Extração da Cafeína

Extração da Cafeína

(Parte 1 de 2)

ALINE FELTRIN FOGUEL

MARIELLE S. CALDERINI

MICTIELHE F. ARISTAQUE

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE OS TEORES DE CAFEÍNA PRESENTE NOS DIFERENTES TIPOS DE CAFÉS INDUSTRIALIZADOS

ARARAS/SP

NOVEMBRO/2010

ALINE FELTRIN FOGUEL RA: 63488

MARIELLE S. CALDERINI RA: 63409

MICTIELHE F. ARISTAQUE RA: 63546

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE OS TEORES DE CAFEÍNA PRESENTE NOS DIFERENTES TIPOS DE CAFÉS INDUSTRIALIZADOS

Projeto apresentado ao Comitê de Ética e Pesquisa.

ORIENTADOR: Prof. Ms. Acácio Antonio Pigoso

ARARAS/SP

NOVEMBRO/2010

RESUMO

A cafeína é um alcalóide encontrado em uma grande variedade de bebidas (cafés, chás, refrigerantes etc.). Quantidades excessivas de cafeína podem prejudicar a saúde, causando ruídos no ouvido, mudança de temperamento, delírios, entre outros. Por existir um grande interesse em identificar os níveis de cafeína, este trabalho tem como objetivo comparar os níveis encontrados em diferentes tipos de cafés industrializados, usando uma técnica considerada simples e de baixo custo. A metodologia de extração da cafeína foi do tipo ácido-base, sua purificação foi realizada com solventes orgânicos e sua caracterização e quantificação espectrofotométrica foram realizadas através da reação de murexida. Os resultados deste estudo mostram que o café extra forte apresentou maior quantidade de cafeína (3,6mg/g) do que os cafés tradicional (2,1mg/g) e descafeinado (0,17mg/g). Estes valores são proporcionais às quantidades de cafeína apresentadas nas embalagens, sendo que é relatada maior quantidade no café extra-forte e quantidade máxima de 0,1% no café descafeinado. Conclui-se então, que os métodos utilizados neste estudo foram simples e eficientes para avaliar a quantidade de cafeína em diferentes tipos de cafés, podendo ser aplicado em outras determinações.

Palavras-chave: cafeína, extração, café, purificação, quantificação

ABSTRACT

Caffeine is an alkaloid found in a wide variety of beverages (coffees, teas, soft drinks, etc.). Excessive amounts of caffeine can harm the health, causing noises in the ear, changing temperament, delusions, among others. Because there is a great interest in identifying the levels of caffeine, this work aims to compare the levels found in different types of coffees industrialized, using a technique considered simple and low cost. The caffeine extraction methodology was kind of acid-base, its purification was carried out with organic solvents and their characterization and quantification Spectrophotometric were conducted through murexide reaction. The results of this study show that coffee extra strong presented greater amount of caffeine (3 mg/g) than the traditional cafés (2, 1 mg/g) and decaffeinated (0, 17mg/g). These values are proportional to the quantities of caffeine, being presented in packaging that is reported as much in coffee extra strong and maximum quantity of 0.1% decaf. It follows then, that the methods used in this study were simple and efficient to evaluate the amount of caffeine in different types of coffees, and can be applied in other determinations.

Key words: caffeine, coffee, extraction, purification, quantification

SUMÁRIO

  1. INTRODUÇÃO 03

  2. JUSTIFICATIVA 05

  3. OBJETIVO 06

    1. Geral 06

    2. Específico 06

  4. REVISÃO DA LITERATURA 07

    1. Café 07

    2. Metilxantinas 08

      1. Atividades farmacológicas 08

    3. Cafeína 09

    4. Extração ácido-base 11

    5. Purificação com solventes orgânicos 12

    6. Caracterização pela reação de murexida 12

    7. Quantificação espectrofotométrica 12

    8. Testes de solubilidade 12

  5. METODOLOGIA 12

    1. Participantes 14

    2. Local 14

    3. Procedimentos 14

      1. Extração 14

      2. Purificação 14

      3. Caracterização 15

      4. Quantificação 15

      5. Solubilidade 15

  6. RESULTADOS 16

  7. CONCLUSÃO 18

  8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 19

1. INTRODUÇÃO

Grande parte da população ignora as substâncias que estão presentes no café, alegando que este contém apenas ou principalmente cafeína. O café possui apenas 1 a 2,5 % de cafeína e diversas outras substâncias em maior quantidade. O grão de café possui, também, uma grande variedade de minerais, aminoácidos, lipídios, açúcares e vitaminas do complexo B (LIMA, 2003).

As metilxantinas são originárias de bases púricas, possuem um caráter anfótero, pois podem se comportar como ácidos e bases, e geralmente são consideradas como alcalóides verdadeiros, devido à sua atividade biológica. Em relação ao espectro de atividades farmacológicas, as metilxantinas agem sobre os sistema nervoso central, cardiovascular, renal e digestivo; sobre o metabolismo de carboidratos e lipídios, entre outros. As metilxantinas são constituintes químicos importantes de várias bebidas alimentícias ou estimulantes não alcoólicos, como: café, chá-da-índia, guaraná entre outros. As mais abundantes são a cafeína, a teofilina e a teobromina (RATES, 1999).

A cafeína é um fármaco quimioterápico, que pode ser descrita como um pó branco ou cristais aciculares. Comporta-se como uma base fraca, pois seus sais dissociam-se facilmente na água (FARMACOPÉIA, 1996).

Atuando sobre o sistema nervoso central, a cafeína age como estimulante, sendo rapidamente absorvida pelo trato gastrointestinal e metabolizada no fígado. A toxicidade e os efeitos adversos tem sido objeto de intensos estudos. A quantidade diária consumida no mundo é cerca de 50mg/pessoa/dia e é oriunda basicamente do consumo de bebidas estimulantes. Usualmente, uma xícara (175mL) de café contém de 85 a 115mg de cafeína (RATES, 1999).

Os métodos de dosagem baseiam-se em operações fundamentais: de extração, purificação, caracterização e dosagem propriamente dita. Na extração, as bases púricas encontram-se nos vegetais sob formas solúveis combinadas com ácido, etc. As técnicas usadas nos métodos quantitativos devem destruí-las por completo. Para tal efeito, empregam-se os hidróxidos alcalino terrosos, amônia concentrada, carbonato de sódio, às vezes, basta a fervura com a água (os hidróxidos alcalinos destruiriam as próprias moléculas das xantinas). Prefere-se em geral, a amônia. (COSTA, 2002).

Segundo Costa (2002), o aquecimento do café com ácido sulfúrico concentrado durante alguns minutos, destrói as combinações naturais das bases púricas. Sendo assim, a polaridade da cafeína aumenta, sendo possível diluí-la na água. Em seguida, neutraliza-se com hidróxido e procede-se por fim ao esgotamento com clorofórmio. Por este processo, é possível extrair rapidamente a cafeína.

  1. JUSTIFICATIVA

A toxicidade e os efeitos adversos da cafeína tem sido objeto de intensos estudos. Efeitos indesejáveis agudos ocorrem a partir de 1g, correspondendo a concentrações plasmáticas de 30ug/mL.

O consumo diário de altas doses diárias de cafeína (>600mg) pode produzir o “cafeinismo”, uma síndrome caracterizada por ansiedade, cansaço e distúrbios do sono. Indivíduos ansiosos ou que sofrem de ataques de pânico são muito mais suscetíveis a estes efeitos.

Portanto esta análise torna-se interessante, pois possibilita um estudo comparativo entre os teores de cafeína presente nos diferentes tipos de cafés industrializados.

3. OBJETIVOS

    1. Geral

Comparar os níveis de cafeína encontrados em diferentes tipos de café industrializado.

    1. Específico

Extrair, purificar, caracterizar e quantificar a cafeína presente nos cafés extra forte, tradicional e descafeinado. Posteriormente, realizar testes de solubilidade.

4. REVISÃO DA LITERATURA

    1. Café

O café é uma bebida produzida a partir dos grãos do cafeeiro. É útil para combater as febres intermitentes, atifóide, a hemorragia cerebral, o estado apoplético, entre outros. É antídoto do ópio e da morfina, assim como de todos os demais alcalóides, combatendo energicamente o efeito daqueles. O consumo moderado de café exerce efeito de prevenção de problemas tão diversos como o mal de Parkinson, a depressão, o diabetes, entre outros. Além disso o café contém vitamina B, lipídios, aminoácidos, açúcares e uma grande variedade de minerais, como potássio e cálcio, além da cafeína. (MOREIRA, 1996)

Com relação ao café, o farmacógeno é constituído pelas sementes. A droga é utilizada para manufatura de uma bebida estimulante e alimentícia, o café, e para a extração da cafeína. A descafeinação pode ser realizada de forma direta ou indireta.

Nos métodos diretos, geralmente os grãos de café (Figura 1) são umedecidos com vapor de água antes de serem submetidos à extração contínua ou por imersão no solvente. O solvente rico em cafeína é separado dos grãos, que são novamente umedecidos e, posteriormente, dessecados sob vácuo e/ou torrados. Nos métodos indiretos, os grãos nunca entram em contato com solventes orgânicos, eles são mergulhados em água próxima à temperatura de ebulição durante várias horas. (BRUNETON, 1993).

Figura 1: Pó e grãos de café

    1. Metilxantinas

Metilxantinas são constituintes químicos importantes de várias bebidas alimentícias ou estimulantes não alcoólicos, como: café, chá-da-índia, guaraná, cola e chocolate consumidas em todo o mundo, sejam como preparações caseiras ou produtos industrializados, com grande importância econômica e cultural. As mais abundantes são a cafeína, a teofilina e a teobromina. A cafeína e a teofilina têm grandes aplicações farmacêuticas. A cafeína é obtida de fontes vegetais, principalmente do café. A cafeína foi primeiramente isolada dos grãos do café por F. Runge, em 1820. (RATES, 1999; BORSTEL, 1983; SUZUKI et al, 1992).

Em função de sua origem biogenética, são originadas de bases púricas, e possuem caráter anfótero, pois podem se comportar como ácidos ou bases. As metilxantinas são geralmente consideradas como pseudoalcalóides. Mas, devido à sua atividade biológica marcante, muitos consideram e classificam as metilxantinas como alcalóides verdadeiros, denominados alcalóides purínicos. (CUNHA, 2005).

As metilxantinas são solúveis em água e soluções aquosas ácidas e etanol a quente, solventes orgânicos clorados e soluções alcalinas. Para as soluções alcalinas, é preferível a utilização de hidróxido de amônio, pois os hidróxidos alcalinos decompõem as metilxantinas com liberação de gás carbônico e amoníaco. A cafeína pode ser diferenciada em função de sua solubilidade, temperatura de sublimação e faixa de fusão. (BRUNETON, 1993; RATES, 1996).

4.2.1 Atividades farmacológicas

As metilxantinas apresentam um amplo espectro de atividades farmacológicas, agindo sobre os: sistema nervoso central, cardiovascular, renal e digestivo; sobre o metabolismo de carboidratos e lipídios, estimulando a lipólise, entre outros. (SAWYNOK, 1995). Os efeitos são qualitativamente semelhantes, mas quantitativamente diferentes e, em função da potência, as diferentes metilxantinas são empregadas com diferentes finalidades terapêuticas. (STEFANOVICH, 1989). Entre estes efeitos, pode-se destacar:

- sobre o sistema nervoso central: são estimulantes, facilitam a atividade cortical, inibem o sono, diminuem a sensação de fadiga; estimulam os centros respiratórios e vasomotores bulbares, reduzindo a sensibilidade dos quimioreceptores ao dióxido de carbono.

- sobre o sistema cardiovascular: possuem ação inotrópica positiva; aumentam a freqüência e os débitos cardíaco e coronariano. A cafeína usa vasoconstrição do sistema vascular cerebral e vasodilatação periférica.

- sobre a musculatura lisa: induzem relaxamento não específico da musculatura brônquica, das vias biliares e dos ureteres.

- sobre a musculatura estriada: estimulam a contração, reduzindo a fadiga muscular, este efeito é mais pronunciado para a cafeína.

Além disso, promove uma melhor irrigação sanguínea do córtex e regiões centrais do encéfalo, explicando-se suas propriedades estimulantes sobre alguns centros bulbares, especialmente: respiratório, acelerador do coração e vaso-constritor. A farmacocinética das metilxantinas é dependente de vários fatores como idade, peso, tabagismo, regime alimentar, insuficiência hepática e outras condições patológicas. (BORSTEL, 1983; STEFANOVICH, 1989; SAWYNOK, 1995).

    1. Cafeína

A cafeína ou 1,3,7-trimetil-xantina (figura 2), é muito solúvel mais a quente do que a frio, também no clorofórmio, benzeno e insolúvel em éter de petróleo. Por ser uma base fraca, seus sais de dissociam facilmente na água. Pode ser descrita como um pó branco ou cristais aciculares, brancos e brilhantes. É facilmente sublimável sob a ação do calor. Apresenta sabor amargo e é inodoro. Sobre sua solubilidade: um grama é solúvel em 60mL de água; em 75mL de etanol; em 6mL de clorofórmio e 600mL de éter etílico. (FARMACOPÉIA, 1996; COSTA, 2002).

Atua sobre o sistema nervoso central como estimulante, em particular nos fenômenos psíquicos: no trabalho intelectual, agudez de percepção, sobre a memória, etc. Também aumenta o número de contrações cardíacas e a força da contração sistólica, exercendo também uma pequena atividade sobre a pressão sanguínea, sendo absorvida e transformada no organismo, em particular no fígado, é eliminada pelos rins em forma de ácido úrico e uréia. Os envenenamentos são desconhecidos, mas o abuso pode promover graves perturbações como ansiedade, palpitações, taquicardia, agitação, e, em doses mais elevadas, alucinações, midríase, vômitos e diarréia. Além disso, a cafeína, como fármaco isolado, tem sido utilizada como sonolítico, antienxaquecoso, especialmente na enxaqueca resultante de punção lombar, na depressão respiratória em neonatos, na hipotensão pós-prandial e na terapia eletroconvulsiva para aumentar a duração das convulsões. (SAWYNOK, 1995).

Em relação a absorção, a cafeína, por exemplo, é rápida e completamente absorvida (99%) no trato gastrointestinal e os picos plasmáticos são obtidos em 15 a 45 minutos. O metabolismo é hepático, sendo os principais metabólitos da cafeína no homem a parametilxantina, a teofilina e teobromina. A excreção é urinária e o tempo de meia-vida da cafeína está entre 5 e 6 horas. A cafeína entra na composição de diversas especialidades analgésicas, antipiréticas e antigripais, associada com ácido acetilsalicílico, paracetamol, codeína, no alívio ou abortamento de crises de enxaqueca. (RATES, 1999).

A toxicidade e os efeitos adversos da cafeína tem sido objeto de intensos estudos. A dose letal é estimada em 5 a 10g para um adulto, mas casos de intoxicação fatal são raros, sendo relatados em concentrações plasmáticas acima de 80 ug/mL. Efeitos indesejáveis agudos ocorrem a partir de 1g, correspondendo a concentrações plasmáticas de 30ug/mL. Entre eles, podem-se citar: dores de cabeça, nervosismo, cansaço, excitação, taquicardia, diurese, face vermelha, alterações cognitivas e contração muscular. O consumo diário de altas doses diárias de cafeína (>600mg) pode produzir o “cafeinismo”, uma síndrome caracterizada por ansiedade, cansaço e distúrbios do sono. Indivíduos ansiosos ou que sofrem de ataques de pânico são muito mais suscetíveis a estes efeitos. A utilização crônica da cafeína foi associada a afecções cardiovasculares e eventuais efeitos teratogênico e cancerígeno. A administração aguda de cafeína causa elevação da pressão arterial. O aumento dos níveis de colesterol anteriormente atribuído ao consumo de cafeína, atualmente tem sido creditado à presença de duas outras substâncias existentes no café: cafestol e caveol. (SAWYNOK, 1995).

A cafeína pode produzir síndrome de retirada, quando seu uso prolongado é interrompido abruptamente. Os sintomas iniciam 12 a 24 horas após a retirada, atingindo um máximo entre 20 e 48 horas e durando aproximadamente uma semana. São eles: dor de cabeça, fadiga, letargia, apatia, tontura, insônia, tensão muscular e nervosismo. (SAWYNOK, 1995; YAKSH, 1993).

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