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Cannabis y espectroscopia de infrarrojo cercano
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) es una técnica analítica rápida con bajos costos de funcionamiento que se utiliza para realizar el control de calidad (QC) y la detección de productos en varios productos de cannabis, incluido el cáñamo. Puede determinar el perfil de cannabinoides o incluso la potencia de las flores secas de cannabis. NIRS también se puede utilizar para el control de calidad de aceites, ceras, tinturas y otras formulaciones de cannabis.
«Cannabis» es el término general que cubre un grupo de tres plantas con diferentes propiedades psicoactivas: Cannabis sativa, Cannabis índica, y Cannabis ruderalis [1]. La planta de cannabis se ha utilizado como medicina, alimento y por su fibra durante miles de años. Las flores y algunas hojas de las plantas de cannabis están recubiertas de diminutas estructuras cristalinas llamadas «tricomas», y son estas estructuras las responsables de producir los cannabinoides utilizados en muchos otros productos.
Cuando las flores de estas plantas se cosechan y se secan, se obtiene una de las drogas más comunes en el mundo.
¿Cuáles son los compuestos de cannabis más importantes y conocidos?
El cannabis contiene más de 120 compuestos conocidos como «cannabinoides» [1]. Los efectos de cada cannabinoide aún no se conocen por completo, pero los expertos tienen una comprensión decente de tres de ellos: cannabidiol (CBD), cannabigerol (CBG), y tetrahidrocannabinol (THC o Delta-9-THC). Cada uno de ellos tiene sus propios efectos y usos [1]:
- CDB. Este es un cannabinoide psicoactivo, sin embargo, no es intoxicante ni eufórico, lo que significa que no te "drogará". A menudo se usa para ayudar a reducir la inflamación y el dolor. Los investigadores aún están tratando de comprender completamente la efectividad del uso médico del CBD.
- CBG. Este cannabinoide se aisló por primera vez en 1964. La investigación sobre CBG aún se encuentra en etapas preclínicas, pero los estudios disponibles sugieren que tiene una promesa terapéutica considerable. Las propiedades del CBG pueden superar las del THC sin el efecto intoxicante. También hay evidencia que sugiere que CBG puede ofrecer cualidades anticancerígenas, antidepresivas y antibacterianas.
- THC. Este es el principal compuesto psicoactivo del cannabis. El THC es responsable del «subidón» que la mayoría de la gente asocia con el cannabis.
Legalidad del cannabis y el cáñamo
El cannabis es ilegal en muchos países. Sin embargo, cada vez más lugares están comenzando a legalizarlo tanto para usos médicos como recreativos. El cáñamo, que generalmente tiene un bajo contenido de THC, todavía se usa en muchos lugares por su fibra para crear productos como textiles, cuerdas e incluso plásticos biodegradables.
Las leyes relativas a la posesión y el consumo de cannabis también varían en cada país. Algunos consideran cualquier tipo de posesión de cannabis un delito grave, otros permiten productos que contienen solo CBD, y muy pocos permiten que las personas usen productos con THC (ya sea con fines médicos o recreativos).
¿Qué productos de cannabis hay disponibles en el mercado?
El cannabis legal puede aparecer en una amplia variedad de productos además de la típica flor seca o la cera que se fuma o se ingiere. Hay varias opciones disponibles, según el país en el que viva y la legalidad de los diferentes compuestos de cannabidiol. La lista a continuación (no completa) [2] muestra cómo ha evolucionado el mercado de productos de cannabis durante la última década a medida que se vuelve más aceptado en varios lugares.
- Aceites de cannabis
- Productos de belleza y cuidado de la piel de cannabis
- Comestibles de cannabis (p. ej., bebidas, chocolates, gomitas y otros bocadillos)
- Cápsulas de cannabis
- Golosinas cannábicas para perros
Secado, curado y procesamiento de cannabis
El secado y el curado son importantes para procesar con éxito las plantas de cannabis después de la cosecha para obtener productos finales como aceites de cannabis, cápsulas de cannabis, etc. El material vegetal debe secarse inmediatamente después de la cosecha para evitar que se eche a perder. La mayor parte de la humedad debe eliminarse dentro de los primeros tres días, luego disminuir la velocidad para evitar que se seque durante los próximos días [3]. El proceso de curado es una extensión del secado, pero en un ambiente alterado para facilitar los procesos de la planta durante un período de semanas. El cannabis seco se coloca en recipientes herméticos que solo se abren periódicamente. Esto extrae la humedad del interior de los botones florales al tiempo que mejora la calidad y la potencia [3]. Después del curado, el cannabis está listo para ser procesado en su producto final.
Uno de estos productos, el aceite de CBD, se elabora extrayéndolo de la flor de cannabis seca y luego diluyéndolo con un aceite portador (p. ej., aceite de semilla de coco o de cáñamo, Figura 1). Hay dos opciones adecuadas disponibles para el proceso de extracción: extracción con etanol o CO supercrítico2 extracción.
Para producir cápsulas o tabletas de cannabis, el cannabis seco debe calentarse durante 10 minutos a 99–104 °C. Esto descarboxilará la materia prima vegetal y la hará más potente.
Para evaluar estos procesos, Metrohm ofrece soluciones de aplicación para materiales vegetales molidos. como prueba de materia prima y para aceites. La espectroscopia NIR es una técnica analítica especialmente adecuada para hacer que el control de calidad de estos productos sea más eficiente y rentable.
En el resto de este artículo, se presenta una breve descripción general de NIRS seguida de un ejemplo de aplicación para la industria del cannabis medicinal, que concluye con cómo los productores de cannabis medicinal pueden beneficiarse de NIRS en su proceso de control de calidad.
Tecnología NIRS: una breve descripción
La interacción entre la luz y la materia es un proceso bien conocido. La luz utilizada en los métodos espectroscópicos normalmente no se describe por la energía aplicada, pero en muchos casos por la longitud de onda o el número de onda.
Un espectrómetro NIR (como el Analizador de líquidos Metrohm DS2500 o el Analizador de sólidos Metrohm DS2500) mide esta interacción para generar espectros como los que se muestran en Figura 2. NIRS es especialmente sensible a la presencia de ciertos grupos funcionales (p. ej., -CH, -NH, -OH y -SH). Por lo tanto, la espectroscopia NIR es un método ideal para cuantificar parámetros químicos, incluida la cantidad de THC, CBD, CBG y contenido de agua (humedad) en el cannabis y sus productos finales.
Toda esta información está contenida en un solo espectro NIR, lo que hace que este método sea adecuado para análisis multiparamétrico rápido.
Modos de medición NIRS
El modo de medición depende del tipo de muestra. los modo de transmisión es generalmente un procedimiento apropiado para analizar liquidos como los aceites de cannabis. Para transmisión (Figura 3b), la luz NIR viajará a través de la muestra mientras se absorbe. Cualquier luz NIR no absorbida se refleja en el detector.
los modo de transflexión es generalmente un procedimiento apropiado para analizar cremas. Este modo también se utiliza cuando solo se dispone de cantidades de muestra muy pequeñas, como en el caso del cannabis. Para transflexión (Figura 4b), la luz NIR pasa a través de la muestra, luego reflejada por el reflector difuso viaja nuevamente a través de la muestra mientras es absorbida. La luz NIR no absorbida se detecta luego al final del análisis.
los reflexión difusa El modo es generalmente un procedimiento apropiado para analizar muestras sólidas como flor de cannabis seca. Para reflexión difusa (Figura 5b), la luz NIR ilumina la muestra y cualquier luz NIR no absorbida se refleja de vuelta al detector.
El procedimiento para obtener espectros NIR como se muestra en Figura 2 ya destaca dos ventajas principales de la espectroscopia NIR: simplicidad en la medición de muestras y velocidad:
- Técnica rápida con resultados en menos de un minuto.
- Se requiere poca o ninguna preparación de la muestra.
- Bajo costo por muestra: no se necesitan químicos ni solventes.
- Técnica respetuosa con el medio ambiente: no genera residuos.
- No destructivo: las valiosas muestras se pueden reutilizar después del análisis.
- Fácil de operar: los usuarios sin experiencia tienen éxito de inmediato.
Para obtener información más detallada sobre NIRS como técnica secundaria, lea nuestras publicaciones de blog anteriores.
NIRS como herramienta compatible con ASTM para control de calidad
ASTM E1655 (Prácticas estándar para el análisis cuantitativo multivariante de infrarrojos) es una guía para la calibración multivariante de espectrómetros infrarrojos utilizados para determinar las características físicas o químicas de los materiales. Estas prácticas son aplicables a los análisis realizados en la región espectral del infrarrojo cercano (NIR) (aproximadamente de 780 a 2500 nm) hasta la región espectral del infrarrojo medio (MIR) (aproximadamente de 4000 a 400 cm−1).
Aplicaciones y parámetros para QC de cannabis medicinal con NIRS
Los productos de cannabis medicinal se someten a métodos de prueba estandarizados para determinar sus propiedades químicas. Las pruebas de laboratorio son una parte indispensable de la I+D y el control de calidad. tabla 1 describe algunos de los parámetros de prueba más relevantes para el control de calidad del cannabis medicinal.
Tabla 1. Ejemplos de aplicación para el uso de NIRS para control de calidad de productos de cannabis medicinal seleccionados.
| Producto | Parámetros | Método convencional | Aplicaciones NIRS relacionadas |
|---|---|---|---|
| Aceites de CBD | Contenido de CBD | HPLC | AN-NIR-088 |
| Marihuana seca | Contenido de THC, CBD y CBG | HPLC | AN-NIR-101 |
Una solución llave en mano para el análisis de cannabis seco
La solución NIRS de Metrohm para el análisis de cannabis medicinal viene con modelos de precalibración listos para usar para la determinación de THC, CBD, CBG e incluso contenido de humedad basados en más de 700 espectros de productos reales (Tabla 2). Estas precalibraciones permiten utilizar la solución de Metrohm como modelo de calibración validado sin ningún método de desarrollo.
Tabla 2. Precalibraciones NIRS disponibles para análisis de cannabis medicinal.
| Parámetro | Gama | SECV | R2 |
|---|---|---|---|
| THC | 0,3–19,3% | 0,73 % en peso | 0,979 |
| CDB | 0,1–18,5% | 0,75 % en peso | 0,978 |
| CBG | 0,1–3,0% | 0,17 % en peso | 0,849 |
| Humedad | 5,4–7,5% | 0,21% en peso | 0,953 |
Figura 6 muestra los resultados de un ejemplo de determinación del contenido de THC, CBD y CBG en cannabis medicinal. Los gráficos de correlación correspondientes muestran que los modelos para estos tres parámetros son robustos. Además, los valores del error estándar de validación cruzada (SECV) están cerca del error estándar de calibración (SEC) para cada parámetro medido.
Resumen
La espectroscopia NIR es ideal para el análisis de varios parámetros de calidad clave en el cannabis seco. En comparación con el método primario (HPLC), el tiempo de obtención de resultados es una gran ventaja de NIRS, ya que se realiza una única medición en un minuto frente a aproximadamente 30 minutos con HPLC. Además, las muestras medidas por NIRS no se destruyen y los reactivos químicos son innecesarios, lo que ahorra aún más costos. Otro aspecto positivo del uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano como tecnología alternativa para el control de calidad del cannabis medicinal y sus productos es la facilidad de manejo, de modo que incluso los trabajadores por turnos pueden realizar estos análisis sin problemas. Además, el software Vision Air de Metrohm es totalmente compatible con 21 CFR Parte 11 y las pautas USP <856>.
Referencias
- ¿Qué es el cannabis? Datos sobre sus componentes, efectos y peligros. línea de salud. https://www.healthline.com/health/what-is-cannabis (consultado el 14 de julio de 2022).
- Fiorillo, S. 7 productos de cannabis en aumento. La calle. https://www.thestreet.com/lifestyle/5-cannabis-products-on-rise-14578907 (consultado el 14 de julio de 2022).
- deshidratado Secado y curado de cannabis 101. Tecnologías Dhydra. https://dhydra.com/cannabis-drying/ (consultado el 14 de julio de 2022).
Aumentar la eficiencia del laboratorio de control de calidad: cómo la NIRS ayuda a reducir los costes hasta un 90%
Subestimar los procesos de control de calidad es uno de los principales factores que conducen a fallas internas y externas del producto, que se ha informado que causan una pérdida de rotación de entre el 10 y el 30%. Como resultado, se implementan muchas normas diferentes para ayudar a los fabricantes con esto. Sin embargo, el tiempo de obtención de resultados y los costes asociados de los productos químicos pueden ser bastante excesivos, lo que lleva a muchas empresas a implementar la espectroscopia de infrarrojo cercano en su proceso de control de calidad. El siguiente documento técnico ilustra el potencial de NIRS y muestra potenciales de ahorro de costos de hasta un 90 %.
