的基石，包括創(chuàng)建通俗易懂、以社區(qū)為導(dǎo)向的教育資源，以促進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)防控，并積極引導(dǎo)公眾參與行業(yè)科學(xué)實(shí)踐的構(gòu)建。作為首階段研究，本次探索性實(shí)驗(yàn)已初步揭示Cannabis煙霧化學(xué)的復(fù)雜性，凸顯了亟需對影響其化學(xué)多樣性的變量及其健康效應(yīng)與醫(yī)療應(yīng)用開展深入研究。
實(shí)驗(yàn)
可吸食性調(diào)查
本研究采用SurveyMonkey在線問卷平臺(tái)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，用于評估Cannabis預(yù)卷煙的吸食特性。共設(shè)計(jì)兩份調(diào)查問卷并分發(fā)給參與者：一份面向普通消費(fèi)者（n=315），另一份面向Cannabis專家（即Ganjiers認(rèn)證品鑒師，n=38）。
Ganjiers認(rèn)證品鑒師是經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的Cannabis專家，采用嚴(yán)格的系統(tǒng)評估協(xié)議（Systematic Assessment Protocol，SAP）對Cannabis flowers、濃縮物和霧化彈進(jìn)行評價(jià)，評估內(nèi)容包括外觀、香氣、風(fēng)味和預(yù)期效果。通過線上深度課程學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作培訓(xùn)和綜合認(rèn)證考試相結(jié)合的方式，Ganjiers認(rèn)證品鑒師在產(chǎn)品評估、客戶服務(wù)以及Cannabis歷史、科學(xué)和倫理方面都具備專業(yè)能力。
兩份調(diào)查問卷的問題設(shè)置相同，但對專家和消費(fèi)者的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分析。參與者對所接收預(yù)卷煙的水分活度值不知情。調(diào)查提供視頻教程，指導(dǎo)參與者如何完成問卷并確定每個(gè)問題的作答時(shí)機(jī)。問卷包含13個(gè)問題，由SOS研究團(tuán)隊(duì)和Ganjiers認(rèn)證品鑒師小組共同開發(fā)，采用成熟的吸食體驗(yàn)評估方法。
工業(yè)Cannabis flowers
本研究中用于吸食實(shí)驗(yàn)及可吸食性分析的預(yù)卷煙的原料均為'FunDip'品種。'FunDip'是一種以Cannabis二酚（CBD）為主的品種，由南卡羅來納州持牌工業(yè)Cannabis公司The Hemp Mine培育種植。該品種的主要萜烯成分為月桂烯和α-蒎烯（見表1）。
本次調(diào)查僅發(fā)放水分活度為0.45和0.65 aw的預(yù)卷煙樣品；由于較高水分活度可能帶來微生物風(fēng)險(xiǎn)，0.85 aw的樣品未納入消費(fèi)者測試范圍。調(diào)查參與者通過TikTok和Instagram等社交媒體平臺(tái)進(jìn)行通知和招募。
預(yù)卷制備、包裝及水分活度穩(wěn)定性測試
原料花在溫度65°F（18.3℃）、相對濕度60%的干燥室內(nèi)干燥至水分活度0.65后，進(jìn)行去梗研磨處理。使用Futurola OG Original研磨機(jī)（美國加州霍桑產(chǎn)）對Cannabis全花進(jìn)行15秒研磨，隨后通過10目篩網(wǎng)人工篩除殘余莖稈，經(jīng)質(zhì)檢確認(rèn)全部去梗。將1克裝Custom Cones預(yù)卷紙筒（109mm，天然棕色；華盛頓州倫頓產(chǎn)）裝入Knockbox自動(dòng)填裝機(jī)，通過振動(dòng)將研磨后的Cannabis均勻填充至預(yù)卷紙筒，每次填充運(yùn)行時(shí)間為2min。定期檢查填充重量和均勻度以確保一致性。預(yù)卷頂部采用手工捻封，并逐一稱重核驗(yàn)。
制備完成的預(yù)卷煙按目標(biāo)水分活度（0.45 aw、0.65 aw和0.85 aw）分裝于梅森罐中。通過在密封容器內(nèi)放置蒸餾水潤濕的紙巾調(diào)節(jié)水分活度，并使用美國Addium公司的AquaLab 4TE水分活度儀實(shí)時(shí)監(jiān)測。達(dá)到目標(biāo)值后，預(yù)卷煙轉(zhuǎn)入帶橡膠密封圈的塑料管，采用商用真空封口機(jī)及4密耳加厚真空袋進(jìn)行密封包裝，以維持水分活度穩(wěn)定性。驗(yàn)證測試表明該工藝可確保目標(biāo)水分活度穩(wěn)定保持至少30天。真空包裝樣品在24小時(shí)內(nèi)發(fā)出，確保3個(gè)工作日內(nèi)送達(dá)受試者，并要求在簽收后5日內(nèi)完成吸食評估。用于Cannabis素及萜烯含量分析的研磨原料以散裝形式（非預(yù)卷形態(tài)）單獨(dú)寄送。
吸煙機(jī)
采用劍橋燃燒公司（Cambustion，位于英國）的煙霧分析儀 SCS 來測量每支預(yù)卷煙兩端的壓降、收集煙霧冷凝液以進(jìn)行化學(xué)分析，并保留剩余煙灰用于有機(jī)分析。所采用的吸煙方法參照了加拿大衛(wèi)生部針對煙草使用的標(biāo)準(zhǔn)方案（ISO 3308，加拿大衛(wèi)生部強(qiáng)化吸煙法）進(jìn)行了調(diào)整。(28) 在預(yù)卷煙下游 1 cm處（模擬消費(fèi)者口腔位置）使用熱電偶監(jiān)測溫度。煙霧冷凝液收集在一個(gè) 50 ml的玻璃撞擊瓶中，瓶內(nèi)裝有 10 ml高效液相色譜（HPLC）級乙醇，且撞擊瓶置于冰上以減少乙醇蒸發(fā)。所有撞擊瓶、燒杯及相關(guān)設(shè)備在使用后，均依次用乙醇沖洗、用實(shí)驗(yàn)室級肥皂（Alconox）清洗、用水沖洗，然后進(jìn)行 2 min的乙醇超聲清洗，最后風(fēng)干，以在不同樣品之間做好清潔工作。同樣，吸煙機(jī)的噴嘴和塑料軟管在不同樣品及樣品類型之間也進(jìn)行了類似清潔，以防止交叉污染。
灰分分析
從吸煙機(jī)中使用的預(yù)卷煙中收集煙灰，并在克萊姆森大學(xué)農(nóng)業(yè)服務(wù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。所用試劑包括 1 N 鹽酸（通過將 83.3 ml濃鹽酸用去離子水（dH?O）稀釋至 1 升配制而成）和 6 mol/l鹽酸（通過將 50 ml濃鹽酸用去離子水稀釋至 100 ml配制而成）。所用儀器設(shè)備包括馬弗爐、“高型"瓷坩堝、100 ml容量瓶和 13 × 100mm的火石玻璃試管。實(shí)驗(yàn)步驟如下：稱取 1.000g樣品放入瓷坩堝中，在馬弗爐中逐漸升溫至 500°C 并保持 3 小時(shí)進(jìn)行灰化。用少量去離子水潤濕灰化后的樣品，加入 5–10 ml 6 mol/l鹽酸處理，并在電熱板上加熱蒸發(fā)至近干。將殘?jiān)芙庠?/span> 10 ml 1 mol/l鹽酸中，定量轉(zhuǎn)移至 100 ml容量瓶中，并用去離子水沖洗。將溶液用去離子水稀釋至刻度線，搖勻后，取部分溶液轉(zhuǎn)移至電感耦合等離子體（ICP）試管中進(jìn)行分析。
Cannabis素和萜烯分析
所有樣品均在馬薩諸塞州的MCR實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。Cannabis素參考標(biāo)準(zhǔn)品購自Cerilliant公司和Cayman化學(xué)公司，萜烯標(biāo)準(zhǔn)品則購自LGC標(biāo)準(zhǔn)品公司。
超高效液相色譜（UHPLC）條件：
樣品可直接進(jìn)樣，或用甲醇以1:10的比例稀釋后直接進(jìn)樣。對于煙蒂樣品，在室溫下用10ml甲醇振蕩10min，然后離心以去除顆粒物，再用甲醇以1:2至1:10的比例稀釋后直接進(jìn)行高效液相色譜（HPLC）進(jìn)樣。采用配備有溫控自動(dòng)進(jìn)樣器、二元泵、柱溫箱和二極管陣列檢測器的安捷倫1290超高效液相色譜系統(tǒng)（使用OpenLab CDS Rev C.01.10軟件）進(jìn)行反相色譜分析。使用安捷倫ChemStation軟件進(jìn)行峰積分。最終分析在Restek Raptor ARC-18色譜柱（100mm×3.0mm，1.8um）上進(jìn)行，采用梯度洗脫，流動(dòng)相為含有5毫摩爾甲酸銨（0.1%甲酸）的水溶液和乙腈（0.1%甲酸）作為有機(jī)相。進(jìn)樣體積為2.00微升，柱溫為30°C，自動(dòng)進(jìn)樣器配備有溫度保持在4°C的冷卻裝置，流速為1.0ml/min。Cannabis素在228nm波長下進(jìn)行監(jiān)測（參考波長為360nm），光譜采集范圍為190至400nm，步長為2nm。積分操作采用安捷倫的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）條件：
樣品可直接進(jìn)樣，或用甲醇以1:10的比例稀釋后直接進(jìn)樣。氣相色譜分析采用安捷倫7980氣相色譜系統(tǒng)，包括自動(dòng)液體進(jìn)樣器和安捷倫5975惰性XL MSD質(zhì)譜檢測器。使用安捷倫MassHunter軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。分析在Restek Rxi-624Sil MS色譜柱（30m，內(nèi)徑0.25mm，膜厚1.40um）上進(jìn)行，以氦氣為載氣，分流比為100:1，流速恒定為1ml/min。進(jìn)樣體積為1.00微升，進(jìn)樣口溫度為250°C。柱溫箱起始溫度為60°C，升溫至320°C，總運(yùn)行時(shí)間為23min。MSD源溫度設(shè)置為230°C，四極桿溫度設(shè)置為150°C。對于萜烯的單離子監(jiān)測，采用30至750道爾頓的全掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行非靶向分析。
關(guān)于煙灰顏色、可燃性和效力的SurveyMonkey數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
原始調(diào)查數(shù)據(jù)從SurveyMonkey下載，并使用Python的pandas庫進(jìn)行清理。利用python329和statsmodels 0.14.430軟件，對按水分活度水平（aw = 0.45和aw = 0.65）分類的兩個(gè)組之間的調(diào)查回答比例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。對于每個(gè)回答類別，使用各組的觀察計(jì)數(shù)除以總回答數(shù)來計(jì)算百分比。采用雙比例Z檢驗(yàn)來評估兩組之間回答比例的差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p值小于0.05）。將檢驗(yàn)結(jié)果，包括Z統(tǒng)計(jì)量、p值和組百分比，匯總成表格以識(shí)別顯著差異。該方法為評估不同組之間調(diào)查回答比例的差異提供了一個(gè)穩(wěn)健的框架。Cannabis素、萜烯和煙灰的統(tǒng)計(jì)分析采用JMP®統(tǒng)計(jì)軟件（版本18，SAS研究所公司，北卡羅來納州卡里市）進(jìn)行。均值比較采用Tukey誠實(shí)顯著差異（HSD）檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)顯著性設(shè)定為p < 0.05。
結(jié)果
定量結(jié)果
Cannabis素
預(yù)卷煙中的花材主要含有酸性Cannabis素，如Cannabis二酚酸（CBDA）。然而，煙霧分析顯示酸性Cannabis素含量極少，表明在燃燒過程中發(fā)生了脫羧反應(yīng)?；ú暮皖A(yù)卷煙中的Cannabis素含量以每單位毫克數(shù)進(jìn)行量化，數(shù)據(jù)由重量百分比值轉(zhuǎn)換而來（表I）。對于花材樣本“FunDip"，其酸性Cannabis素含量通過乘以分子質(zhì)量比（對于CBDA和THCA，該比值為0.877）轉(zhuǎn)換為脫羧或中性形式的含量。由于在煙霧中未檢測到CBDA，僅檢測到CBD，因此結(jié)果以總CBD含量來描述更為恰當(dāng)。
CBD是花材（以CBDA形式存在）和煙霧（以CBD形式存在）中的主要Cannabis素。此外，花材和煙霧中還含有Cannabis萜酚（CBG）、Cannabis色烯（CBC）和D9-四氫Cannabis酚（?9-THC）等Cannabis素。水分活度為0.65的預(yù)卷煙在煙霧中產(chǎn)生的Cannabis素濃度最高，其次是水分活度為0.45的預(yù)卷煙。相比之下，水分活度為0.85的樣本的Cannabis素濃度約為水分活度為0.65樣本的30%（表I）。
Cannabis素含量的變異性較大，但與先前的發(fā)現(xiàn)一致（1,3），這強(qiáng)調(diào)了預(yù)卷煙制備過程中固有的變異性。從預(yù)卷煙轉(zhuǎn)移到吸收瓶中的每種Cannabis素的百分比產(chǎn)率表明，在含有0.85水分活度的樣本中觀察到的百分比產(chǎn)率很低，這與它們較低的煙霧Cannabis素濃度相一致。
萜烯和其他次生代謝產(chǎn)物
花材中的萜烯含量以每支預(yù)卷煙毫克數(shù)表示，報(bào)告了總萜烯濃度和五種豐富的萜烯。由于所有樣本的萜烯百分比產(chǎn)率結(jié)果均持續(xù)不佳，因此未列出該數(shù)據(jù)。在測試的預(yù)卷煙中，水分活度為0.65的樣本在煙霧中傳遞的萜烯量最高，這一差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表I）。與Cannabis素相比，水分活度為0.65和0.45的樣本之間的區(qū)別更為明顯，這表明在此范圍內(nèi)，萜烯傳遞受水分活度的影響更強(qiáng)。相比之下，對于萜烯而言，水分活度為0.85的樣本的百分比產(chǎn)率相對較好，但總體傳遞量仍然較低。
單個(gè)萜烯的模式揭示了有趣的趨勢。所有萜烯的最高濃度均來自水分活度為0.65的樣本。然而，對于0.45和0.85水分活度的樣本，其相對排名因萜烯種類而異。對于α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯和檸檬烯，0.45和0.85水分活度的樣本之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異。此外，d-檸檬烯在0.65水分活度時(shí)傳遞濃度最高，但與最高水分活度之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。β-石竹烯在兩種較低水分活度下的濃度相似，且顯著低于0.85水分活度?；谶@些發(fā)現(xiàn)，預(yù)計(jì)水分活度為0.65的樣本將因其較高的萜烯產(chǎn)率而傳遞出顯著的風(fēng)味特征。
Abstrax Tech公司通過二維氣相色譜-氣相色譜（2D GCxGC）技術(shù)研究了水分活度如何影響其他非萜烯和非Cannabis素的次生代謝產(chǎn)物（圖S2），包括煙霧中通常不表征的物質(zhì)（31-33）。在單萜烯、倍半萜烯和Cannabis素區(qū)域發(fā)現(xiàn)了定性差異。為了確定和建立Cannabis煙霧質(zhì)量的更多定量指標(biāo)，需要進(jìn)一步表征這些物質(zhì)和其他物質(zhì)。
元素分析
對來自三種不同水分活度樣本的煙灰進(jìn)行的電感耦合等離子體光譜分析（ICP，Inductively Coupled Plasma Spectroscopy）結(jié)果顯示，各組之間元素濃度的變異性極小。在0.45、0.65和0.85 aw（水分活度）樣本的煙灰中，除鈣元素外，其他元素的濃度均保持一致且具有可比性。具體而言，0.85 aw處理組的鈣濃度顯著高于較低水分活度處理組（圖1）。造成這一差異的根本原因尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。
與Dumas所報(bào)道的煙草灰分元素組成相比，Cannabis灰分樣本中大多數(shù)元素的含量水平相似，但硫和磷的濃度顯著升高，而鈣的含量則顯著降低。(26) 這些偏差可能歸因于種植實(shí)踐的差異，特別是施肥和農(nóng)藥使用方面的不同。在Cannabis生長的早期階段，通常會(huì)施用元素硫以防治銹螨（Aculops lycopersici），這可能是導(dǎo)致灰分中硫含量升高的原因。同樣，商業(yè)Cannabis生產(chǎn)中頻繁過量施用磷肥，這可能解釋了磷含量增加的現(xiàn)象。(34,35)
定性結(jié)果
在不同水分活度（aw）組中，對感官屬性進(jìn)行了研究。在香氣特征和風(fēng)味強(qiáng)度方面，0.45和0.65 aw的預(yù)卷煙之間結(jié)果相似，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。值得注意的是，普通人群與認(rèn)證的Cannabis品鑒師（Ganjiers）對這些組別的評分有所不同，但差異的變異性超過了數(shù)值上的差異?？傮w而言，0.65 aw的預(yù)卷煙在受歡迎程度上略勝，盡管由于變異性較大，這一區(qū)別并不具有結(jié)論性（數(shù)據(jù)未展示）。
關(guān)于煙霧的“順滑度"，受試者的反饋從“不刺激"到“非常刺激"不等，其中0.45 aw的預(yù)卷煙產(chǎn)生的刺激感更為強(qiáng)烈，而認(rèn)為“不刺激"的反饋則相對較少（圖2）。對于“不刺激"和“中度刺激"的評分，兩組之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，p值分別為0.013和0.017。
同樣，通過將煙灰顏色與提供的“煙灰顏色指南"（范圍從1到6，1代表最淺色，6代表最深色）進(jìn)行比較，對煙灰顏色進(jìn)行了評估（圖S1）。結(jié)果表明，在這兩種水分活度下，煙灰顏色均持續(xù)接近白色。然而，0.65 aw樣本的煙灰顏色比0.45 aw樣本的煙灰顏色更淺（圖3），這表明煙灰顏色可能受水分活度的影響。通過Z檢驗(yàn)比較0.45和0.65 aw組煙灰顏色總響應(yīng)的百分比發(fā)現(xiàn)，響應(yīng)編號1、2和4的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，p值分別為0.025、0.037和0.024。0.65 aw組最常見的煙灰顏色響應(yīng)為編號2，而0.45 aw組最常見的煙灰顏色響應(yīng)為編號3。這些發(fā)現(xiàn)表明，在測試條件下，感官屬性總體上保持穩(wěn)定，但在煙灰顏色方面，0.45和0.65樣本之間存在觀察到的差異。
這些結(jié)果表明，雖然感官和消費(fèi)者體驗(yàn)的某些屬性不受水分活度的影響，但其他屬性（如刺激感和煙灰顏色）可能會(huì)受到影響。
討論
盡管根據(jù)干燥和固化方法以達(dá)到所需水分活度的不同，可能還存在其他變量和可觀察到的變化，但本研究為Cannabis吸煙相關(guān)的化學(xué)成分和用戶體驗(yàn)提供了新的見解，強(qiáng)調(diào)了水分活度對Cannabis素和萜烯傳遞以及用戶體驗(yàn)的影響。
萜烯分析顯示，0.65 aw的樣本在所有分析的萜烯中均傳遞出最高的濃度，這表明最佳的水分活度能夠增強(qiáng)吸煙過程中的萜烯產(chǎn)率。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因?yàn)檩葡┎粌H貢獻(xiàn)了Cannabis的風(fēng)味和香氣，還可能調(diào)節(jié)其精神活性效應(yīng)。(36-40) 此外，三個(gè)測試組之間傳遞的萜烯譜的變異性表明，水分活度不僅影響總體產(chǎn)率，還影響這些化合物的相對揮發(fā)，這可能對消費(fèi)者體驗(yàn)產(chǎn)生差異。
令人驚訝的是，我們的研究發(fā)現(xiàn)，在消費(fèi)者相關(guān)的水分活度范圍內(nèi)，水分活度對Cannabis素產(chǎn)率沒有影響。在來自0.65 aw預(yù)卷煙的煙霧中測量到了最高的Cannabis素濃度，但與0.45 aw樣本相比并無顯著差異。由于潛在的微生物生長風(fēng)險(xiǎn)，0.85 aw的樣本對用戶來說是不安全的，其Cannabis素和萜烯的濃度均顯著降低。這至少部分歸因于在0.85 aw時(shí)遇到的增加的抽吸阻力。這表明水分含量影響吸煙過程中的Cannabis素產(chǎn)率，可能是由于燃燒效率或氣溶膠形成的改善。值得注意的是，對于所有測量的水分活度，THC和CBG相比CBD和CBC顯示出更高的產(chǎn)率，盡管其潛在機(jī)制尚不清楚。
先前的研究已表明，酸性Cannabis素（如CBDA）在燃燒過程中會(huì)發(fā)生的脫羧反應(yīng)，這證實(shí)了吸煙過程中的加熱會(huì)使酸性Cannabis素脫羧為其中性形式。這種酸性Cannabis素的脫羧至關(guān)重要，因?yàn)?/span>Cannabis素的藥理效應(yīng)在其酸性和中性形式之間存在差異。(40,41)
灰分的元素分析顯示，不同aw樣本之間的變異性很小，當(dāng)花材燃燒產(chǎn)生灰分時(shí)，大多數(shù)元素的濃度大約增加了七倍。然而，Cannabis灰分中高含量的硫和磷是不典型的，且在煙草灰分中未觀察到。這可能是由于不同作物之間種植和施肥實(shí)踐的差異所致。這需要進(jìn)一步研究以驗(yàn)證元素濃度升高對消費(fèi)者健康和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
從社區(qū)角度來看，灰分顏色在決定優(yōu)質(zhì)Cannabis方面是一個(gè)重要的非正式因素，普遍認(rèn)為較深的灰分顏色與較低質(zhì)量的吸煙體驗(yàn)相關(guān)。(42) 盡管來自不同水分活度預(yù)卷煙的煙霧在化學(xué)譜上存在微小差異，但定性調(diào)查結(jié)果表明，消費(fèi)者能夠體驗(yàn)到它們之間的差異。這可能會(huì)影響產(chǎn)品的藥用價(jià)值。吸煙0.45 aw預(yù)卷煙的消費(fèi)者報(bào)告的刺激感比0.65 aw的更強(qiáng)（圖2、圖3），同時(shí)0.65 aw樣本的灰分顏色比0.45 aw樣本的更淺。較低水分活度下增加的刺激感可能對用戶體驗(yàn)和炎癥反應(yīng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而可能影響產(chǎn)品的藥用潛力。用戶對0.45樣本和0.65樣本的總體體驗(yàn)評分分別為45.2和54.2；值得注意的是，0.45 aw樣本更頻繁地被報(bào)告為“中度刺激"，而0.65 aw樣本則更傾向于“不刺激"。這些結(jié)果表明，水分活度影響吸煙體驗(yàn)的某些方面，盡管個(gè)人偏好和感知可能存在差異。
本研究是通過測量消費(fèi)者報(bào)告的主觀質(zhì)量指標(biāo)和化學(xué)分析的客觀指標(biāo)來研究Cannabis吸煙的研究之一。我們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了水分活度在影響Cannabis煙霧化學(xué)成分方面的重要性，這對產(chǎn)品質(zhì)量以及消費(fèi)者健康和體驗(yàn)具有潛在影響。未來的研究應(yīng)探索不同水分活度下預(yù)卷煙中Cannabis素和萜烯產(chǎn)率差異的潛在機(jī)制，以及Cannabis灰分中元素濃度升高對健康的影響。此外，納入更大樣本量和多樣化消費(fèi)者群體的研究將提供對影響Cannabis吸煙體驗(yàn)因素的更全面理解。
本研究中使用的煙霧機(jī)抽吸曲線方法由加拿大衛(wèi)生部開發(fā)，用于分析煙草煙霧。煙草吸煙者與Cannabis吸煙者之間的吸煙曲線可能在抽吸間隔時(shí)間、抽吸持續(xù)時(shí)間和抽吸強(qiáng)度上存在差異。作者未來的研究將提出一種更準(zhǔn)確的Cannabis燃燒煙霧機(jī)分析方法，該方法將使用消費(fèi)者數(shù)據(jù)來實(shí)施更準(zhǔn)確的煙霧分析。
水分活度的經(jīng)濟(jì)影響
水分活度和水分含量（MC）是密切相關(guān)的參數(shù)，但不可直接互換。在本研究中，評估了兩個(gè)水分活度水平（0.45 aw和0.65 aw）之間的重量和潛在質(zhì)量差異，這兩個(gè)水平代表了商業(yè)Cannabis加工中遇到的典型變化。為了量化經(jīng)濟(jì)影響，必須將水分活度值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的水分含量水平；0.45 aw的水分活度相當(dāng)于約5%的MC，而0.65 aw則對應(yīng)于約9%的MC。這一轉(zhuǎn)換顯示，在這兩個(gè)水分含量水平之間，每磅Cannabis flowers材的實(shí)際干物質(zhì)重量差異為18.14克。在假設(shè)市場價(jià)格為每克1.50美元的情況下，這一重量差異代表在較低水分活度水平（0.45 aw，5% MC）下，每磅材料估計(jì)損失27.20美元的收入。
這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了在Cannabis收獲后加工過程中精確管理水分活度所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)影響。未來的研究應(yīng)調(diào)查水分驅(qū)動(dòng)的重量變化、質(zhì)量參數(shù)和消費(fèi)者偏好之間的復(fù)雜相互作用，以提供基于證據(jù)的指導(dǎo)，使種植者能夠同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量和盈利能力。
結(jié)論
總之，我們的研究強(qiáng)調(diào)了水分活度在調(diào)節(jié)Cannabis煙霧化學(xué)成分方面的關(guān)鍵作用。通過優(yōu)化水分活度水平，有可能增強(qiáng)有益化合物（如Cannabis素和萜烯）的傳遞，同時(shí)盡量減少潛在有害元素的存在。此外，消費(fèi)者無法區(qū)分0.45 aw和0.65 aw條件下制備的預(yù)卷煙，這表明較低的水分活度可能更有利于延長保質(zhì)期并避免微生物生長。這些發(fā)現(xiàn)為不斷增長的知識(shí)體系做出了貢獻(xiàn)，旨在提高Cannabis產(chǎn)品在日益廣泛的使用背景下的安全性和質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
Eyal, A. M.et al. Inconsistency in the Composition of the Smoke of a Cannabis Cigarette as Smoking Progresses: Results, Mechanism, and Implications. Cannabis and Cannabinoid Research, 2024, 9 (5), 1235–1249. DOI: 10.1089/can.2023.0123
Maertens, R. M.; White, P. A.; Williams, A.; et al. A Global Toxicogenomic Analysis Investigating the Mechanistic Differences between Tobacco and Marijuana Smoke Condensates In Vitro. Toxicol. Sci., 2013, 131 (2), 529–542. DOI: 10.1093/toxsci/kfs285
Sheehan, T.; Hamnett, H.; Beasley. R., et. al. Chemical and physical variations of cannabis smoke from a variety of cannabis samples in New Zealand. Forensic Sci Res.2018, 4(2):168-178. DOI: 10.1080/20961790.2018.1445937
Mausner, M.; Gordon, L.; White, R. The Genotoxicity of Mainstream and Sidestream Marijuana and Tobacco Smoke Condensates. Mutat. Res.2009, 678 (1–2), 35–44. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2009.06.005
AppliedPharmacognosy. What Does a Stoner Look Like? (NECANN Boston Community Data). https://www.appliedpharmacognosy。。ｏｒｇ/blog/what-does-a-stoner-look-like-necann-boston-community-data (accessed 2025-01-10).
AppliedPharmacognosy. An Early Analysis of the Most Comprehensive Longitudinal Dataset of the Cannabis Community. https://www.appliedpharmacognosy。。ｏｒｇ/blog/early-analysis-of-the-most-comprehensive-longitudinal-dataset-of-the-cannabis-community (accessed 2025-01-10).
Wylie, P. L.; Turner, S. E.; Riedl, K. M.; et al. Vapor Pressure, Vaping, and Corrections to Misconceptions Related to Medical Cannabis’ Active Pharmaceutical Ingredients’ Physical Properties and Compositions. Cannabis Cannabinoid Res.2022, 7 (3), 201–215. DOI: 10.1089/can.2021.0173
Carter, B. P.; Group, N. The Role of Water Activity in Cannabis Quality and Safety. J. Cannabis Res.2023, 5 (1), 12. DOI: 10.1186/s42238-023-00056-7
Das, P. C.; Vista, A. R.; Tabil, L. G.; et. al. Postharvest Operations of Cannabis and Their Effect on Cannabinoid Content: A Review. Bioengineering, 2022, 9 (8), 364. DOI: 10.3390/bioengineering9080364
AL Ubeed, H. M. S.; Wills, R. B. H.; Chandrapala, J. Post-Harvest Operations to Generate High-Quality Medicinal Cannabis Products: A Systemic Review. Molecules, 2022, 27 (5), 1719. DOI: 10.3390/molecules27051719
Chasiotis, V.; Tsakirakis, A.; Termentzi, A.; et. al.; Filios, A. Drying and Quality Characteristics of Cannabis Sativa L. Inflorescences under Constant and Time-Varying Convective Drying Temperature Schemes. Therm. Sci. Eng. Prog.2022, 28, 101076. DOI: 10.1016/j.tsep.2021.101076
Challa, S. K. R.; Misra, N. N.; Martynenko, A. Drying of Cannabis—State of the Practicesand Future Needs. Drying Technol.2021, 39 (14), 2055–2064. DOI: 10.1080/07373937.2020.1752230
Punja ZK, Ni L, Lung S, Buirs L. Total yeast and mold levels in high THC-containing cannabis (Cannabis sativa L.) inflorescences are influenced by genotype, environment, and pre-and post-harvest handling practices. Front Microbiol.2023 Jun 13;14:1192035. doi: 10.3389/fmicb.2023.1192035. PMID: 37383630; PMCID: PMC10294073.
Zhang, Q.; Geng, Z.; Li, D.; et. al. Characterization and Discrimination of Microbial Community and Co-Occurrence Patterns in Fresh and Strong Flavor Style Flue-Cured Tobacco Leaves. MicrobiologyOpen, 2020, 9 (2), e965. DOI: 10.1002/mbo3.965
Ishizaki, H.; Akiya, T. Effects of Chlorine on Growth and Quality of Tobacco. Plant Soil, 1978, 50 (1–2), 217–224. DOI: 10.1007/BF02107102
Zhang, J.; Li, Y.; Wang, Y. Application of Starch Degrading Bacteria from Tobacco Leaves in Improving the Flavor of Flue-Cured Tobacco. Front. Microbiol.2023, 14, 1211936. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1211936
Liu, Y.; Zhang, X.; Li, Y.; et al. Effects of Bacillus altitudinis Inoculants on Cigar Tobacco Leaf Fermentation. Front. Bioeng. Biotechnol.2024, 12, 1417601. DOI: 10.3389/fbioe.2024.1417601
Wang, J.; Li, Y.; Zhang, X.; et al. Application of Pectin Hydrolyzing Bacteria in Tobacco to Improve Flue-Cured Tobacco Quality. Front. Bioeng. Biotechnol.2024, 12, 1340160. DOI: 10.3389/f
Zhang, L.; Li, Y.; Wang, Y.; et al. Carbohydrates—Key Players in Tobacco Aroma Formation and Quality Determination. Molecules, 2020, 25 (7), 1734. DOI: 10.3390/molecules25071734
Mendell, S.; Bourlas, E. C.; DeBardeleben, M. Z. Factors Influencing Tobacco Leaf Quality: An Investigation of the Literature. Contrib. Tob. Res.1984, 12 (3), 123–130. DOI: 10.2478/cttr-2013-0537
Li, Y.; Zhang, X.; Wang, Y.; et al. Analysis of the Relationship between Color and Natural Pigments of Tobacco Leaves during Curing. Sci. Rep.2023, 13, 50801. DOI: 10.1038/s41598-023-50801-1
Ng, L.-K.; Hupé, M. Effects of Moisture Content in Cigar Tobacco on Nicotine Extraction: Similarity between Soxhlet and Focused Open-Vessel Microwave-Assisted Techniques. J. Chromatogr. A, 2003, 1011 (1), 213–219. DOI: 10.1016/S0021-9673(03)01178-6
Djordjevic, M. V.; Doran, K. A. Nicotine Content and Delivery Across Tobacco Products. Nicotine Psychopharmacology; Henningfield, J. E., London, E. D., Pogun, S., Eds.; Springer: Berlin, Heidelberg, 2009; pp 61–82. DOI; 10.1007/978-3-540-69248-5_3
Chen, J.; Li, Y.; He, X.; et. al. Influences of Different Curing Methods on Chemical Compositions in Different Types of Tobaccos. Ind. Crops Prod.2021, 167. DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113534
Dumas, A. W. Tobacco Ash. J. Natl. Med. Assoc.1937, 29 (3), 103–104.
Chen, J.; Li, Y.; He, X.; et. al. Influences of Different Curing Methods on Chemical Compositions in Different Types of Tobaccos. Ind. Crops Prod.2021, 167, 113534. DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113534
Mendell, S.; Bourlas, E. C.; DeBardeleben, M. Z. Effects of Curing and Fertilization on Nitrosamine Formation in Bright and Burley Tobacco. Contrib. Tob. Res.1984, 12 (3), 123–130. DOI: 10.2478/cttr-2013-0625
ISO 3308:2012. Routine Analytical Cigarette-Smoking Machine—Definitions and Standard Conditions; International Organization for Standardization: Geneva, Switzerland, 2012.
Van Rossum, G. Python tutorial. Technical Report CS-R9526, Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI), Amsterdam, May 1995.
Seabold, S., and Perktold, J. Statsmodels: Econometric and statistical modeling with python. Proceedings of the 9th Python in Science Conference.2010.
Oswald, I. W. H, et al. Minor, Nonterpenoid Volatile Compounds Drive the Aroma Differences of Exotic Cannabis. ACS Omega, 2023, 8 (42), 39203–39216. DOI: 10.1021/acsomega.3c04496
Paryani, T. R., et al. Nonterpenoid Chemical Diversity of Cannabis Phenotypes Predicts Differentiated Aroma Characteristics. ACS Omega, 2024, 9 (26), 28806–28815. DOI: 10.1021/acsomega.4c03225
Oswald, I. W. H. et al. Identification of a New Family of Prenylated Volatile Sulfur Compounds in Cannabis Revealed by Comprehensive Two-Dimensional Gas sChromatography. ACS Omega, 2021, 6 (47), 31667–31676. DOI: 10.1021/acsomega.1c04196
Cockson, P.; Schroeder-Moreno, M.; Veazie, P.; Barajas, G.; Logan, D.; Davis, M.; Whipker, B.E. Impact of Phosphorus on Cannabis sativa Reproduction, Cannabinoids, and Terpenes. Appl. Sci.2020, 10, 7875. DOI: 10.3390/app10217875
Westmoreland, F. M.; Erlandson, S.; Bugbee, B. Sustainable Cannabis Nutrition: Elevated Root-Zone Phosphorus Reduces Phosphorus Use Efficiency without Improving Yield or Quality. Front. Plant Sci.2022, 13, 9724152. DOI: 10.3389/fpls.2022.9724152
Raz N, Eyal AM, Zeitouni DB, Hen-Shoval D, Davidson EM, Danieli A, Tauber M, Ben-Chaim Y. Selected cannabis terpenes synergize with THC to produce increased CB1 receptor activation. Biochem Pharmacol.2023 Jun; 212:115548. doi: 10.1016/j.bcp.2023.115548. Epub 2023 Apr 19. PMID: 37084981.
Roell MS. Terpenes in Cannabis: Solving the Puzzle of How to Predict Taste and Smell. Plant Physiol.2020 Sep; 184 (1):8-9. doi: 10.1104/pp.20.00919. PMID: 32900972; PMCID: PMC7479895.
de la Fuente A, Zamberlan F, Sánchez Ferrán A, Carrillo F, Tagliazucchi E, Pallavicini C. Relationship among subjective responses, flavor, and chemical composition across more than 800 commercial cannabis varieties. J Cannabis Res. 2020 Jul, 17; 2(1):21. doi: 10.1186/s42238-020-00028-y. PMID: 33526118; PMCID: PMC7819481.
LaVigne JE, Hecksel R, Keresztes A, Streicher JM. Cannabis sativa terpenes are cannabimimetic and selectively enhance cannabinoid activity. Sci Rep.2021 Apr 15; 11(1):8232. doi: 10.1038/s41598-021-87740-8. PMID: 33859287; PMCID: PMC8050080.
Shields, M. and Kirk, R. Pharmaceutical Applications of Hemp. Revolutionizing the Potential of Hemp and Its Products in Changing the Global Economy, Springer, 2022.
Kim, ES., Park, SH., Kinney, C.A. et al. Comparison of decarboxylation rates of acidic cannabinoids between secretory cavity contents and air-dried inflorescence extracts in Cannabis sativa cv. ‘Cherry Wine’. Sci Rep., 2024 14, 16411. https://doi.org/10.1038/s41598-024-66420-3
White Ash vs. Black Ash. Cannabis Business Times. 2023. https://www.cannabisbusinesstimes。。ｃｏｍ/columns/guest-column/article/15699165/white-ash-vs-black-ash
