Avec la croissance de l'industrie du cannabis et sa légalisation dans de nombreux pays comme le Canada, les Pays-Bas, l'Espagne, etc., ainsi que dans certains États américains comme l'Oregon, la Californie et le Colorado, la quantification des cannabinoïdes tels que le THC et le CBD dans le cannabis est devenue de plus en plus nécessaire. Les techniques d'analyse telles que la chromatographie en phase gazeuse (GC) et la chromatographie liquide haute performance (CLHP) sont très coûteuses, nécessitent une préparation des échantillons, sont longues et peuvent même les détruire. C'est pourquoi la spectroscopie proche infrarouge s'est imposée comme une méthode performante pour contrôler la qualité du cannabis et quantifier le THC, le CBD et d'autres composants en mesurant leurs spectres d'absorption. Des modèles chimiométriques, appelés modèles d'étalonnage, sont développés à partir de ces spectres. Ces modèles d'étalonnage sont appliqués à un ensemble de spectres de validation afin de déterminer la précision de la prédiction. Si cette précision est suffisante, le modèle peut être appliqué à des échantillons inconnus et prédire leur teneur en THC et en CBD.
La figure 1 montre les trichomes de la plante de cannabis qui contiennent un liquide rempli de cannabinoïdes.
Figure 1 : Trichomes dans une plante de cannabis
Cette note technique se concentre sur quatre aspects de la technique proche infrarouge de mesure du cannabis, qui sont les suivants
- Différences entre les méthodes de broyage et de fleurs entières
- Activité de l'eau et teneur en humidité
- Caractéristiques spectrales du cannabis dans le proche infrarouge
- Traitement par lots
Différences entre les méthodes de broyage et de fleurs entières
Pour mesurer les caractéristiques spectrales d'un échantillon de cannabis, on peut le broyer ou le mesurer en fleur entière. Différents types d'instruments permettent ces deux types de mesure. Par exemple, l'analyseur Beacon de Sage Analytics (distribué par Allied Scientific Pro) nécessite que les échantillons soient broyés en poudre fine et placés dans la chambre d'échantillonnage. La figure 2 illustre l'analyseur Beacon.
Figure 2 : L'analyseur Beacon exige que l'échantillon soit broyé
D'autres analyseurs mesurent le THC et le CBD sous forme de fleur. Pour ces analyseurs, la fleur est placée au centre de l'instrument et pivotée. Plusieurs caméras prennent des photos des trichomes, tandis qu'un spectromètre mesure les spectres de réflectance sous différents angles. Le logiciel de l'instrument corrèle les spectres et les images pour obtenir une mesure moyenne du THC/CBD. La figure 3 illustre le spectromètre Gemmacert qui mesure la fleur dans son ensemble1,2.
Figure 3 : Gemmacert mesure la fleur dans son ensemble
Activité de l'eau et teneur en humidité
La teneur en eau d'une plante de cannabis affecte ses conditions de stockage. Une plante de cannabis trop arrosée peut être exposée à des moisissures, et une carence en eau peut entraîner une perte de puissance. Les trichomes deviennent fragiles et se décomposent, entraînant une perte de cannabinoïdes et de terpènes. L'humidité est mesurée en termes d'activité de l'eau par certains instruments qui analysent l'échantillon comme un échantillon de plante sans broyage. Bien que la teneur en eau définisse la quantité d'eau présente dans la plante, l'activité de l'eau définit la façon dont l'eau réagit avec les micro-organismes tels que les moisissures et les bactéries. Plus l'activité de l'eau est élevée, plus les micro-organismes tels que les moisissures, les levures et les bactéries peuvent se développer rapidement, ce qui entraîne des normes d'entreposage plus strictes. Il est alors nécessaire de définir l'activité de l'eau (Aw). L'activité de l'eau est définie comme le rapport entre la pression de vapeur des aliments et celle de l'eau pure.
Activité de l'eau = P / Po
Où P est la pression de vapeur dans les aliments et P0 est la pression de vapeur de l'eau pure.
La pression de l'eau est étroitement liée à la teneur en humidité qui est définie comme
MC = (l - p / l) x 100
Où w est le poids humide, d est le poids des alevins et MC est la teneur en humidité.
Voici la teneur en humidité de certains aliments
| Nourriture | Teneur en humidité | Nourriture | Teneur en humidité |
| Pomme | 84 | Concombres | 96 |
| Orange | 87 | Pomme de terre | 79 |
| Raisins | 81 | Poivre | 92 |
| Fraise | 92 | Bœuf (cru) | 73 |
| Brocoli | 91 | Poulet (cru) | 69 |
Tableau 1 : Activité de l'eau de quelques aliments
Lorsque vous mesurez l'activité de l'eau, vous mesurez en fait l'excès d'eau dans un aliment, assimilable par les micro-organismes. Le tableau 2 classe les différentes activités de l'eau menant à l'émergence de différents micro-organismes.
Tableau 2 : Activité de l'eau et vulnérabilité correspondant aux micro-organismes3
Pour le cannabis, l'activité de l'eau optimale se situe entre 0,6 et 0,85. En dessous de cette valeur, la fleur perdra de sa puissance et les feuilles se briseront. Au-delà, la fleur est vulnérable aux moisissures.
Caractéristiques spectrales du cannabis dans le proche infrarouge
Plusieurs bandes d'importance peuvent être nommées dans les spectres NIR du cannabis4
- Les groupes OH, principalement présents dans l'eau, se manifestent sous forme d'harmoniques et de bandes combinées à 1450 et 1930 nm.
- En ce qui concerne les lipides, leurs bandes associées peuvent être trouvées autour de 1210 nm (deuxième harmonique des vibrations d'étirement), 1730 et 1760 nm (première harmonique des vibrations d'étirement) et autour de 2310 et 2350 nm (combinaison des vibrations d'étirement et de flexion) des groupes fonctionnels -CH2 et -CH3.
- Les bandes observées à 2058 et 2166 nm ont été associées à l'absorption de protéines, tandis que celles observées autour de 2078–2110 nm et 2268 nm sont liées à la teneur en fibres. La bande observée à 1666 nm correspond aux hydrocarbures aromatiques des terpènes du cannabis (première harmonique de l'étirement du CH). Cette bande est plus visible dans les échantillons contenant plus de 4 % de CBD.
Les figures 4 et 5 montrent le spectre d'absorption proche infrarouge du cannabis dans les plages 900-1700 nm et 1350-2150 nm mesuré avec le spectromètre NIRvascan (proposé par Allied Scientific Pro, reportez-vous au lien à la fin de l'article) dans les plages standard et étendue respectivement
Figure 4 : Mesure proche infrarouge du cannabis dans la gamme 900-1700 nm
Figure 5 : Mesure proche infrarouge du cannabis dans la gamme 1 350-2 150 nm
Traitement par lots
Il est toujours utile de caractériser un lot de cannabis tout au long de la chaîne d'approvisionnement, ce qui implique d'estimer ses caractéristiques, comme la moyenne et la variance. Actuellement, ces caractéristiques incluent le THC total, le CBD total et l'activité de l'eau. Il est donc judicieux de quantifier le nombre d'échantillons nécessaires à l'analyse pour caractériser un lot. Outre sa génétique, de nombreux facteurs peuvent influencer la puissance d'une plante. Parmi ceux-ci, on peut citer la fréquence d'arrosage, la température, le type de sol et les nutriments utilisés. Le choix d'une période de l'année peut aussi influencer la puissance de deux cultivars. Un analyseur spectroscopique permet d'analyser plus d'échantillons qu'avec des méthodes analytiques/chimiques de laboratoire. La segmentation d'une récolte en plusieurs lots facilite la production de lots plus homogènes et permet une évaluation moyenne plus précise1.
Allied Scientific Pro propose un analyseur de cannabis proche infrarouge et un spectromètre proche infrarouge fonctionnant dans la plage de 1 350 à 2 150 nm pour l'analyse instantanée de la puissance du cannabis. Pour de plus amples renseignements, veuillez consulter les liens suivants :
https://www.alliedscientificpro . com / nirvascan#models
Références :
- Système et méthode de qualification du matériel végétal, Yarden et al., brevet américain, 10.458,908 B2, 29 octobre 2019
- Test de qualité et de puissance du matériel végétal, Yarden et al., brevet américain, numéro de publication : US/2020/0333242/A1, date de publication : 22 octobre 2020
- https://blog.kett.com/ bid / 362219 / moisture-content - vs -water-activity-use-both-to-optimize-food-safety-and-quality
- Le potentiel de la spectroscopie proche infrarouge pour estimer la teneur en cannabinoïdes de Cannabis sativa L : une étude comparative, C. Sanchez-Carnerero Callado et.al, Talanta 190 (2018).
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