Pestizide und Mykotoxine in Cannabis und Hanf

Rechtlicher und regulatorischer Rahmen für die Analyse von Pestiziden und Mykotoxinen

Cannabis ist in Kanada, Südafrika, Mexiko und vielen US-Bundesstaaten in unterschiedlichem Maße für den medizinischen und/oder Freizeitgebrauch legal und viele weitere Länder prüfen den rechtlichen Status von Cannabis. Im Dezember 2019 hat die US-Umweltschutzbehörde (EPA) 36 Pestizide für den Einsatz im Hanfanbau zugelassen.

Der Einsatz von Pestiziden ist streng geregelt, und ihre Rückstände in Cannabis- und Hanfprodukten werden von den staatlichen Aufsichtsbehörden genau überwacht. Die Anzahl der regulierten Pestizide, die überwacht werden müssen, variiert abhängig von Staat, Land und Region, wobei die Grenzwerte von 10 ppb bis 1 ppm reichen. Die amerikanischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA) hat einen Grenzwert für Mykotoxine von 20 ppb in Lebens- und Futtermitteln festgelegt. Organisationen wie die AOAC entwickeln Methodenanforderungen für die Analyse von Cannabis-Pestiziden

Sicherheitsrisiken durch Cannabiskontamination

Pestizide werden beim Anbau häufig eingesetzt, um die Cannabispflanzen vor Schädlingen zu schützen und die Ernteerträge zu steigern. Die chronische Exposition gegenüber Pestizidrückständen kann erhebliche Gesundheitsrisiken mit sich bringen.

Zusätzlich zu den Pestiziden bieten die Anbaubedingungen für Cannabis oft ein ideales Umfeld für die Entstehung pathogener Schimmelpilze und Pilze. Auch Lagerung, Transport und Verarbeitung begünstigen eine Kontamination von Cannabis und können zu erhöhten Mykotoxinwerten im Produkt führen. Mykotoxine, wie die Aflatoxine G1, G2, B1, B2 oder Ochratoxin A, gelten als immunsuppressiv, karzinogen, neurologisch toxisch und hepatotoxisch.

Daher ist es wichtig, den Gehalt an Pestiziden und Mykotoxinen in Cannabis und Hanf zu testen, um die Sicherheit der Verbraucher und die Qualitätskontrolle zu gewährleisten.

Methodik für die Analyse von Pestiziden und Mykotoxinen

Übliche Arbeitsabläufe für die Analyse von Pestiziden und Mykotoxinen erfordern die Extraktion von Proben, die Reinigung von Extrakten, die Standardisierung und Kalibrierung gefolgt von einer LC-MS/MS- und/oder GC-MS/MS-Analyse zur zeitnahen Überwachung von Pestiziden und Mykotoxinen in Cannabis und Hanf.

Probenvorbereitung für die Analyse von Pestiziden und Mykotoxinen

Die Analyse von Pestizid- und Mykotoxinrückständen in Cannabis hat sich aufgrund der komplexen Matrixzusammensetzung von Ölen, Kohlenhydraten, Harzen, Terpenen und Cannabinoiden als schwierig erwiesen. Die Spektraldaten von Pestizidrückständen zeigen aufgrund mitextrahierter Matrixkomponenten erhebliche Interferenzen auf. Die komplexe Matrix führt auch zur Unterdrückung von Ionen, was zu Unstimmigkeiten in den Ergebnissen führt.

Zu den gängigen Verfahren zur Probenvorbereitung für die Isolierung von Pestiziden und Mykotoxinen aus Cannabisprodukten gehören die Extraktion mit Lösungsmitteln und die anschließende Verdünnung. QuEChERS und Festphasenextraktion (SPE) werden als Extraktreinigungsschritt eingesetzt, um die Zielanalyten zu isolieren und von Matrixbestandteilen zu trennen. QuEChERS wurde in die europäische Norm für Multiverfahren zur Bestimmung von Pestizidrückständen (EN 15662) und in die AOAC-Methode aufgenommen. Eine aktualisierte Version von QuEChERS, bekannt als QuEChERSER-Megamethode, hat sich bei der Analyse eines breiten Spektrums von Pestiziden in Hanfmatrizes als wirksam erwiesen. Weitere Ansätze sind die Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE), die Festphasenmikroextraktion (SPME), die Fest-Flüssig-Extraktion (SLE) und die dispersive Festphasenextraktion (DSPE). Matrixeffekte können auch durch eine Erhöhung des Verdünnungsfaktors um das 10- bis 100-fache wirksam eliminiert werden. Ein Verdünnungsfaktor von 15 reicht aus, um die meisten Matrixeffekte zu eliminieren und die Signalunterdrückung zu verringern.

Vorbereitung von Kalibrierstandards

Die Verwendung genauer Referenzstandards ist bei der Kalibrierung und Quantifizierung entscheidend für die Genauigkeit der Analyseergebnisse. Zertifizierte Referenzmaterialien (CRM), die nach ISO17034 hergestellt werden, bieten die Prüfkriterien Genauigkeit, Messunsicherheit und Rückverfolgbarkeit und sind in nach ISO17025 akkreditierten Prüflabors erforderlich. Kalibrierungskurven können entweder mit einem Leermatrixextrakt, einem reinen Lösungsmittel oder durch „Aufstocken“ von Pflanzenmaterial mit einer Pestizid-Arbeitslösung erstellt werden. Es ist wichtig, dass die Konzentrationen der Kalibrierkurve für Pestizide auf die Nachweis- oder Meldegrenzen des Analyten zugeschnitten sind. Ggf. können Standards und Mischungen mit niedrigerer oder höherer Konzentration verwendet werden. Referenzstandards werden auch für die Vorbereitung von Kontrollen, die Systemeignung und die Bewertung der Matrixsuppression, -anreicherung und Wiederfindung der Extraktion eingesetzt.

Analyse von Pestiziden und Mykotoxinen mit LC-MS/MS- und GC-MS/MS-Verfahren

LC-MS/MS ist die Methode der Wahl für die Pestizid- und Mykotoxinanalyse mit überlegener Selektivität und Empfindlichkeit, insbesondere für Pestizid- und Mykotoxinrückstände mit unterschiedlichen Polaritäten und Molekulargewichten in komplexen Matrizes.

GC-MS/MS ist eine selektive und empfindliche Methode für flüchtige und hydrophobe Pestizide wie organische Phosphatverbindungen und organische Chlorverbindungen. Die Verwendung von Analyt-Protektoren kann nachteilige matrixbedingte Effekte verringern, und durch die Derivatisierung können Nachweis und Empfindlichkeit der Methode verbessert werden.

Für die Multirückstands-Pestizid- und Mykotoxinanalyse wird eine Kombination aus GC-MS/MS und LC-MS/MS eingesetzt. Tandem-Quadrupol-MS bietet eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität für die gleichzeitige Analyse Hunderter Pestizide in niedrigen ng/g (ppb)-Werten in einer einzigen Analyse.