Análisis y pruebas de laboratorio de CBD y cannabis

Hay un largo camino desde la planta de cannabis hasta los productos básicos de CBD como aceites, cosméticos, medicamentos o líquidos para vapes de CBD.

La creación de productos de cannabis de alta calidad comienza con una cuidadosa selección de la genética de la planta adecuada para el producto de interés. Por lo general, se tarda entre 10 y 32 semanas desde la plantación de la semilla hasta la cosecha de la planta adulta.

Los canabinoides como el CBD están más concentrados en las flores de la planta. Después de la cosecha, el cáñamo se suele secar y recortar para aislar las flores ricas en CBD.

La extracción de las flores permite el enriquecimiento de canabinoides y terpenos, lo que es necesario para la formulación de muchos productos de CBD.

Existen varias técnicas de extracción de cannabis denominadas por el disolvente utilizado en el proceso. Cada una tiene sus propias ventajas y desventajas y produce extractos de cannabis con características específicas (más detalles en FAQ).

Los métodos de extracción de cannabis más comunes son la extracción con CO₂, la extracción con hidrocarburos y la extracción con etanol. Independientemente del método, el proceso de extracción de cannabis no es totalmente selectivo hacia los cannabinoides y terpenos. Las impurezas más comunes que se encuentran en los extractos son la clorofila, las ceras y los lípidos.

Las impurezas, como las ceras y los lípidos, se eliminan mediante un proceso denominado "winterización". El extracto resultante de la extracción de CO₂ o de hidrocarburos se disuelve en etanol y se enfría, permitiendo que las impurezas se precipiten. La filtración posterior produce una solución etanólica rica en terpenos y cannabinoides, incluido el ácido cannabidiólico (CBDA), precursor del CBD. La winterización no es necesaria en el caso de la extracción con etanol frío.

El calentamiento controlado de la solución rica en CBDA permite la conversión del CBDA en CBD mediante un proceso llamado descarboxilación. Este proceso puede combinarse con la destilación para una mayor purificación.

En un primer paso, el etanol de la winterización se elimina por evaporación, mientras que en un segundo, el residuo se destila. El calentamiento durante la destilación desencadena la descarboxilación, convirtiendo el CBDA en CBD. Posteriormente, el CBD se evapora, se condensa y se recoge para formar el llamado destilado.

Si se requiere CBD puro, el destilado se purifica aún más mediante la cristalización. El destilado se disuelve en un disolvente de hidrocarburos como el butano o el pentano. El CBD se cristaliza a partir de esta solución al enfriarse. El producto resultante se llama aislado.

Si es necesario medir el contenido explícito de agua, La valoración de Karl Fischer (KF) es el método de elección. Esta técnica se basa en una reacción química específica que es altamente selectiva al agua. Los valores medidos son sistemáticamente inferiores a los obtenidos con los analizadores de humedad, ya que no se registran otros volátiles.

METTLER TOLEDO cuenta con décadas de experiencia en la determinación de agua KF y ofrece opciones adaptadas a cada necesidad. Modelos de valoradores KF como el Compact C30S o el El compacto V30S puede utilizarse en modo autónomo o combinarse con un Cambiadores InMotion KF para un análisis totalmente automatizado.

Para medir el contenido de humedad de los productos de cannabis, METTLER TOLEDO ofrece analizadores de humedad como el Analizador de humedad halógeno HX204.

A diferencia de los valoradores KF, los analizadores de humedad halógenos no requieren productos químicos ni instrumentación compleja. Constan de una unidad de pesaje y una unidad de calentamiento halógena. Se coloca una muestra en el platillo de la muestra y se seca bajo temperaturas controladas con precisión. La pérdida de peso en el secado (LOD) se mide en el tiempo y el contenido de humedad se calcula automáticamente.

Los procesos químicos inducidos por el calor que influyen en el peso de la muestra, por ejemplo la descarboxilación de los cannabinoides, son una fuente potencial de error. Referir el análisis de humedad a la valoración KF permite corregir la pérdida de peso causada por cualquier cosa que no sea la evaporación del agua.

El contenido de agua y humedad también es accesible mediante análisis termogravimétrico (TGA). A diferencia de los hornos de secado y los analizadores de humedad halógenos, las mediciones TGA autónomas requieren mucha menos muestra. Además, la posibilidad de realizar análisis a presión reducida puede limitar la necesidad de calentamiento, lo que ayuda a evitar la descomposición de las muestras sensibles al calor.

Un instrumento TGA puede acoplarse a un sistema de análisis de gases evolucionado, como un espectrómetro de masas o un micro GC/MS, para permitir la distinción del agua de otras sustancias volátiles o productos de descomposición. El TGA/DSC 3+ permite realizar análisis termogravimétricos precisos y fiables.

La medición de la densidad de un extracto permite la correcta formulación del producto. Cuanto más exacto sea el valor, más precisa será la dilución del extracto con un material portador. Esto puede aumentar la calidad del producto y reducir los costes de producción.

Como la mayoría de los extractos son muy viscosos, son difíciles de manipular, lo que dificulta las mediciones de densidad. Con los automuestreadores calefactados de METTLER TOLEDO SC1H y SC30H, es posible disminuir la viscosidad de la muestra, lo que permite un análisis seguro, preciso, repetible y automatizado de los extractos de cannabis.

Muchos laboratorios de extracción de cannabis reutilizan los disolventes de extracción por razones tanto económicas como ecológicas. Los densímetros de METTLER TOLEDO, como el densito permiten el control de calidad de los disolventes recuperados del proceso de extracción y un Disp-X dispensador de botella grande puede ayudar a medir cantidades específicas de líquidos para diversas tareas.

Alternativamente, las mediciones del índice de refracción utilizando, por ejemplo, el refractómetro Easy R40 también permiten realizar pruebas de pureza de los disolventes recuperados. La medición de la densidad o del índice de refracción permite determinar el contenido de agua u otras impurezas del disolvente.

Muchos productos de consumo que contienen CBD, como cremas, aceites, lociones o e-líquidos (líquidos para cigarrillos electrónicos) de CBD, se someten rutinariamente a mediciones de densidad o índice de refracción como parte del proceso de control de calidad. El compacto y preciso densímetro digital Easy D40 y el refractómetro Easy R40 permiten realizar mediciones fácilmente. Un adaptador de jeringa especialmente diseñado para la carga de densímetros permite el análisis directo de muestras de CBD pastosas y viscosas.

El índice de peróxido es un importante parámetro de calidad para los aceites y las grasas. La luz, la temperatura, el oxígeno, el agua y las enzimas son responsables del deterioro del aceite o la grasa. El índice de peróxido indica la rancidez oxidativa de los aceites, es decir, el grado de oxidación sufrido por la muestra. Se expresa en miliequivalentes de oxígeno por 1000 g de aceite. El valor de peróxido es accesible mediante una valoración yodométrica de la muestra utilizando tiosulfato como valorante.

METTLER TOLEDO ofrece soluciones bien establecidas como el valorador automático G20S con un DMi140-SC combinado con un electrodo de anillo de platino para una determinación cómoda y precisa del valor de peróxido.

Durante el almacenamiento, el procesamiento o el calentamiento de aceites y grasas, pueden formarse ácidos grasos libres (AGL) debido a reacciones de hidrólisis. El contenido de AGL se define como el peso de ácido oleico, o -según el tipo de aceite- de ácido láurico o palmítico en 100 g de muestra. Se determina mediante una valoración no acuosa con hidróxido de potasio etanólico como valorante. La valoración puede llevarse a cabo cómodamente con un titulador G20S  de METTLER TOLEDO con un Electrodo de vidrio de pH combinado DGi113-SC para disolventes no acuosos. Tenga en cuenta que el análisis podría verse comprometido si el CBDA está presente en la muestra, ya que el CBDA contiene una fracción de ácido carboxílico.

El índice de yodo de un aceite es la masa de yodo en gramos que se consume cuando se añade a 100 g de aceite. Dado que el yodo es muy reactivo frente a las cadenas grasas insaturadas, el conocimiento del número de yodo permite determinar el nivel de insaturación de un aceite. El índice de yodo se determina mediante una valoración yodométrica. Puede realizarse de forma rápida y precisa con un METTLER TOLEDO G20S y un Electrodo de anillo de platino DMi140-SC.

El valor de saponificación del aceite de cannabis está relacionado con la longitud media de la cadena de los ácidos grasos contenidos en el aceite. Cuanto mayor sea el valor, menor será la longitud media de los ácidos grasos. El valor de saponificación se obtiene por retrovaloración del exceso de hidróxido de potasio con ácido clorhídrico tras la saponificación de las grasas a alta temperatura. Se puede evaluar con precisión utilizando un valorador G20S de METTLER TOLEDO con un electrodo de vidrio de pH combinado DGi 115-SC. Una vez más, el análisis podría verse comprometido si hay ácidos grasos libres o CBDA en la muestra, ya que estos compuestos contienen una fracción de ácido carboxílico.

La valoración volumétrica de Karl-Fischer puede utilizarse para evaluar el contenido de agua del aceite de cannabis. La muestra se disuelve en una mezcla de disolventes metanol/cloroformo para una disolución óptima. La valoración puede realizarse de forma rápida y fiable con un valorador compacto V30S de METTLER TOLEDO utilizando un doble electrodo de platino DM143-SC.

Los residuos de plaguicidas en los productos de cannabis suponen un riesgo para la salud del consumidor. Se determinan mediante cromatografía líquida o de gases en combinación con espectrometría de masas (LC-MS, GC-MS). Se necesitan soluciones estándar precisas para calificar y cuantificar más de 100 residuos de plaguicidas diferentes.

Las plantas de cannabis pueden absorber metales pesados del suelo contaminado. Algunos ejemplos típicos que son problemáticos para la salud humana son el plomo, el mercurio, el arsénico y el cadmio. Los métodos analíticos habituales para el análisis de metales traza incluyen la espectroscopia de absorción atómica (AAS), la espectroscopia de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS).

Las micotoxinas son metabolitos producidos por levaduras o mohos. Dado que pueden ser perjudiciales para los seres humanos, los cribados de micotoxinas se realizan de forma rutinaria con la ayuda de la cromatografía de gases (GC) y la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

La potencia de los cannabinoides debe determinarse para que los consumidores puedan dosificar correctamente la cantidad de cannabis medicinal administrada. Las pruebas de potencia del cannabis suelen realizarse mediante cromatografía de gases (GC) y cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC).

Los residuos de disolventes que quedan tras la extracción o el procesamiento de cannabinoides suponen un riesgo para la salud humana. Tanto los extractos como los productos, se analizan en busca de residuos de disolventes mediante cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID) o cromatografía de gases de espacio de cabeza acoplada a un espectrómetro de masas (HS-GC-MS).

Los terpenos son compuestos orgánicos responsables de la fragancia única del cannabis. Estos compuestos también se están estudiando en el contexto de los beneficios médicos que proporciona la planta de cannabis. Los perfiles de terpenos, que se obtienen de forma rutinaria mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS) en combinación con perfiles de cannabinoides, pueden utilizarse para determinar la cepa de la planta de cannabis.

EasyMax, OptiMax, Calorímetros de reacción RC1 y RX-10 proporcionan un control y un registro precisos de los parámetros del proceso las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluyendo la captura de las entalpías de cristalización para que los científicos puedan identificar con seguridad los Parámetros Críticos del Proceso (CPP).

Una herramienta de imagen basada en la sonda con análisis de imagen captura imágenes de alta resolución y calcula las distribuciones de tamaño de los cristales, las partículas y las gotas tal y como existen naturalmente en el proceso.

La impresión digital del mecanismo de partículas, altamente robusta, a través del tamaño y el recuento de partículas, acelera el escalado exitoso desde el laboratorio hasta la báscula de planta con clasificación ATEX.

Espectroscopia Raman in-situ proporciona información molecular y estructural para ayudar a los científicos a entender los complejos paisajes polimórficos y seleccionar los parámetros del proceso para conseguir la forma cristalina deseada de forma consistente.

Espectroscopia FTIR en tiempo real, proporciona información clave para los niveles de concentración y sobresaturación, la anchura de la zona metaestable, la cinética de desupersaturación y el punto final de cristalización, de modo que los procesos de cristalización pueden ejecutarse repetidamente hasta alcanzar el punto final deseado en cada ocasión.

Esta robusta plataforma permite la interoperabilidad entre las herramientas PAT para que todas las sondas y reactores puedan comunicarse entre sí y la información analítica resultante (tamaño, forma, supersaturación, etc.) se convierte en un útil parámetro de control del proceso.