In 2022 werd het tijd dat we begonnen met het overwegen van enkele goed gedocumenteerde sleutelprocessen van hennep en andere Cannabis Sativa-soorten.
Niet-psychoactieve cannabinoïden, zoals CBD en CBG, worden in commerciële vorm in vrijwel elke markt aangetroffen: terpenen worden gebruikt als geurstoffen in cosmetica en als smaakstoffen in dranken en levensmiddelen; het legale gebruik van de cannabisplant heeft een ongekend niveau bereikt.
Methoden en producten die gebruik maken van de cannabisschors, vezels, oliën en eiwitten (uit zaden) hebben de industrie ervan overtuigd dat er een reële en aanzienlijke markt voor deze producten is. De wetenschappelijke literatuur over de plant is als gevolg hiervan ook flink gegroeid.
Als we ons concentreren op cannabinoïden, of beter gezegd de fytocannabinoïden, mogen we niet vergeten dat de plant geen bioactieve neutrale vormen zoals cannabidiol (CBD) of cannabigerol (CBG) kan synthetiseren. Integendeel, de plant produceert hun zure voorlopers, CBDA en CBGA, die zich op natuurlijke of kunstmatige wijze kunnen ontbinden in de actieve neutrale vormen.
De chemische reactie
Die specifieke decompositie of ontbinding wordt decarboxylering genoemd. De inspanning om de snelheid ervan te regelen en te manipuleren heeft geleid tot een diepgaande kennis van de gedetailleerde geometrie ervan.
In technisch opzicht is de reactie heel eenvoudig: de neutrale vorm ontstaat door de verhitting van het zuurmolecuul wat het verlies van een koolstofdioxidemolecuul (CO2) veroorzaakt.
De reactie vindt plaats op absoluut geïsoleerde moleculen (zuren in gasvormige toestand) en ook samen met een groot aantal solvatatiereacties die van nature voorkomen in cannabinoïdezuren in bestaande oplossingen zoals harsen, inclusief op biomassa-oppervlakken, extracten, isolaten, tussenproducten en eindproducten.
Gegevens die zijn verzameld over extracten bij verschillende temperaturen laten een relatief eenvoudige pseudo-eerste-orde reactie zien. (1)
Gedetailleerde simulaties van de atoombewegingen tijdens reacties toonden een veel complexer gedrag: afhankelijk van het specifieke zuur kan de reactie tot zes gelijktijdige paden volgen, nevenreacties niet meegerekend, die samenkomen in hetzelfde neutrale product. (2)
De aanwezigheid van partnermoleculen tijdens de reactie kan de relatieve snelheid van deze componenten wijzigen, zelfs in gecontroleerde en gesimuleerde omgevingen.
De gecontroleerde decarboxylering van daadwerkelijke oplossingen (inclusief zuivere oplossingen) moet worden beschouwd als een experimenteel proces die vereist dat de analist de ontwikkeling van de neutrale vormen volgt.
De voorwaarden moeten voor elk systeem en elk ruw product worden afgestemd en aangepast.
Decarboxylering voor iedereen
Eenvoudig uitgelegd vindt decarboxylering plaats door de verhitting van zure cannabinoïden. Het wordt vaak gebruikt om de CBDA op commerciële henneptoppen te transformeren en CBD te produceren, zowel voor commercieel als voor persoonlijk gebruik.
De reactie kan spontaan plaatsvinden, maar wordt meestal versneld met behulp van huishoudelijke apparaten zoals ovens.
Het gemak waarmee de biomassa verhit kan worden, heeft geleid tot een overvloed aan handleidingen en tutorials over hoe je CBD activeert door henneptoppen te 'bakken'; een proces dat zowel de cannabinoïden activeert (volledige decarboxylering kan in een paar uur plaatsvinden) als de biomassa afbreekt.
Lagere temperaturen vereisen meer tijd, maar veroorzaken minder geoxideerd materiaal.
Het behoud van terpenen en aroma's is van cruciaal belang: deze verbindingen gaan grotendeels verloren tijdens de verhitting, in een verhouding van ongeveer ‑40% w/w.
Alle belangrijke cannabinoïdezuren, CBDA, THCA, CBGA en de varinezuurvarianten (CBDVA, THCVA en CBGVA), ondergaan decarboxylering, maar bij verschillende snelheden.
Gegevens over THCA, CBDA en CBGA in dezelfde extracten (onder dezelfde omstandigheden) laten zien dat de decarboxyleringssnelheid van THCA bijna het dubbele is van die van CBDA en CBGA, die een vergelijkbare snelheid hebben.
Een andere interessante factor is dat de decarboxylering naar THC veel schoner is: na het bereiken van totale decarboxylering was de totale THC slechts 9% lager dan de theoretische waarde.
Daarentegen bleken CBD en CBG, respectievelijk, 18% en 53% lager te zijn.
Het verlies wordt gedeeltelijk verklaard door de structuur van de voorlopers: de CBD- en CBG-structuren zijn minder rigide en de geactiveerde vormen die tot de neutrale vormen leiden, kunnen een breder spectrum aan interacties met andere verbindingen genereren, waardoor er andere moleculen ontstaan.
De moeite waard of riskant?
Dat hangt ervan af.
De activering van zure cannabinoïden is nodig om de actieve verbindingen te ontwikkelen die een wisselwerking hebben met ons lichaam, maar het proces zelf kan de kwaliteit van de biomassa (in smaak en uiterlijk) aantasten, de hoeveelheid nuttige terpenen verminderen en mogelijk schadelijke stoffen produceren.
Vanuit dit oogpunt is het roken van cannabis geen haalbare oplossing. Zelfs met een geavanceerd filtersysteem produceert de verbranding van de biomassa een schrikbarend aantal giftige verbindingen die de heilzame eigenschappen evenaren of zelfs overtreffen, niet alleen van cannabis, maar van elke andere mogelijke medicinale combinatie.
Bij verdamping zien we dat de juiste normen bereikt kunnen worden om betrouwbare producten te genereren.
Verdampers zijn er in vele soorten en maten, maar ze bestaan in wezen allemaal uit drie onderdelen: een houder voor de biomassa, een verwarmingselement en een buis om te inhaleren.
De temperatuur van het verwarmingselement bepaalt of er verdamping en verbranding plaatsvindt.
Een goede verdamper kan schonere aerosolen leveren met minimale filtering.
Decarboxylering vindt direct plaats op het verwarmingselement en neutrale cannabinoïden worden direct geassimileerd, samen met terpenen en andere verbindingen.
Ontworpen producten zoals oliën, etenswaren en e-vloeistoffen worden meestal samengesteld met industrieel gedecarboxyleerde extracten die getest en gecertificeerd zouden moeten worden voor het gebruik in een specifiek product en de overeenkomstige markt.
Bij het thuis produceren van eetbare producten wordt de gewogen biomassa meestal in de oven gebakken. Recepten online onderschatten meestal de tijd die nodig is voor de decarboxylering van de gedroogde materialen, maar het volgen van de aanwijzingen leidt meestal wel tot bevredigende resultaten.
De geactiveerde biomassa wordt vervolgens geëxtraheerd of tot poeder gemalen en kan daarna worden gemengd/bereid met andere ingrediënten.
Bibliografie:
(1) Wang M, Wang Y-H, Avula B, Radwan MM, Wanas AS, van Antwerp J, Parcher JF, ElSohly MA, Khan IA (2016) Decarboxylation study of acidic cannabinoids: a novel approach using ultra-high-performance supercritical fluid chromatography/photodiode array-mass spectrometry, Cannabis and Cannabinoid Research 1:1, 262–271, DOI: 10,1089/can.2016.0020
(2) Weiying He, Paul J. Foth, Markus Roggen, Glenn M. Sammis, Pierre Kennepohl (2020); Why is THCA decarboxylation faster than CBDA? an in silico perspective Department of Chemistry, The University of British Columbia & Department of Chemistry, University of Calgary (Canada)
