Analisi di cannabinoidi e terpeni: cosa facciamo nel laboratorio di Dinafem Seeds III

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Jásminka - 03/09/2019
4 min.

Come parte della serie di articoli "Cosa facciamo nel laboratorio di Dinafem Seeds", in questo post vi spieghiamo come vengono analizzati cannabinoidi e terpeni nel Dinalab.
In articoli passati, abbiamo già spiegato come lo scopo del lavoro scientifico che svolgono i tecnici di Dinafem sia quello di conoscere in modo oggettivo i composti attivi delle piante coinvolte nei nostri processi di breeding e delle genetiche i cui semi commercializziamo. Oggi invece ci interesseremo al modo in cui vengono ottenuti tali dati.
Cosa succede all’interno dei gascromatografi e dei cromatografi liquidi? Quali sono i meccanismi impiegati da queste machine per fornire dati così rilevanti per il processo decisionale della creazione di nuove varietà? In quale modo utilizzano i tecnici i campioni di cannabis per assicurarsi che i risultati siano precisi?
I tecnici di Dinafem Seeds, Oier e Pierre Antoine, ci danno tutte le risposte.

Quali cannabinoidi contiene ogni genetica di cannabis, in quale concentrazione si trova ognuno di questi principi attivi in grado di interagire con il sistema endocannabinoide umano, quali sono gli aromi più marcati di una determinata varietà o in quali quantità sono contenuti questi terpeni sono alcune delle domande relative alle caratteristiche intrinseche delle varietà di cannabis che non si possono rispondere avvalendosi dei sensi. Infatti, soltanto attraverso macchine specifiche tarate accuratamente da esperti per l'ottenimento di dati rilevanti è possibile conoscere di cosa si compone esattamente una determinata varietà di cannabis e le implicazioni a ciò legate.

Le piante di cannabis contengono circa 500 composti attivi, dei quali almeno 113 sono cannabinoidi. Così, la principale attività del laboratorio di Dinafem è quella di individuare quali di queste sostanze e in quali concentrazioni presenta ogni varietà. Oltre a ciò, i tecnici analizzano anche i tipi e le concentrazioni di terpeni, i composti responsabili dell'aroma della cannabis. Di questi 500 composti, nel Dinalab vengono analizzati una decina di cannabinoidi e circa 40 terpeni: i più rilevanti e quelli contenuti in maggiori quantità. Conoscere i livelli di questi due composti è importante perché sono proprio essi a determinare l'effetto della cannabis attraverso la loro interazione con l'organismo tramite il sistema endocannabinoide. Qui va ricordato che i cannabinoidi non sono gli unici responsabili delle sensazioni prodotte dalla marijuana, le quali vengono infatti alterate dall'interazione con i terpeni. Così, due varietà con lo stesso profilo di cannabinoidi ma con combinazioni diverse di terpeni possono avere effetti ben differenti sull'organismo.

Una volta raccolti i campioni rappresentativi dalle coltivazioni, i tecnici Oier e Pierre Antoine li sottopongono a trattamento e li utilizzano per analizzare le varie genetiche. Ecco come.

Taratura dei cromatografi

Il primo passo per poter analizzare i cannabinoidi e i terpeni è la taratura delle macchine in cui vengono effettuate le analisi, un processo consistente nel definire l'equivalente di un milligrammo di THC o CBD, tra le altre sostanze, in modo che, avvalendosi di questi parametri o punti di taratura, i cromatografi siano in grado di misurare le concentrazioni dei vari composti. I tecnici inseriscono i dati nei cromatografi attraverso estratti preparati in base a standard commercializzati da aziende chimiche, cioè lavorano con cannabinoidi purificati e pesati in concentrazioni esatte che gli permettono di raggiungere un'assoluta accuratezza. Partendo da questi estratti, Oier e Pierre Antoine preparano diverse diluizioni per ognuno dei composti, comprendo l'intero spettro all'interno dei cromatografi.

Taratura cromatografo liquido CBDA — Grafico della taratura del cromatografo liquido per il CBDA

Insieme alla taratura, i tecnici definiscono i parametri per i controlli di qualità, che in sostanza non sono altro che lo standard in varie concentrazioni. Così, sempre che viene analizzata una sostanza sconosciuta nei cromatografi, viene iniettato anche lo standard di qualità per assicurarsi che la taratura sia quella giusta.

Analisi di cannabinoidi tramite cromatografia liquida

A Dinafem Seeds, i cannabinoidi della cannabis vengono analizzati tramite cromatografia liquida. Come abbiamo spiegato altre volte, i cannabinoidi esistono sotto forma neutra e di acido, cioè presentano una struttura molecolare diversa a seconda della temperatura alla quale vengono sottoposti. Tra i cannabinoidi neutri troviamo esempi come il THC, il CBD o il CBN, i quali diventano THCA, CBDA e CBNA sotto forma di acido. I cannabinoidi neutri non sono altro che cannabinoidi acidi decarbossilati. È per questo che, nella cannabis, i cannabinoidi sono presenti sotto forma di acido, diventando neutri quando si fumano i fiori e le sostanze che contengono vengono sottoposte a combustione.

I cannabinoidi che vengono analizzati nel Dinalab sono gli acidi. "L'analisi degli acidi è l'unico modo per sapere cosa contiene la pianta esattamente", spiega il tecnico di laboratorio Oier. "Il rapporto di conversione da acido a neutro non è del 100%, e quindi analizzare i cannabinoidi sotto forma neutra sarebbe meno preciso. Inoltre, ci consentirebbe di sapere quali cannabinoidi otterranno i fumatori ma non gli utenti di una crema preparata con frammenti non decarbossilati della pianta", aggiunge.

Interno cromatografo liquido — Vista interna del cromatografo liquido

Colonna cromatografo liquido — Colonna del cromatografo liquido

Campioni per cromatografia liquida — Campioni da analizzare tramite cromatografia liquida

Una volta inserite le fiale contenenti i campioni di cannabis diluiti in etanolo, il cromatografo esegue due processi. Il primo consiste nella separazione dei composti nella fiala, che avviene in una colonna di 150 cm all'interno della quale i liquidi vengono sottoposti a pressione. La fase successiva è l'individuazione dei composti già separati: poiché gli elementi da individuare sono stati inseriti nel cromatografo durante la taratura, proiettando una luce su ogni composto si ottengono picchi che, in base alla quantità di luce assorbita, indicano le concentrazioni di cannabinoidi.

Il risultato? Un grafico come questo.

Grafico cannabinoidi — Analisi di cannabinoidi

Analisi di terpeni tramite gascromatografia

Colonna del gascromatografo — Colonna di 30 metri del gascromatografo

I terpeni sono i composti che conferiscono aroma alla cannabis. Ce ne sono di diversi tipi e, a seconda delle concentrazioni e predominanze, ogni varietà presenta dei tratti organolettici e degli effetti che gli sono propri. Essendo composti volatili, i tecnici del laboratorio di Dinafem Seeds ritengono più giusto utilizzare la gascromatografia, perché, come spiegano, "ha più senso analizzare i composti volatili con tecniche di gas". Il grande protagonista di questo metodo è una colonna di 30 metri costituita da una spirale di filo metallico che interagisce con i terpeni.

Una volta inseriti i campioni nel gascromatografo, questi passano dalla colonna spinti da un gas di trasporto. La colonna è alloggiata in un forno all'interno del quale la temperatura sale gradualmente partendo da 60 ºC, e via via che i terpeni entrano in ebollizione, cominciano a percorrere la spirale a velocità diverse in base alla loro composizione, separandosi in funzione delle loro caratteristiche e della loro affinità per la colonna.

Una volta finito il "viaggio", il cromatografo indica, attraverso un grafico come questo, quali tra i terpeni contemplati durante la taratura sono contenuti nel campione e in quali quantità.

Fonti:

Per la redazione di questo articolo, abbiamo intervistato, e accompagnato nel loro lavoro, i tecnici del laboratorio di Dinafem Seeds:

Oier Aizpurua: Laureato in Chimica, Master in Tossicologia e Dottore in Chimica Analitica presso l'Università dei Paesi Baschi. Specializzato nell'analisi e nell'estrazione di cannabinoidi e di terpeni, così come nell'analisi dei metaboliti dei cannabinoidi in campioni biologici.

Pierre Antoine Aulas: Laureato in Scienze Farmaceutiche presso l'Università di Lille, formato in Scienze Botaniche a Manipal (India) e Master in Neurofarmacologia, con particolare attenzione alle formulazioni a base di CBD come terapia per i bambini epilettici in Israele.