Hoppa till innehåll
Utvecklare vid Texas A&M University och Mariposa Technology hanterar THC-nivåer och könsbestämning av växter.
Medan amerikanska hampodlare kämpar för att korrekt könsbestämma växter och förhindra att deras grödor blir för heta – och överskrider definitionen av vad som gör växterna till hampa eller 0,3 % THC på torrviktsbasis – förbättras tekniken för att göra dessa uppgifter lite enklare. Med hjälp av några av de främsta hjärnorna vid Texas A&M University har Louisiana-baserade Mariposa Technology skapat ett digitalt jordbruksverktyg för hampa- och marijuanaodlare med hjälp av en databas och programvara som gör att de kan testa sina grödor när som helst under växtsäsongen utan att behöva skära några prover. Med hjälp av ett litet laserdrivet spektroskopiverktyg kan THC-innehåll och växtens kön bestämmas utan att vänta på att ett laboratorium ska bearbeta data.
Mariposa Technology-teamet utvecklade Predictive Analytical Modeling Application for Plants (PAMAP), ett protokoll för snabb testning av levande växter i fält. Det ger jordbrukarna möjlighet att testa sig själva, vilket sparar dem veckor av värdefull tid som normalt skulle gå åt till att skicka utskurna prover för laboratorietestning.
”De enda växter som vi har i vår databas idag är cannabisväxter, främst hampa, men tekniken kan användas för andra växter i framtiden”, säger Michael Dalle Molle, Chief Operating Officer på Mariposa Technology. ”Vi fokuserar på hampa främst för att vi ser stora smärtpunkter i branschen som vår teknik kan lösa för jordbrukarna.”
Processen för att skanna växterna involverar en handhållen enhet som använder Raman-spektroskopi. Ramanspektroskopi är en analytisk laboratorieteknik där spridd ljus från en laser används för att mäta molekylers vibrationslägen – och därigenom detektera materialets kemiska sammansättning. Laserljuset interagerar med molekylära vibrationer och ger ett kemiskt fingeravtryck.
”Man har alltså en handhållen enhet som är kopplad till vår databas, som består av miljontals olika datapunkter, och man avfyrar en laser genom skannern, som skannar komplexa levande vävnader, så det här är ett icke-destruktivt, icke-invasivt test”, säger Molle. ”Skanningen ger ett spektrum som sedan skickas genom vår applikation, läses av våra algoritmer och ger ett resultat.”
Hur illa är problemet med het hampa? Enligt New Frontier Data förstördes över 4 000 tunnland av cirka 243 00 hampaplantor i USA för att ha blivit heta under 2019. År 2020 ökade detta bara till 6 234 tunnland – trots att det planterades färre tunnland. Enligt uppgifter från de senaste åren kan detta antal komma att överstiga 10 000 förstörda hektar, med tanke på det amerikanska jordbruksdepartementets (USDA) definitionsändring 2021 av THC-gränser – nu inte bara begränsat till 0,3% delta-9 THC, utan totalt THC.
”Vi har pratat med bönder som har varit tvungna att förstöra hela sina grödor tidigare; detta händer mindre och mindre eftersom människor blir mer medvetna om problemen och mer medvetna om hur de kan mildra dessa problem”, säger Molle. ”Men det händer bara mindre för de jordbrukare som är medvetna om det.”
Hampaodlare kan vanligtvis på ett effektivt sätt utesluta varm hampa, men när de väl är medvetna om det har ofta tusentals dollar redan slösats bort. I många stater tar sig dock en hel del het hampbiomassa in på reglerade cannabismarknader och säljs i vape-pennor eller andra produkter.
”Med vårt verktyg kan du bli medveten om detta innan du får ett COA [analyscertifikat]. Innan du skickar några tester till dina lokala styrande organ kan du använda PAMAP för att i princip förutbestämma när du kommer att gå varm”, säger Molle. ”Det är alltså både ett optimeringsverktyg och ett testverktyg. Och det gör det möjligt för jordbrukare att verkligen förstå THC-nivåerna och förstå när de kan behöva skörda eller om de tyvärr är för sent ute för att skörda, och då måste de komma på en plan B. Vårt test kan ge dem all den informationen.”
I volym 27, nummer 15 av den expertgranskade tidskriften Molecules, som publicerades i augusti 2022, publicerade Mariposa Technologys medgrundare och VD John K. Roberts III och Molle tillsammans med fem andra medförfattare – Nicolas K. Goff, James F. Guenther, Mickal Adler, Greg Mathews och Dmitry Kurouski- sin studie om att använda Ramanspektroskopi för att könsbestämma växter. Artikeln visar hur de kan avgöra om hampväxter är hermafroditer, hanar eller honor genom att detektera olika mängder karotenoider. Karotenoider, eller tetraterpenoider, är gula, orange och röda fettlösliga pigment som finns i vissa växtsorter inklusive cannabis.
Koncentrationen av karotenoider är störst i kvinnlig cannabis, och hermafroditer uppvisar det lägsta karotenoidinnehållet, med män i mitten. Specifikt var intensiteten hos karotenoidvibrationer som upptäcktes via spektroskopi mycket mer intensiv i kvinnliga växter än manliga växter och mindre intensiv i hermafroditer.
”Vi tror att det är karotenoiderna i växten”, säger Roberts och förklarar hur de kan se skillnad på hanar, honor och hermafroditer. ”Men vi har inte fastställt det. Vi har bevisat att vi kan göra det 100 % av tiden från han- och honplantor och 98,7 % av tiden för monekiska [hermafroditiska] plantor. Men den faktiska anledningen till att vi kan fastställa det är fortfarande något av en öppen vetenskaplig fråga.”
Kön är kontroversiellt i hampväxtvärlden, vilket leder till ansträngningar för att förbjuda manliga hampväxter. I Oregon har Corvallis-baserade Oregon CBD kämpat mot den statliga lagstiftaren för att förbjuda manliga hampaplantor sedan 2014. Företaget sa att vindblåst pollen från en angränsande gård förstörde sina grödor, vilket uppgick till uppskattningsvis 2,5 miljoner dollar i skador.
Korspollinering från oseriösa hanar skapar problem. Det är dåligt för hampaproducenter och bearbetningsföretag som fokuserar på CBD och andra icke-psykoaktiva cannabinoider eftersom en pollinerad hampaskörd förlorar upp till hälften av sin biomassa och cirka 30 % av sitt totala cannabinoidinnehåll. För jordbrukare som endast fokuserar på fiber är det inte lika mycket av en stor sak. Om växternas kön kunde fastställas tidigare skulle en del av skadorna kunna mildras.
Dmitry Kurouski, professor i biokemi och biofysik vid Texas A&M, är specialiserad på Raman-spektroskopiteknik och använder den för allt från att identifiera komponenter i cannabis till brottsplatsanalys. Kurouski visade till exempel i en studie att Raman-spektroskopi kunde avgöra om ett hår på en brottsplats var färgat eller hade naturlig hårfärg, något som alltid har varit lite av en utmaning för brottsbekämpande myndigheter.
Precis som med människohår kan Raman-spektroskopi också användas för att bestämma komponenter i cannabis. Lasern exciterar molekyler, vilket får dem att vibrera olika från varandra och producera olika spektra i avläsningarna.
”En laser avfyras och den har bara en millimeter bred brännpunkt”, säger Molle. ”Så man avfyrar en laser mot ett mycket koncentrerat område, och det skapar excitation i fotonerna och elektronerna. Man får sedan en vibration som fångas upp av enheten och läses av i enheten. Lasern skapar alltså excitation, enheten fångar upp excitationen och skapar ett spektrum baserat på molekylernas vibrationer. Och det är anledningen till att det är ett så exakt instrument.”
Motiven bakom teknik i cannabisvärlden går längre än att bara spara tid och pengar. Hot hampa – särskilt i stater med höga höjder som är mottagliga för högre UV-ljus, vilket är en utlösande faktor för THC-produktion – är ett pågående problem.
Roberts förklarade att den hårdvara som gör skanningen har funnits i cirka 10 år och tillverkas av Agilent Technologies, men fram till nu har den inte använts för cannabis. Agilent Technologies fokuserar främst på sätt att förbättra det övergripande arbetsflödet i laboratorier. Företaget bildades som en avknoppning från Hewlett-Packard 1999.
Samma verktyg som tidigare använts för brottsplatsanalys visade sig vara idealiska även för att fastställa egenskaper hos cannabis.
”Det som hände var att professor Kurouski vid Texas A&M, vår samarbetspartner och partner i detta, upptäckte att just denna enhet, som används för kemisk identifiering i en mängd olika scenarier, hade precis rätt laser, nanometer och kraften hos den handhållna enheten som eliminerade bakgrundsspridning från spektra på levande jordbruksprodukter”, förklarar Roberts.
Den handhållna skanningsenheten är en sak, men den är i princip värdelös om du inte har rätt data för att jämföra avläsningarna. Mariposa Technology planerar att snart erbjuda den handhållna detekteringsenheten via en prenumerationstjänst efter en programuppdatering.
”Själva hårdvaran producerar en numerisk representation av vad den skannar organiska föreningar och spektra som du kan titta på, men det säger dig ingenting om du inte har en datauppsättning och ett bibliotek tillgängligt för att hänvisa och jämföra det”, säger Roberts.
Utöver att påskynda cannabistestprocessen kan denna teknik ytterligare revolutionera cannabistestindustrin genom att minska dess påverkan på miljön, med tanke på de nya genvägarna kring material som kemikalier och lösningsmedel som används av laboratorier. Det är också en lösning som kan minska transport- och andra kostnader.
”Vad vi gör är att försöka mycket hårt för att också minska koldioxidavtrycket för cannabistestindustrin i stort”, säger Molle. ”Vår enhet är mycket enkel att använda. Och en av de främsta anledningarna till det är att du inte behöver ha några kemikalier eller lösningsmedel. Du behöver inga handskar. Det blir mycket mindre avfall. Det finns ingen transport av prover, du vet, med en licensierad hanterare, inget av det existerar med oss. Så utöver alla andra saker som vi gör hoppas vi också att vi kan göra cannabisindustrin bara grönare och mer miljövänlig i stort.”
