Cromatografía en Pruebas de Cannabis

Jun 13, 2023

Michelle Sprawls es la directora de ciencia de CULTA. Se graduó de la Universidad del Norte de Arizona con una licenciatura en microbiología y está certificada en maquinaria de extracción de hidrocarburos de circuito cerrado, filtración adsorbente,...

La industria del cannabis está evolucionando rápidamente y creciendo exponencialmente en la mayor parte de los EE. UU. con más estados que legalizan los mercados médicos y recreativos. Una cosa que no ha cambiado a lo largo de los años es la necesidad de probar estos productos antes de lanzarlos al mercado para garantizar la salud y la seguridad de los consumidores.

Muchos estados en la industria del cannabis implementarán ciertas regulaciones que requerirán que los cultivadores y procesadores analicen/evalúen pesticidas, micotoxinas y solventes residuales, así como también validen la potencia y los niveles de terpenos para cada lote. Muchos laboratorios multidisciplinarios están buscando formas de diversificar su clientela o encontrar nuevas vías de investigación para su laboratorio, pero no saben cómo aplicar los instrumentos de cromatografía existentes a las pruebas de cannabis o cómo seleccionar nuevos para agregar a su arsenal. Este artículo cubre las consideraciones clave para elegir un método e instrumentos de cromatografía para sus necesidades específicas.

Los cannabinoides son una clase química específica que se encuentra en el cannabis que se produce en los tricomas glandulares de la planta y se puede analizar mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Los sistemas basados ​​en HPLC con detectores ultravioleta (UV) han sido el estándar de oro en el análisis de cannabinoides. La cantidad de cada cannabinoide se determina proyectando luz ultravioleta sobre los compuestos separados. Cada cannabinoide absorbe la luz ultravioleta en un grado diferente dependiendo de su concentración. Al medir la cantidad de luz ultravioleta que absorbe cada cannabinoide, puedes determinar la cantidad. Los niveles de potencia variarán de un cultivo a otro, lo que hace que la cuantificación de tetrahidrocannabinol (THC), cannabidiol, cannabinol y cannabigerol y otros fitocannabinoides, así como sus formas ácidas nativas, sea una necesidad para la dosificación. El análisis tanto de la flor como de los extractos de cannabis se realiza comúnmente utilizando un estándar de referencia de cannabinoides certificado y un análisis de 10 minutos de los 11 cannabinoides en una columna C18. La principal ventaja de la HPLC frente a la cromatografía de gases (GC) es la capacidad de cuantificar formas ácidas y neutras de cannabinoides sin derivatización porque no se requieren altas temperaturas para el análisis. HPLC proporciona un informe químico más completo de muestras de cannabis en comparación con GC.3

La espectrometría de masas por cromatografía líquida (LC/MS) se utiliza para las pruebas de potencia del cannabis y el cáñamo en escenarios en los que la identificación es crítica. Un sistema LC/MS contiene un HPLC como se describe anteriormente, pero en lugar de un detector UV no selectivo, el detector es un espectrómetro de masas. Dado que las moléculas se pueden medir por su masa, la LC/MS proporciona resultados cuantitativos altamente selectivos. LC/MS es la metodología de prueba más sensible y selectiva disponible a escala comercial. Ofrece resultados precisos en muestras en matrices complejas, lo que permite a los laboratorios de análisis de cannabis y cáñamo identificar características moleculares únicas.

Los terpenos y los compuestos terpenoides son compuestos aromáticos naturales que le dan al cannabis su sabor y aroma únicos. Aparte de las propiedades aromáticas y sus ventajosos beneficios para la salud, también tienen una relación sinérgica con los cannabinoides, que potencian aún más el efecto terapéutico del THC. Los monoterpenos, diterpenos y sesquiterpenos se pueden caracterizar investigando el número de unidades repetitivas de isopreno, una molécula de cinco carbonos que es el sello estructural de todos los compuestos terpenoides. Las concentraciones de terpenos individuales varían según la cepa, el tiempo de cosecha y los espacios de secado/curado. Es necesario un método analítico sólido para perfilar químicamente los terpenos en el cannabis y los productos cannabinoides. El enfoque más común para el análisis de terpenos es la GC de espacio de cabeza con detección de ionización de llama, espectrometría de masas (MS) o ambas. Utilizar el espacio de cabeza a través de la inyección de presión equilibrada es una solución rápida, directa, exacta y precisa. Esta solución también permite introducir en el sistema analítico los componentes de interés (por ejemplo, disolventes residuales y terpenos).

GC-MS es una técnica eficiente y robusta para investigar productos de cannabis para terpenos, proporcionando resolución cromatográfica, identificación y cuantificación. Las columnas de GC pueden mejorar la identificación al superar los desafíos que plantean los isómeros y las diferencias en el carácter aromático de los terpenos. El uso de estándares, reactivos y consumibles de cromatografía de alta calidad es un requisito previo para la detección y análisis precisos y confiables de terpenos en cultivos de cannabis y productos derivados del cannabis.

El análisis de disolventes residuales se realiza mediante cromatografía de gases de espacio de cabeza/análisis de espectrometría de masas. El principal beneficio de este enfoque es que el espacio de cabeza es una técnica rápida, simple, exacta y precisa que permite que los componentes de interés (p. ej., solventes residuales) se introduzcan en el sistema analítico. Se coloca una muestra en un recipiente de muestreo cerrado y se calienta utilizando un perfil de temperatura conocido. Los picos cromatográficos están bien separados con un tiempo de ejecución de aproximadamente siete minutos y medio y un tiempo de ciclo de muestra a muestra de menos de 11 minutos.1 El uso de MS permite la identificación de componentes sin preocuparse por los falsos positivos, mientras mantiene extremadamente tiempos de ejecución rápidos. La selección de la columna de GC adecuada para solventes residuales o terpenos debe basarse en cuatro factores importantes: fase estacionaria, diámetro interno de la columna, espesor de la película y longitud de la columna. La elección correcta de CRM, estándares analíticos de referencia, solventes de alta pureza y columnas forman la base del desarrollo de métodos.

Los pesticidas y micotoxinas potencialmente dañinos pueden estar presentes en los cultivos y extractos de cannabis a pesar de que su venta es legal. Los pesticidas se clasifican en siete grandes grupos según el campo de uso: insecticidas, herbicidas, fungicidas, rodenticidas, acaricidas, molusquicidas y nematicidas. La mayoría de los pesticidas tienen un impacto negativo en la salud de los humanos y el medio ambiente, lo que resulta en su uso restringido o en una prohibición total. Las micotoxinas son metabolitos secundarios altamente tóxicos de ciertos hongos y mohos que contaminan fácilmente los cultivos alimentarios.

Los métodos precisos para la identificación y cuantificación de pesticidas y micotoxinas en el cannabis son esenciales para la seguridad del consumidor; sin embargo, actualmente no existen pautas armonizadas para las tolerancias de residuos de pesticidas y micotoxinas. En consecuencia, cada estado tiene su propia lista de dichos contaminantes con límites legales de tolerancia residual que pueden ser bastante diferentes en cada región. La selectividad y la sensibilidad requeridas para determinar los pesticidas residuales y las micotoxinas en estas matrices complejas solo se pueden lograr a través de un enfoque de plataforma dual usando tanto LC/MS/MS como GC/MS/MS. Se recomienda este enfoque de dos instrumentos para obtener el rendimiento necesario para tener éxito en comparación con un enfoque de solo LC/MS/MS.

LC-MS/MS es el método elegido para el análisis de pesticidas y micotoxinas con una selectividad y sensibilidad superiores, especialmente para residuos de pesticidas y micotoxinas con diferentes polaridades y pesos moleculares en matrices complejas. GC-MS/MS es un método selectivo y sensible para pesticidas volátiles e hidrofóbicos como los organofosforados y los organoclorados.2 El uso de protectores de analitos puede reducir los efectos adversos relacionados con la matriz y la derivatización puede mejorar la detección y la sensibilidad del método. Se utiliza una combinación de GC-MS/MS y LC-MS/MS para el análisis de residuos múltiples de pesticidas y micotoxinas. La MS de cuadrupolo en tándem ofrece alta sensibilidad y selectividad para el análisis simultáneo de cientos de pesticidas a niveles bajos de ng/g (ppb) en un solo análisis.

Numerosas muestras de cannabis pueden ser analizadas por varios instrumentos de GC siempre que los compuestos sean razonablemente volátiles pero térmicamente estables. Estos factores afectan la eficiencia, la resolución y la capacidad de la muestra de la columna. No hay atajos fáciles para optimizar un buen método. Los proveedores de instrumentos pueden proporcionar buenas herramientas y métodos como punto de partida, pero los laboratorios deben estar preparados para personalizarlos aún más para que se adapten perfectamente al flujo de trabajo y las capacidades de sus instalaciones.

Referencias:

1. https://www.ssi.shimadzu.com/sites/ssi.shimadzu.com/files/pim/pim_document_file/ssi/others/14371/GCMS-1604-TerpeneProfilingCannabis.pdf

2. https://www.agilent.com/en/solutions/cannabis-hemp-testing/pesticides

3. Wang, M., Wang, YH, Avula, B., Radwan, MM, Wanas, AS, van Antwerp, J., ... y Khan, IA (2016). Estudio de descarboxilación de cannabinoides ácidos: un enfoque novedoso que utiliza cromatografía de fluidos supercríticos de ultra alto rendimiento/espectrometría de masas con matriz de fotodiodos. Investigación sobre cannabis y cannabinoides, 1(1), 262-271.

Michelle Sprawls es la directora de ciencia de CULTA. Se graduó de la Universidad del Norte de Arizona con una licenciatura en microbiología y está certificada en maquinaria de extracción de hidrocarburos de circuito cerrado, filtración adsorbente y cromatografía para extracción de hidrocarburos de circuito cerrado. También es miembro del Consejo Asesor Científico de CloudLIMS.