특유의 맛과 향으로 잘 알려진 테르펜은 대마초에서 추출한 에센셜 오일에 함유되어 있다.

테르펜 농도를 위한 대마초의 분석은 Finger pringting으로써 종류 식별에 적용될 수 있으며, 의약 치료에 적용될 때 농도를 정확하게 파악하는데 적용될 수 있다.

테르펜은 증기압이 높고, 휘발성이 매우 강하므로 Static Headspace GC 분석에 적합하다.

이 연구에서 대마초에서 선택된 여러 테르펜의 정량 분석을 위해 헤드스페이스 SPME(HS-SPME)를 GC/MS에 결합했다. 대마초의 테르펜 분석을 위한 기존 접근 방식에는 용매 추출과 뒤이은 GC/FID 분석을 포함한다.

HS-SPME은 용매 추출 방법과 비교했을 떄 시료 비파괴적이고, 매우 작은 시료 크기를 요구한다. 동시에 추출된 매트릭스의 간섭을 최소화하고, GC 기기를 오염으로부터 보호하며, 쉽게 자동화할 수 있다는 여러 장점이 있다.

HS-SPME 정량 분석을 위해 3개의 테르펜 “γ-Pinene, R-(+)-Limonene, Linalool”을 선택했다.

SPME은 <그림 1>과 같이 XYZ 오토샘플러를 사용했다.

이 방법은 재현성을 향상시키고 샘플 준비 중에 최소한의 "Hands-on" 시간을 허용했다.

연구에 사용된 대마초는 국립보건원 국립약물남용연구소 Chemistry & Physiological Systems Research(화학&생리학시스템연구부) 프로그램 책임자 Dr. Hari H. Singh 의 도움을 받아 제공받았다.

대마초 샘플의 변종은 알려지지 않았으며, 이 샘플의 HS-SPME 분석은 의료 및 쾌락용으로 판매되는 많은 변종에 대해 일반적으로 보고되는 것보다 훨씬 낮은 테르펜 함량을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 관련 농도 범위에서의 분석조건의 정확도를 평가하기 위해 샘플에 테르펜을 더 첨가해야 했다. 스파이킹은 헥산의 테르펜 용액을 사용하여 중량 별로 이루어졌다.

시료는 스파이크를 한 후 HS-SPME 분석을 진행하기 전에 10분 동안 상평형시켰다. 스파이킹 한 샘플의 정량화는 외부 표준물 분석법으로 대마초의 5포인트 검량선으로 분석했다.

분석은 전체 시스템에 대한 하나의 조건과 하나의 통합 시퀀스 테이블을 사용하여 5977 MSD(Agilent Technologies)와 함께 장착된 8890 GC 와 SPME 옵션과 함께 MPS Robotic Autosampler로 분석했다.

0.1g의 빻은 대마초를 20mL 바이알에 칭량한 후, 8mL 증류수를 추가한다.

각 테르펜에 대한 5포인트 검정 곡선의 분석 결과는 <그림 2>에 나와 있다.

스파이크 되지 않은 대마초는 각 검정 곡선에서 영점으로 사용되었다.

검정 곡선에 표시된 범위에 걸쳐 세 가지 테르펜 모두 선형성(R²)이 양호했다.

HS-SPME 방법의 높은 감도로 샘플 양을 100mg으로 줄이고 탈착 중에 GC 주입구의 시료 분할(Split)을 진행해야한다. 이러한 조치는 GC/MS 시스템의 과부하를 방지하기 위해 필요하다.

테르펜을 스파이크한 대마초 샘플의 크로마토그램 예시는 <그림 3>에 나와 있다.

비교를 위해 동일한 대마초 샘플에 스파이크하지 않은 결과 데이터는 <그림 4>에 있다.

크로마토그램의 Y축의 반응 척도에서 알 수 있듯이 타겟된 테르펜(γ -Pinene, (R)-(+) Limonene 및 Linalool)은 스파이킹하지 않은 대마초에 존재했지만 스파이크된 샘플보다 상당히 낮다. <그림 4>에 표시된 더 낮은 스케일의 크로마토그램에서 다양한 테르펜도 분석이 끝날 때 쯤 용출되는 것을 볼 수 있다. 이들 중 일부는 이전에 확인됐으며 Caryophyllene, Bergamotene, Farnesene 및 기타 sesquiterpene을 포함한다[2].

<표 1>은 스파이킹된 시료의 반복 분석의 조건 정확도 및 재현성을 요약한 것이다. 타겟된 테르펜에 대한 정확도는 90% 이상이면서 RSD 값이 5% 미만이었다.

대마초의 테르펜 함량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 HS-SPME 방법이 개발됐다.

이 방법은 대마초에서 발견되는 세 가지 중요한 테르펜인 a-Pinene, (R)-(+) Limonene 및 Linalool에 대해 검출할 수 있었으나 다른 테르펜에도 사용할 수 있다. 이 방법은 유기 용매를 필요로 하지 않으며, 전처리 자동화장비를 사용하여 재현성이 뛰어나며 매뉴얼로 시료를 준비하는 시간이 거의 필요하지 않았다. 또한 SPME 기법의 높은 감도로 샘플 양이 많이 필요하지 않다. 헤드스페이스를 사용하면 함께 추출된 매트릭스의 백그라운드가 거의 없는 매우 깨끗한 크로마토그래피 분석을 할 수 있어 GC 시스템의 청결을 유지할 수 있다.

GC/MS를 사용하면 피크의 스펙트럼을 확인 할 수 있다는 추가적인 이점을 제공할 뿐 아니라 피크 중첩에 대한 간섭 없이 정확히 식별할 수 있도록 한다.