Comment l’analyse des cannabinoïdes est-elle effectuée ?

Analyse des cannabinoïdes

Vous êtes-vous déjà demandé comment sont déterminés les taux de CBD, de THC et d’autres cannabinoïdes dans la marijuana ou les huiles de CBD ? Dans cet article, nous expliquerons la science qui sous-tend les méthodes permettant de quantifier les cannabinoïdes, telles que la chromatographie en phase gazeuse, la CLHP et la spectrométrie de masse, et la manière dont ces techniques sont utilisées conjointement pour analyser les composants du cannabis.

Introduction à l’analyse des cannabinoïdes

L’analyse des cannabinoïdes est utilisée à diverses fins, tant thérapeutiques que réglementaires. Son objectif premier est de déterminer la puissance et la qualité des produits du cannabis, mais il peut également être utilisé pour classer légalement un échantillon comme étant du “chanvre” ou de la “marijuana” en fonction de sa teneur en THC. Il s’agit donc d’un outil très utile pour les consommateurs et les professionnels de l’industrie du cannabis.

Que sont les cannabinoïdes et comment sont-ils produits dans la plante ?

Les cannabinoïdes sont une classe de composés chimiques que l’on trouve principalement dans le Cannabis sativa . Ceux-ci se forment dans les trichomes, de très petites structures glandulaires que l’on trouve principalement dans les fleurs de cannabis des plantes femelles, mieux connues sous le nom de “bourgeons de marijuana” (marijuana buds). bourgeons de marijuana .

Les cannabinoïdes ont la particularité d’être produits par la plante sous leur forme acide, exprimée par un “A” à la fin de l’acronyme. C’est pourquoi certains des composés acides les plus connus sont l’acide Δ-9-tétrahydrocannabinol (THCA) et l’acide cannabidiolique (CBDA).

Lorsque les cannabinoïdes sont chauffés, ils se transforment en formes neutres, les cannabinoïdes que nous connaissons tous ou les plus populaires, comme le le tétrahydrocannabinol (THC) y le cannabidiol ( CBD ). Cela se produit avec le réchauffement, car le dioxyde de carbone(CO2) est perdu dans le cadre d’un processus appelé décarboxylation .

Ces formes acides et neutres des cannabinoïdes peuvent être mesurées de différentes manières.

Comprendre la chromatographie : un outil clé dans l’analyse des cannabinoïdes

Qu’est-ce que la chromatographie ?

La chromatographie est l’une des méthodes les plus courantes pour mesurer les cannabinoïdes sous leurs formes acides et neutres. La chromatographie est une technique de séparation, réalisée en laboratoire avec un équipement spécialisé, qui permet d’isoler les analytes ou les composés chimiques d’un échantillon afin de les identifier.

Pour mieux comprendre, on peut imaginer la chromatographie comme une course. La“piste” est la phase stationnaire, qui ne bouge pas et à travers laquelle passe le mélange que l’on veut analyser. Les“coureurs” sont la phase mobile, qui se déplace le long de la piste ou de la phase stationnaire. Les substances cannabinoïdes, comme les coureurs, se déplacent différemment en fonction de leurs propriétés physiques: certaines adhèrent davantage à l’état stationnaire et se déplacent plus lentement, se séparant de celles qui se déplacent plus rapidement(temps de rétention différent). Il en va de même pour la simulation de la course : au fur et à mesure que les coureurs avancent sur la piste, ils sont séparés en fonction de leur condition physique.

Fonctionnement de la chromatographie

  1. Préparation de l’échantillon: toute chromatographie commence par un mélange, qui sera la phase mobile. Il est composé d’un fluide solvant (qui peut être liquide ou gazeux) et, dans le cas de la marijuana, le mélange sera composé de fleurs de cannabis, de l’huile d’olive et de l’huile d’olive. Huile de CBDNous pouvons identifier et quantifier les cannabinoïdes, qui dans ce cas sont appelés cannabinoïdes, et nous pouvons également identifier et quantifier les cannabinoïdes qui sont présents dans les cannabinoïdes. analytes. Ces analytes sont les composants à analyser, les composés qui sont séparés et mesurés au cours de la chromatographie. (La même technique est utilisée pour identifier les terpènes, les flavonoïdes et d’autres composés, mais ce sujet fera l’objet d’un autre article).
  2. Injection: L’échantillon circule sous pression dans une colonne constituée d’un matériau solide ou semi-solide(phase stationnaire).
  3. Séparation: chacun des composants de l’échantillon diffère en termes de débit, de taille et de polarité, ce qui entraîne une séparation lors de leur passage dans la colonne (certains adhèrent plus que d’autres).
  4. Détection: lorsque les composants séparés quittent la colonne, ils passent par un détecteur qui enregistre la quantité de chacun d’entre eux. Cela se fait généralement en mesurant la quantité de lumière ultraviolette que chaque composant absorbe.
  5. Analyse des données: Les composants séparés sont détectés et enregistrés sur un ordinateur, qui génère un graphique appelé chromatogramme, dont l’interprétation permet d’identifier et de quantifier avec précision les différents cannabinoïdes présents.
Chromatographie en phase gazeuse, schéma
Chromatographie en phase gazeuse, schéma

Chromatographie en phase gazeuse : Analyse des cannabinoïdes sous leur forme neutre

La chromatographie en phase gazeuse (CPG) utilise un gaz comme phase mobile et la séparation s’effectue dans une colonne, qui peut être un tube capillaire. Dans cette technique, il est nécessaire d’utiliser des réchauffeurs pour obtenir un échantillon uniforme le long de la colonne capillaire.

La chromatographie en phase gazeuse ne peut mesurer les cannabinoïdes que sous leur forme neutre.

Comme l’échantillon doit être chauffé, la GC induit une décarboxylation des cannabinoïdes en leur forme acide. Par conséquent, lors de l’évaluation des cannabinoïdes par cette technique, seuls les cannabinoïdes neutres peuvent être évalués, car la chaleur décarboxyle les formes acides. C’est peut-être l’un des inconvénients de la chromatographie en phase gazeuse.

Chromatographie liquide à haute performance (CLHP) : mesure des cannabinoïdes sous forme acide et neutre

La chromatographie liquide utilise une phase mobile liquide, une colonne pouvant également être utilisée. Dans l’industrie du cannabis, l’une des techniques les plus couramment utilisées est la chromatographie liquide à haute performance (CLHP), où de très petites particules sont emballées à haute pression.

Contrairement à la chromatographie en phase gazeuse, la chromatographie en phase liquide ne nécessite pas de chauffer le mélange et peut donc être utilisée pour mesurer la concentration de différents cannabinoïdes, tels que le CBD et le THC, même sous leur forme acide. C’est donc la méthode d’essai de choix pour les produits du cannabis.

Dans la CLHP, des pompes sont utilisées pour faire passer ce liquide sous pression (solvant) contenant le mélange à analyser à travers la colonne CLHP. Le débit de chacun des composants de l’échantillon diffère, ce qui entraîne une séparation au cours du passage dans la colonne.

Interprétation des résultats de l’analyse des cannabinoïdes par HPLC

La figure ci-dessous montre le résultat d’une analyse de cannabinoïdes par CLHP [1]. Ce type de graphique, appelé chromatogrammemontre le temps sur l’axe X et l’intensité du signal du détecteur sur l’axe Y. Chaque pic du graphique représente un composant différent de l’échantillon, et l’aire sous le pic peut être utilisée pour déterminer la quantité de ce composant dans l’échantillon.

L’axe X (axe horizontal) indique le temps de séparation pour chacun des analytes, l’unité étant donc la minute. Comme vous pouvez le constater, chacun des analytes, qui dans ce cas sont des cannabinoïdes, diffère par le temps (le nombre de minutes) qu’il met à passer à travers la phase liquide.

L’axe Y (axe vertical) représente l’intensité du signal, une mesure de l’absorbance dont l’unité est l’unité d’absorbance ( UA) et qui quantifie la quantité de l’analyte. Cette mesure est basée sur la quantité d’absorption de lumière, c’est-à-dire la quantité de lumière absorbée par chacun des analytes. Plus le pic est élevé sur l’axe des ordonnées, plus l’intensité est forte, et donc plus l’analyte est présent dans l’échantillon et plus son aire sous la courbe est importante. Dans la figure ci-dessous, l’unité sur l’axe Y est le mAU (milli-Absorbance Units), qui correspond à un millième de l’unité d’absorbance.

Chacun des cannabinoïdes a un temps de rétention particulier, ce qui permet de les différencier dans une chromatographie. Plus le pic est élevé, plus la concentration de ce cannabinoïde dans l’échantillon est importante..

Ensuite, le résultat de la chromatographie nous indique, à un moment donné (axe X), si un analyte est (ou n’est pas) présent à une intensité particulière (axe X). Y). Dans notre cas, chaque cannabinoïde a un temps de rétention particulier, et plus l’échantillon contient ce cannabinoïde particulier, plus la valeur sur l’axe Y est élevée.

Par conséquent, afin de différencier chacun des cannabinoïdes dans le chromatogramme, il est nécessaire de disposer d’un étalon pour connaître le temps de rétention spécifique de chacun des analytes (cannabinoïdes). L’axe Y est une mesure de fluorescence unique pour chacun des cannabinoïdes, c’est pourquoi vous avez besoin d’une norme, comme guide, pour savoir quel cannabinoïde se trouve sur ce pic particulier.

Exemple de chromatogramme d'un échantillon de cannabis. Analyse des cannabinoïdes
Exemple de chromatogramme d’un échantillon de cannabis. Résultat d’une analyse des cannabinoïdes par HPLC. Figure tirée de l’article de Gul et al [1] montrant les cannabinoïdes dans un échantillon. Chacun des analytes, qui dans ce cas sont des cannabinoïdes, diffère par son temps de rétention. C’est pour cette raison que sur l’axe des X, qui représente le temps et est mesuré en minutes, les cannabinoïdes apparaissent à différents endroits. L’axe des ordonnées, qui indique l’absorbance (unités d’absorbance milli), montre l’intensité et donc la quantité des différents analytes.

Il m’a fallu un certain temps pour comprendre ce que représentent les deux premiers pics de la figure ci-dessus et j’ai dû me renseigner auprès de collègues experts dans le domaine, qui m’ont expliqué que le premier pic, qui n’est pas nommé dans la figure, est produit par l’injection de la phase liquide et correspond aux molécules qui n’interagissent pas dans la colonne, c’est ce qu’on appelle le front de solvant (avant solvants).

Le temps initial avant le pic du front du solvant est le temps nécessaire pour que cette phase mobile traverse la colonne et s’appelle levolume mort.

Le deuxième pic, appelé “I.S” dans la figure, est le pic de l’étalon interne ( IS) qui, dans le cas de l’article, est la 4-androstène-3,17-dione (4-androstène-3,17-dione). Le pic de ce composé chimique dans le chromatogramme sert de référence pour calculer la quantité de cannabinoïdes présents dans l’échantillon.

Spectrométrie de masse (SM) : détermination du poids moléculaire des cannabinoïdes

La spectrométrie de masse (SM) sépare les particules telles que les atomes et les molécules en différenciant leurs rapports charge/masse. Cette technique est utilisée pour déterminer le poids des particules et est un outil analytique qui mesure le rapport entre la masse et la charge(m/z) d’une ou plusieurs molécules présentes dans l’échantillon.

Ces mesures peuvent être utilisées pour calculer le poids moléculaire exact des composants de l’échantillon. La spectrométrie de masse permet d’identifier des composés inconnus en déterminant leur poids moléculaire. Elle est également utilisée pour quantifier des composés connus et déterminer la structure des composés et des molécules présents.

La technique combinée GC-MS : améliorer la précision de la détermination des cannabinoïdes

L’une des techniques les plus utilisées pour la détermination des cannabinoïdes est la combinaison de la chromatographie en phase gazeuse et de la spectrométrie de masse (GC-MS).

Elle combine ensuite la capacité de la chromatographie en phase gazeuse à séparer les composants d’un échantillon et la capacité de la spectrométrie de masse à identifier et à quantifier les composants individuels. Le résultat est très sensible et précis dans la mesure de la quantité et du type de cannabinoïdes présents dans l’échantillon.

En conclusion…

Voici quelques informations de base sur les différentes techniques actuellement utilisées pour mesurer les cannabinoïdes dans l’industrie du cannabis. Si vous avez des lecteurs de chimie, j’aimerais savoir ce que vous pensez de ces informations sur la chimie élémentaire.

Referencias
  1. Gul, W., et al, Determination of 11 cannabinoids in biomass and extracts of different varieties of Cannabis using high-performance liquid chromatography. Journal of AOAC International, 2015. 98(6) : p. 1523-1528.

Dra. Daniela Vergara
Investigadora y catedrática | Especialista en cultivos emergentes y consultora de cannabis

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