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大麻和近红外光谱
近红外光谱（NIRS）是一种运行成本较低的快速分析技术，适用于对包括工业大麻在内的各种大麻产品进行质量控制和产品筛查，可用于确定大麻干花的大麻素含量及效力。近红外光谱还适用于大麻油、蜡、酊剂和其他制剂的质量控制。
“大麻”是一个总称，它涵盖了三种具有不同精神活性特性的植物：普通大麻、印度大麻和野生大麻 [1]。数千年来，大麻植物一直被用作药物、食物和纤维。大麻植物的花和一些叶子上覆盖着称为“毛状体”的微小晶体状结构，正是这些结构产生了许多其他产品中使用的大麻素。
当这些植物的花被收割和干燥时，就产生了世界上常见的毒品之一。
较为重要、有名的大麻化合物有哪些？
大麻中含有120多种被称为“大麻素”的化合物[1]。每种大麻素的作用尚不全清楚，但专家们对其中的三种化合物有较为深入的了解，分别为：大麻二酚（CBD）、大麻萜酚（CBG）和四氢大麻酚（THC或Delta-9-THC），这三种化合物都有各自的功效和用途[1]：
- CBD。这是一种精神活性大麻素，但它不令人头脑迷糊，也不令人兴奋，这意味着它不会让你“嗨起来”。它通常用于帮助减轻炎症和疼痛。研究人员仍在努力全面了解CBD医疗用途的功效。
- CBG。这种大麻素于1964年头次分离。对CBG的研究仍处于临床前阶段，但现有研究表明，它具有相当大的治疗前景。CBG的性能可能优于那些没有令人头脑迷糊效果的THC，也有证据表明CBG可能具有抗癌、抗抑郁和抗菌作用。
- THC。这是大麻中主要的精神活性化合物。THC是导致大多数人与大麻相关的“嗨起来”的原因。
大麻和工业大麻的合法性
大麻在许多国家是非法的。然而，越来越多的地方开始将其合法化，用于医疗和娱乐用途。工业大麻的THC含量通常较低，其纤维仍在许多地方用于制造纺织品、绳索、生物可降解塑料等产品。
各个国家关于拥有和使用大麻的法律也各不相同。在一些国家，持有任何种类的大麻均属于严重犯罪；在另一些国家，仅允许只含有CBD的产品；很少有国家允许人们使用含有THC的产品，无论是出于医疗还是娱乐目的。
市场上有哪些大麻产品？
除了吸食的典型干花或蜡，合法化大麻可以出现在各种各样的产品中。根据您居住的国家和不同的大麻二酚化合物的合法性，可以有多种选择。下表（不全面）[2]显示了大麻产品市场在过去十年中的演变，使得它在各个地方越来越被接受。
- 大麻油
- 大麻美容护肤产品
- 大麻食品（如，饮料、巧克力、口香糖和其他零食）
- 大麻胶囊
- 大麻狗粮
一种这样的产品，如：CBD油，是先从干大麻花中提取出来，然后用载体油（如，椰子油或大麻籽油，图1）稀释制成的。提取过程有两种合适的选择：乙醇提取或超临界二氧化碳（CO2）提取。
生产大麻胶囊或片剂时，干燥的大麻需在99-104℃下加热10分钟，这一步骤可使原植物材料脱羧，从而使其药效更强。
针对这些加工过程的产品筛查，瑞士万通为磨碎的植物材料（如，原材料测试）和成品油提供了适用性解决方案。近红外光谱分析技术特别适用于使这些产品的质量控制更加高效、更具成本效益。
在本文的剩余部分，先简要概述了近红外光谱，然后介绍了药用大麻行业的应用示例，末尾总结了药用大麻生产商如何通过在其质量控制过程中使用近红外光谱而获益。
近红外光谱技术：简要概述
光与物质间的相互作用是一个众所周知的过程。光谱法中使用的光通常不是由所施加的能量来描述的，在许多情况下是由波长或波数来描述的。
近红外光谱仪（如，瑞士万通DS2500近红外光谱液体分析仪或瑞士万通DS2500近红外光谱固体分析仪）通过测量这种相互作用后生成光谱，如图2所示。近红外光谱对某些官能团（如，-CH、-NH、-OH、-SH）的存在特别敏感，因此，近红外光谱法是一种定量分析大麻及其终端产品化学参数的理想方法，包括：THC、CBD、CBG和水分含量。
所有这些信息都包含在一张近红外光谱中，因此该方法适用于快速多参数分析。
近红外光谱测量模式
测量模式取决于样品类型。透射模式通常用于分析液体（如，大麻油）。在透射过程中（图3b），近红外光穿过样品的同时被样品部分吸收，未被吸收的近红外光到达检测器。
透反射模式通常用于分析霜状物；当只有非常少量的样品时（如，大麻），也使用这种模式。对于透反射（图4b），近红外光穿过样品，然后经漫反射器反射后，再次穿过样品的同时也被样品再次吸收。在分析结束时，未被吸收的近红外光到达检测器。
漫反射模式通常用于分析固体样品（如，干大麻花）。对于漫反射（图5b），近红外光照射样品后，未被吸收的近红外光反射到检测器。
获取如图2所示光谱的过程已经突出了近红外光谱的两大优势——样品测量的简单性和快速性：
- 快速技术——不到一分钟即可获得结果。
- 几乎不需要样品前处理。
- 单个样品成本低——无需任何化学品或溶剂。
- 绿色环保——不产生废弃物。
- 无损技术——珍贵样品在分析后可重复使用。
- 易于操作——没有经验的用户也可快速上手
可阅读我们之前的博客文章，了解关于近红外光谱作为一种辅助技术的更多信息。
近红外光谱作为一种符合ASTM标准的质量控制工具
ASTM E1655（红外多变量定量分析标准规程）是用于确定材料物理或化学特性的红外光谱仪的多变量校准指南，适用于在近红外（NIR）光谱区（约780-2500nm）至中红外（MIR）光谱区（约4000-400cm-1）进行的分析。
近红外光谱在药用大麻质量控制中的应用和参数
药用大麻需经过标准化测试方法来确定其化学特性。实验室测试是研发和质量控制不可或缺的一部分。表1概述了药用大麻质量控制的一些相关测试参数。
表1.使用近红外光谱对特定药用大麻产品进行质量控制的应用示例。
| 产品 | 参数 | 传统分析方法 | 近红外光谱 相关应用报告 |
|---|---|---|---|
| CBD 油 | CBD 含量 | HPLC | AN-NIR-088 |
干燥大麻 |
THC, CBD, and CBG 含量 | HPLC | AN-NIR-101 |
干燥大麻分析的整体解决方案
瑞士万通针对药用大麻分析的近红外光谱解决方案配备了现成的预校准模型，这些预校准模型基于700多个真实产品光谱而建立，用于测定THC、CBD、CBG、水分含量（表2）。这些预校准模型使得瑞士万通近红外光谱解决方案可直接用作经验证的校准模型，而无需任何方法开发。
表2.用于药用大麻分析的近红外光谱预校准模型。
| 参数 | 范围 | SECV | R2 |
|---|---|---|---|
| THC | 0.3–19.3% | 0.73 wt% | 0.979 |
| CBD | 0.1–18.5% | 0.75 wt% | 0.978 |
| CBG | 0.1–3.0% | 0.17 wt% | 0.849 |
| 水分 | 5.4–7.5% | 0.21 wt% | 0.953 |
图6显示了药用大麻中THC、CBD和CBG含量测定示例的结果。对应的相关图表明，这三个参数的模型都十分稳健。此外，每个测量参数的交叉验证标准误差（SECV）值均接近其校准标准误差（SEC）。
总结
近红外光谱非常适合分析干燥大麻中的几个关键质量参数。与基准方法（HPLC）相比，获得结果的时间是近红外光谱的一个主要优势，因为一次近红外光谱测量只需一分钟，而一次HPLC测量则需要大约30分钟。此外，通过近红外光谱测量的样品不会受到破坏，也无需化学试剂，因此可以节省更多成本。操作简单是使用近红外光谱作为药用大麻及其制品质量控制替代技术的另一个优势，即使是轮班工人也可轻松地进行这些分析。此外，瑞士万通的Vision Air软件全符合21 CFR Part 11和USP＜856＞指南。
参考资料
- 什么是大麻？关于其组分、功效和危害的真实情况。. https://www.healthline.com/health/what-is-cannabis (访问日期： 2022-07-14).
- 作者：Fiorillo，S。呈上升趋势的7种大麻产品。 https://www.thestreet.com/lifestyle/5-cannabis-products-on-rise-14578907 (访问日期： 2022-07-14).
- 作者：dhydratech。大麻干燥和固化101。Dhydra Technologies。 https://dhydra.com/cannabis-drying/ (访问日期： 2022-07-14).
提高QC实验室的效率：近红外光谱如何帮助节省高达90%的成本
Underestimating QC processes is one of the major factors lea对质量控制过程的低估是导致内外部产品不合格的主要因素之一，据报告，这会导致10-30%的营业额损失。因此，国家制定了许多不同的规范，以支持制造商实现这一目标。然而，获得结果的时间和化学品的相关成本非常高，这使得许多公司在其质量控制过程中选择使用近红外光谱。以下白皮书说明了近红外光谱的巨大潜力，并展示了其可节约高达90%成本的很大潜力。
