KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

Reproduceerbaar homogeniseren van cannabismonsters

Met de wereldwijd uitdijende legalisering van de verkoop, teelt en distributie van cannabis, groeit ook het
belang van een gedegen analyse van de bestanddelen van de cannabis en aanverwante producten, alsmede
van het gehalte aan pesticiden in deze producten. Voor betrouwbare analyseresultaten moet het monster-
voorbereidingsproces kunnen worden aangepast aan de aanzienlijke complexiteit van de verschillende matrices.
Het homogeniseren van monsters is hierbij een cruciale stap.

Het bezit van cannabis werd in 1925 wereldwijd verboden, maar vandaag de dag is beperkt gebruik in verschillende landen legaal. Uruguay was het eerste land dat de verkoop, teelt en distributie van cannabis in 2013 legaliseerde. Vanwege de voordelen van cannabis voor medische behandeling zijn inmiddels steeds meer landen begonnen met het legaliseren van het gebruik van cannabis onder strikt gereguleerde omstandigheden. De belangrijkste ingrediënten van cannabis zijn cannabinoïden, zoals tetrahydrocannabinol (THC), cannabinol (CBN) of tetrahydrocannabivarine (THCV), die als eetlustremmer, kalmeringsmiddel of psychoactieve stoffen kunnen werken. Deze hebben gunstige effecten op bijvoorbeeld stofwisselingsstoornissen zoals diabetes, pijnbestrijding, ontstekingsremmende processen en zelfs op de behandeling van bacteriële infecties, zoals van MRSA.

Aan cannabis worden ook positieve invloeden toegeschreven op ziekten zoals kanker, artritis, HIV, astma, Alzheimer of Multiple Sclerose. Een andere grote groep cannabis-ingrediënten zijn de zogenaamde terpenoïden, zoals linalool, α-pineen en D-limoneen. Terpenoïden kunnen de opname van cannabinoïden in de bloed-hersenbarrière verbeteren of veranderen en werken ook als anti-oxidanten of ontstekingsremmers.

 

Analyse

De concentraties van cannabinoïden en terpenoïden zijn de belangrijkste parameters bij de kwaliteitscontrole van cannabisgerelateerde producten. Deze worden meestal gedetecteerd door middel van HPLC-analyse. Ook het gehalte aan pesticiden is van belang. Cannabis komt voor in verschillende eetbare vormen, zoals fijngemalen bladeren en concentraat/olie of afgeleide producten zoals gummibeertjes en koekjes. Om betrouwbare analyseresultaten te garanderen, moet het monstervoorbereidingsproces voor cannabis kunnen worden aangepast aan de complexiteit van de verschillende matrices.

Er zijn een aantal uitdagingen te overwinnen: monsters kunnen kleverig, vezelig of vet zijn en de monsterhoeveelheid kan sterk variëren. Hoewel cannabis in toenemende mate wordt gebruikt voor medische behandeling, is het in de meeste landen nog steeds een illegale drug en is het bezit en de verkoop een misdrijf. Daarom is niet alleen de kwaliteitscontrole voor medische toepassingen relevant, maar ook de analyse van de actieve bestanddelen in een strafrechtelijke context. Bij rechtszaken over drugsdelicten zijn de soort en hoeveelheid actieve bestanddelen van de drug van invloed op de strafmaat. Voor cannabis wordt een gehalte van meer dan 7,5 g tetrahydrocannabinol (THC) al als kritisch beschouwd.

 

Monstervoorbewerking

Afhankelijk van de gewenste analyse en de soort matrix (droog plantenmateriaal, olieachtige substantie, geperste producten) kunnen verschillende apparaten worden ingezet voor de monstervoorbewerking en homogenisering. In het geval van gedroogde hennepplanten begint dat proces meestal met het voorsnijden van het plantenmateriaal een snijmolen. De SM 400 XL kan wat dat betreft grote monsterhoeveelheden aan: 100 kilogram gedroogde hennep met initiële deeltjesgroottes tot wel 60 mm kunnen batchgewijs binnen een uur tot een fijnheid van minder dan 20 mm worden gesneden.

Een volgende stap is het fijnmalen in een ultracentrifugaalmolen, bijvoorbeeld met de ZM 300, die met een snelheid van 23.000 rpm de voorgesneden hennep verder kan reduceren. Omdat hennep vanwege de olieachtige substanties een temperatuurgevoelig materiaal is, is een speciale constructie voorzien met een kleine ruimte tussen de zeef en de rotor om tijdens het malen niet te veel warmte op te wekken. Het fijne monster dat met de ultracentrifugaalmolen is verkregen, is nu klaar voor bijvoorbeeld extractie van pesticiden met de QuEChERS-methode.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Monstervoorbewerking van cannabis voor pesticdenanalyse: de SM 400 XL snijdt de gedroogde hennep tot een fijnheid van minder dan 20 mm. Vervolgens kan met de ZM 300 de voorgesneden hennep verder worden verkleind. Dit kan ook met de CryoMill, die goed uit de voeten kan met olieachtig en kleverig materiaal.

 

Pesticide-extractie

De zogenaamde QuEChERS-methode (‘Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged en Safe’: snel, gemakkelijk, goedkoop, effectief, robuust en veilig) is ontwikkeld om de monstervoorbereiding voor de analyse van residuen van bestrijdingsmiddelen efficiënter te maken. De methode bestaat in principe uit drie stappen: homogenisering, extractie en analyse. Tijdens het homogeniseringsproces moet ervoor worden gezorgd dat het monster niet te warm wordt, omdat sommige pesticiden vluchtig zijn. Na de homogenisering wordt 10 g van het verpulverde hennepmonster geëxtraheerd met 10 ml acetonitril. In de volgende stap wordt de organische fase gedroogd en getest op pesticiden met chromatografische analyse.

Om spookpieken in de chromatogrammen te vermijden, wordt het monster geëxtraheerd in de aanwezigheid van een zoutmengsel (bijvoorbeeld natriumchloride en magnesiumsulfaat in een verhouding van 1:2). Om de bestrijdingsmiddelen uit het monster over te brengen in de organische fase, wordt het mengsel gedurende 1 tot 3 minuten geschud met acetonitril en zout. Hierbij kan een mixer mill met opzet voor Falcontubes worden ingezet om meerdere monsters gelijktijdig krachtig te schudden.

 

Nog kleiner

De extractie via QuEChERS kan worden verbeterd door de deeltjesgrootte te verkleinen tot <0,5 mm. Door de olieachtige en kleverige monstereigenschappen is de ultracentrifugaalmolen niet altijd geschikt om dit te bereiken. Verbrossing van het monster, bijvoorbeeld met vloeibare stikstof, is een zeer effectieve manier om olieachtige materialen gemakkelijk te laten breken. Cryogene slijpmachines zoals de CryoMill van Retsch zijn speciaal ontworpen voor deze toepassingen, omdat ze de maalbeker, en dus het monster, continu koelen met vloeibaar stikstof.

 

Homogeniseren in de praktijk

 In het laboratorium van het regionale bureau voor strafrechtelijk onderzoek in het Duitse Dresden worden de cannabisplanten eerst verkleind, gevolgd door een extractie van enkele deelmonsters van het fijngemaakte materiaal. De extracten worden vervolgens geanalyseerd met behulp van gaschromatografie. “We hebben meestal te maken met grote hoeveelheden monsters”, legt laboratoriummanager Thomas Paulick uit. “Daarom is het essentieel om een representatief deel uit het volledige monstermateriaal te halen, om een betrouwbare kwantificering van het actieve bestanddeel te garanderen. Met behulp van de GM 300 snijmolen kunnen we dat bereiken. Uit een volume van 4 liter aan plantenmateriaal kunnen we een homogeen monster trekken, waarvan we vervolgens 0,5 gram gebruiken voor verdere analyse. Hierbij maakt het niet uit of er dunne takjes in het aangeboden materiaal zitten of harshoudende bloemknoppen. Afhankelijk van de materiaaleigenschappen kan je de snijtijd en -snelheid aanpassen, zodat je altijd over een representatief monster kan beschikken.”

 

Conclusie

Met het toenemende gebruik van cannabis in de medische sector is de kwaliteitscontrole een belangrijk punt van aandacht geworden. Om betrouwbare en zinvolle analyseresultaten te garanderen, is het homogeniseren van monsters voorafgaand aan de analyse een belangrijke stap.

Retsch biedt een reeks verschillende laboratoriummolens voor een efficiënte monstervoorbereiding die niet van invloed zijn op de analyse en derhalve zeer geschikt zijn voor deze taak.

 

Verder-Scientific Benelux

www.verder-scientific.com

www.retsch.com

BLIKVANGERS

CONTACT

ABONNEMENT