Test sul campo della Cannabis: superare la disomogeneità chimica della pianta per risultati accurati sulla sua potenza - Phytolite
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Test sul campo della
Cannabis:
superare la disomogeneità
chimica della pianta per risultati
accurati sulla sua potenza
Contenuto
La sfida della disomogeneità | 3
Test cieco: il problema della campionatura | 4
Spettrometria nel vicino infrarosso | 5
NIRS e la disomogeneità di un singolo fiore | 6
Checklist per l’acquirente sulle verifiche sul campo
per la cannabis | 7
La soluzione del test ibrido | 8
1
Sommario
Testare la potenza della cannabis offre sfide uniche. Innanzitutto, la disomogeneità
dei cannabinoidi presenti in una pianta, tra i diversi ceppi ma anche nello stesso
campione, ostacola l’accuratezza dei controlli sui prodotti e la loro etichettatura.
Un test sulla potenza di un singolo fiore di cannabis non è sufficiente per valutare
gli altri fiori che fanno parte dello stesso raccolto o che provengono dalla stessa
pianta.
I metodi di verifica attuali faticano a trovare un modo pratico e accessibile per
superare la disomogeneità chimica della cannabis.
I test standard del settore tramite la cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC)
sono lenti ed è necessario approntare ingenti somme per l’acquisto dell’attrezzatura
e non sono adatti alle esigenze dei coltivatori, dei grossisti o dei consumatori.
Nonostante la cromatografia abbia un valore inestimabile che ben ne giustifica
i molteplici impieghi, non riesce a soddisfare le necessità di un test durante una
transazione all'ingrosso o a rassicurare i consumatori presenti nel punto vendita
sulla potenza effettiva del prodotto. Inoltre, la cromatografia distrugge il campione
di prova, per cui la necessità di avere dei test per il consumatore si imbatte in un
vicolo cieco.
Per fronteggiare pratiche di verifica ingombranti e distruttive, alcuni professionisti
della cannabis stanno passando a metodi spettroscopici che sono più veloci ed
economici. Tuttavia, da soli, l'accuratezza di queste tecnologie è discutibile.
Un metodo ibrido che sta emergendo offre una soluzione ad analisi impraticabili o
altrimenti inaccurata. Confrontando più test spettroscopici da ogni angolazione del
fiore ed affinando la tecnologia con un’analisi per immagini in digitale, i ricercatori
sono giunti ad un metodo accurato per effettuare test che non fossero distruttivi.
Supportata da una solida analitica dei dati e da un’intensiva calibrazione contro la
cromatografia standard del settore, questa nuova tecnologia potrebbe affermarsi
come essere l’ideale per testare i fiori di cannabis.
Siccome per la cannabis legale si prevede una espansione nell’industria a livello
internazionale per 34,1 miliardi di dollari entro il 2021, [Zhang] il test dei principi
attivi diventa sempre più importante. La legittimazione della cannabis come
medicinale richiede una conformità farmaceutica nel dosaggio e la legalizzazione
per uso ricreativo richiede un'etichettatura simile a quella usata per gli alcolici
e tabacco. Poter effettuare una verifica accurata è ugualmente importante per
i coltivatori, per i grossisti e per gli altri addetti della filiera. Le aziende devono
conoscere la qualità (cioè la composizione chimica) del raccolto che stanno
acquistando per evitare di incappare in rischi importanti. Invece i rivenditori
devono raggruppare il raccolto correttamente per garantire che i clienti ricevano
la potenza richiesta considerando il fatto che i consumatori desiderano essere
rassicurati sulla veridicità del prodotto che stanno per consumare. Tuttavia,
la necessità di testare la cannabis con precisione e in modo rapido presenta
innumerevoli sfide.
2
La sfida della disomogeneità
Rispetto ad altri prodotti farmaceutici ed alimentari, è difficile testare la potenza
della cannabis sativa. Questo è dovuto in parte al fatto che il contenuto dei
cannabinoidi della pianta varia di molto [Potter].
Nella cannabis, la disomogeneità chimica si verifica:
• Nei ceppi e tra ceppi [Royal Seeds]
• nei raccolti dello stesso ceppo [Figura 1]
• nelle singole piante dello stesso raccolto [Potter]
• nei fiori della stessa pianta [Namdar]
• ...e anche nelle varie parti dei singoli fiori [Wilks]
La causa della disomogeneità è triplice. Attraverso decenni di orticoltura della
cannabis, i coltivatori hanno coltivato le piante per migliorarne le caratteristiche
desiderate e ridurre così la vulnerabilità dei raccolti. Tali manipolazioni nelle
varietà della pianta hanno portato alla manifestazione di composizioni superiori
o inferiori di tetraidrocannabinolo (THC) e di cannabidiolo (CBD). In secondo
luogo, ogni singolo, in qualsiasi specie animale o vegetale, avrà genotipi (definiti
come materiale genetico che va a determinare la gamma di caratteristiche che
un organismo può assumere) simili ma allo stesso tempi differenti tra loro. Nella
gamma di possibilità di genotipo specifiche del ceppo, le condizioni ambientali
possono determinarne il fenotipo (definito come caratteristiche osservabili
formulate da una singola pianta).
Anche le piante che sono state clonate dalla stessa “madre” dimostreranno tratti
fenotipici basati sulla storia ambientale e, nella stessa selezione di piante che
mostrano tratti fenotipici simili, diversi chemiotipi (definiti come la costituzione
chimica di una singola pianta) possono realizzarsi indipendentemente dalle
caratteristiche facilmente osservabili. Microclimi presenti nelle serre o all’aperto,
problemi al sistema di fertirrigazione, parassiti o anche altri fattori possono
influenzare la potenza da pianta a pianta.
Infine, la disomogeneità chimica dei fiori di cannabis si verifica naturalmente
in base al singolo fiore o alla sua posizione nella struttura stessa della pianta.
In genere, i coltivatori osservano, come documentato nelle loro ricerche, che i
fiori più potenti si trovano sulla parte alta della pianta rispetto a quella bassa.
La vicinanza alla sorgente di luce gioca un ruolo superficiale nel determinare la
potenza dei singoli fiori [Namdar] per cui la variabilità nella potenza della pianta è
inevitabile.
3
Test cieco: il problema della campionatura
Le parti coinvolte nell’industria si stanno imbattendo in un problema critico, che elude anche la tecnologia per i test a
livello mondiale:
In un ampio raccolto di cannabis disomogeneo, quali fiori bisogna testare?
Alcuni esperti credono che selezionare i campioni in modo impreciso e l’improprio raggruppamento dei raccolti siano
la causa dei gradi di potenza erroneamente etichettati che variano fino al 75% da quelli reali. [T&T Magazione] Per
i consumatori con problemi di salute che fanno affidamento sulla cannabis come medicinale, tali irregolarità sono
chiaramente inaccettabili.
[Figura 1: Variazione della potenza in 54 ceppi testati con l’HPLC da GemmaCert Ltd.]
Per trovare soluzioni al problema della disomogeneità, durante i test in campo, bisognerebbe considerare come le
autorità regolatrici governativi e i laboratori affrontano tale problema. Sebbene i loro metodi
elaborati di cromatografia non siano fattibili nei test transazionali, il loro approccio alla Tramite l'HPLC, più
fiori vengono macinati
campionatura fa luce su come mitigare la disomogeneità sul campo. Gli attuali metodi di insieme e la miscela
test stimano una potenza nella media con campionatura ampia e casuale dei raccolti. Alcune è presunta essere più
omogenea.
giurisdizioni richiedono una selezione casuale dei fiori per un totale del 0,7% del peso
complessivo. [CA regs] I fiori vengono selezionati dalla parte alta, centrale ed inferiore del lotto
per garantire un campione rappresentativo ma casuale. In seguito, i fiori campionati vengono macinati insieme e la
miscela viene considerata omogenea. Però, come notatosi dalle fonti, i tricomi ghiandolari [Sexton] [Rigdon], ovvero
la parte più potente della pianta, possono cadere attraverso il meccanismo di macinazione o depositarsi sul fondo della
miscela. Testare la cannabis presenta sfide anche per l’HPLC.
L’HPLC non è praticabile nei test sul campo perché:
• Si richiede un'apparecchiatura grande e costosa.
• Tecnici altamente qualificati devono svolgere tale lavoro ed interpretarne i risultati.
• Vengono utilizzati solventi pericolosi nella preparazione dei vari campioni che
richiedono un protocollo di smaltimento speciale.
• Un singolo test richiede 30-45 minuti.
• Il campione viene distrutto.
L’HPLC non è una soluzione fattibile per i test sul campo ma il metodo di combinare più campioni offre delucidazioni
per una soluzione sulla disomogeneità da fiore a fiore. Di fronte alla necessità di dover testare i raccolti disomogenei,
l'industria alimentare si è rivolta per alcune applicazioni a metodi di test rapidi e spettroscopici. Ma per la cannabis, le
variazioni chimiche all'interno di un singolo fiore richiedono un approccio più raffinato.
4
Spettrometria nel vicino infrarosso
La spettrometria nel vicino infrarosso (NIRS) è una forma spettroscopica impiegata nei test: utilizza lo spettro luminoso
per valutare il contenuto chimico del campione adoperato nel test. Emettendo particolari onde di luce sul soggetto e
rilevando l’intensità della lunghezza d'onda che rimbalza indietro, gli spettrometri stimano il contenuto chimico di un
campione senza alterarlo. Per testare raccolti costosi, questa tecnica non distruttiva è davvero preziosa!
Il NIRS non è preciso quanto la cromatografia. Per ogni singolo test, l’HPLC è senza dubbio più accurato. Tuttavia,
il NIRS è appropriato per varie applicazioni ed è inoltre approvato dalla US Food and Drug Administration per le
procedure mediche, [Scheeren] test farmaceutici e [Morisseau] alimentari. [Osborne]
Il NIRS è stato implementato per analizzare i raccolti disomogenei calcolando la media dei risultati tra i diversi
campioni. Poiché grazie al NIRS i test richiedono solo 60 secondi (invece di 45 minuti), l'approccio “confronto e
media” sembra funzionare. Per i materiali di foraggiamento come il fieno, campionare 20 esemplari ha permesso agli
agricoltori di superare la disomogeneità del raccolto per trovare un soddisfacentemente accurato profilo di principi
attivi. [Putnam]
Affinché il NIRS sia effettuabile per la quantificazione di una determinata sostanza chimica, gli ingegneri spettroscopici
devono calibrare attentamente l'attrezzatura per la sostanza chimica di interesse. Per garantire risultati accurati, gli
scienziati correlano ripetutamente i risultati della lunghezza d'onda/intensità dello spettrometro con tecnologie di alto
livello come l'HPLC. Maggiore è il numero di correlazioni con l’HPLC, migliore saranno i risultati del NIRS. [Agenzia
medica europea]
Poiché i cannabinoidi sono un nuovo oggetto di analisi per il NIRS. il numero di correlazioni e calibrazioni rispetto ai
risultati dell’HPLC sono scarsi. Molte delle unità di cannabis specifiche al NIRS, disponibili ora sul mercato, non sono
sufficientemente correlate all’HPLC e senza un ampio database di algoritmi specifici per i cannabinoidi, l'accuratezza ne
soffre.
Benefici della spettrometria nel Svantaggi della spettrometria nel
vicino infrarosso vicino infrarosso
• Durata del test di 60-90 secondi • Minor precisione rispetto all'HPLC
• Non distruttivo • Correlazione di riferimento intensiva
specifica della sostanza contro l’HPLC
• È necessaria una formazione minima
• Superficie di analisi limitata
• Nessun solvente o apparecchiatura
monouso • Le tecnologie esistenti richiedono ancora
campioni macinati o frantumati
Tuttavia, la questione chiave che affligge la tecnologia della cannabis del NIRS, non è una mancanza inerente
al potenziale di precisione ma è il modo in cui uno spettrometro legge il campione, il cui problema deriva dalla
disomogeneità della cannabis. Poiché solo pochi millimetri quadrati vengono esposti alla fonte di luce durante i processi
di verifica e poiché la distribuzione tricromica sul fiore è irregolare, gli attuali test del NIRS faticano a raggiungere
l’ambita precisione.
5
NIRS e la disomogeneità di un singolo fiore
Un'ampia ricerca della GemmaCert
Ltd. ha documentato il problema della
disomogeneità del singolo fiore e,
similmente ad altre ricerche riguardo alla
disomogeneità dei fiori [Wilks], i risultati
mostrano significative variazioni della
potenza all'interno del materiale di un
singolo fiore di cannabis.
Per approfondire ulteriormente la nostra
comprensione delle potenziali soluzioni alla
disomogeneità, gli scienziati di GemmaCert
hanno diviso una ventina di fiori di
cannabis, a seconda delle dimensioni, [Figura 2: Variazione della potenza del THC di 20 fiori testata con l’HPLC da GemmaCert Ltd.]
in tre o sei parti. Successivamente ogni
partizione di fiori è stata sottoposta a test
di potenza per THC e CBD tramite le
tecniche standard HPLC del settore. Sono
state osservate grandi variazioni all'interno
del fiore, con alcune differenze pari a
più o meno il 25% della potenza media.
Questa ricerca mostra che, poiché le unità
del NIRS testano solo una piccola area di
meri millimetri quadrati, i risultati rispetto
alla variazione della potenza dei singoli
fiori potrebbero essere distorti in modo
significativo.
Un compromesso potrebbe essere quello di
testare un singolo campione più volte con
[Figura 3: Variazione della potenza del CBD di 17 fiori testata con l’HPLC da GemmaCert Ltd.]
il NIRS per ottenere un risultato medio.
Possibilmente, come nelle altre industrie
alimentari, questo potrebbe portare al
superamento delle variazioni di potenza
del campione. Eseguire diversi test su
diverse aree del soggetto sarebbe comunque
più veloce rispetto ai test dell’HPLC e,
supponendo di avere un'adeguata libreria di
risultati correlati all’HPLC, migliorarne così
l'accuratezza a livelli accettabili. Tuttavia,
ulteriori ricerche e sviluppi hanno portato
alla luce nuove tecniche. Incorporando le
tecnologie di supporto, il test NIRS per la
cannabis può essere più preciso e più veloce,
senza alterare il materiale di verifica.
6Checklist per l’acquirente sulle verifiche sul campo
per la cannabis
Test non distruttivi che lasciano intatti i campioni.
Precisione verificata sia per il THC che per il CBD.
In solo pochi minuti rispetto a quasi un’ora.
Preparazione minima del campione senza uso di solventi.
Formazione minima necessaria per gli operatori.
Niente costi continuativi per apparecchiature monouso.
Facile integrazione con PC e dispositivi wireless.
La soluzione del test ibrido
Il tester GemmaCert è costruito sulla base del test NIRS e dell'approccio
“confronto e media”. Tuttavia, il design proprietario dell'unità GemmaCert
utilizza tecnologie aggiuntive per realizzare appieno i vantaggi del NIRS, evitando
al contempo gli inconvenienti. GemmaCert utilizza il NIRS e la meccanica del
movimento. L'unità GemmaCert effettua misurazioni multiple, in base alle
impostazioni predefinite dall'utente, riflettendo il compromesso tra precisione e
durata. Testando più superfici del campione di singoli fiori, l'unità fornisce un
risultato accurato, di “confronto e media”, ma mantenendo comunque una durata
tra 1 e 3 minuti. Poiché l'accuratezza della tecnologia NIRS dipende in modo
critico dalla distanza del campione dal rilevatore, un'attenta manipolazione di
quest’ultimo non solo migliora l'accuratezza ma favorisce il progresso della scienza
NIRS nel suo insieme.
7GemmaCert utilizza l'analisi visiva
Un esame semplicistico di un fiore di cannabis, anche senza l’uso di un
microscopio o di una lente d'ingrandimento, può rivelare una distribuzione
irregolare dei tricromi. Poiché un singolo test NIRS ha accesso solamente ad una
superficie limitata, comprendere la distribuzione dei tricromi e della forma dei
fiori può migliorare i risultati, anche nel caso di un approccio “confronto e media”
avanzato. Un’avanzata analisi delle immagini in digitale aiuta a garantire una
calibrazione ottimale del dispositivo.
GemmaCert utilizza l’analitica dei dati e l'apprendimento
automatico
La tecnologia NIRS è valida solo per la quantità e la qualità delle sue correlazioni
con l’HPLC. Con oltre 2500 fiori correlati ai risultati dell’HPLC, GemmaCert
ha superato di gran lunga la raccolta dati degli altri tester NIRS specifici per la
cannabis. Ciò significa che ciascuna delle molteplici misurazioni effettuate durante
un singolo test ha una precisione tale da essere il leader del settore.
GemmaCert beneficia anche dell'apprendimento automatico. Il software ha base
sul cloud ed analizza la moltitudine di risultati per identificare eventuali dati
periferici. Alla ricerca di un continuo perfezionamento dell'accuratezza, il software
analizza i suoi stessi dati per un miglioramento costante. Successivamente, i
dati riguardanti i risultati del test saranno resi disponibili agli utenti tramite
smartphone o laptop.
Combinando l'avanguardia della metodologia NIRS, l'analisi dell'immagine
visiva, l’estensiva analitica dei dati e l’apprendimento automatico, GemmaCert
[Le immagini qui sopra raffigurano la offre una soluzione ai test che è più della somma delle sue parti.
distribuzione disomogenea del tricoma:
L’immagine in alto raffigura il fiore Per maggiori informazioni su GemmaCert e su come le tecnologie possono
Quella centrale identifica i tricomi portare benefici alla vostra azienda, visitate www.gemmacert.com o inviate
E quella in basso definisce i tricomi
un’e-mail a info@gemmacert.com
identificati in una mappa di densità]
8Biografia aziendale
GemmaCert è una società di biotecnologie con sede in Israele
dal 2015, il suo obiettivo è diventare il leader di mercato nella
composizione e nell'analisi della potenza delle piante medicinali,
a cominciare dalla cannabis. L'abile team di chimici, biologi
molecolari, biotecnologi, scienziati e programmatori di GemmaCert
lavorano instancabilmente per far avanzare le soluzioni analitiche
della cannabis. A lungo termine, la tecnologia rivoluzionaria
di GemmaCert consentirà a pazienti e medici di correlare la
composizione della cannabis con condizioni di salute specifiche,
migliorando significativamente il trattamento terapeutico della
cannabis e trasformando l'industria della cannabis medica.
Indirizzo
Indirizzo postale: 8 Hamasger Street, P.O.Box 4377, Ra’anana Israel
Web: www.gemmacert.com
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GemmaCert è un marchio di GemmaCert Ltd.
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materiale. I prodotti GemmaCert sono protetti dalle leggi sul
copyright degli Stati Uniti e internazionali.
9Fonti
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