UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA Y METALÚRGIA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

PRÁCTICA 01

“DETERMINACIÓN DE CAFEÍNA”

ASIGNATURA :TOXICOLOGIA DE LOS ALIMENTOS (TA - 458)

DOCENTE : Ing. ORIUNDO MAMANI, Hugo

ALUMNOS :BLAS QUISPE, Wilfredo

CABALLERO GUINEA, Karen

FELICES YUPARI,Erlinda

CICLO ACADÉMICO :2013-II

GRUPO DE PRÁCTICA : Lunes 11- 2pm

AYACUCHO - PERÚ

2014

.

INTRODUCCIÓN

La cafeína se encuentra en muchas especies de plantas, donde actúa como

pesticida natural. Según ciertos estudios, los altos niveles de cafeína presentes en

plantas jóvenes que aún están desarrollando follaje pero carecen de protección

mecánica logran paralizar y matar ciertos insectos que se alimentan de la planta.

Se han encontrado también altos niveles de cafeína en los suelos alrededor de los

vástagos en los granos de café germinados. Se deduce de ello que la cafeína tiene

una función natural no sólo como pesticida natural sino también en calidad de

sustancia inhibidora de la germinación de otros granos cercanos de café dando por

lo tanto mejor oportunidad de supervivencia a las plantas en crecimiento.

Algunos fabricantes comercializan tabletas de cafeína, aduciendo que la cafeína

de calidad farmacéutica favorece la alerta mental. Estos efectos han sido sugeridos

por estudios que muestran que el uso de cafeína (ya sea en forma de tabletas o no)

origina un descenso en la sensación de fatiga y un aumento en la capacidad de

atención. Estas tabletas son comúnmente usadas por estudiantes que se preparan

para sus exámenes y por personas que trabajan o conducen durante muchas horas.

I. OBJETIVOS:

Conocer el método para la extracción de la cafeína en una muestra.

Determinar la cantidad de cafeína en nescafé instantáneo.

II. REVISION BIBLIOGRÁFICA

II.1. CAFEÍNA

La cafeína es un psicoactivo alcaloide del grupo de las xantinas, sólido

cristalino, blanco y de sabor amargo, que actúa como una droga psicoactiva,

levemente disociativa y estimulante por su acción antagonista no selectiva de

los receptores deadenosina.3 La cafeína fue descubierta en 1819 por el

químico alemán Friedrich Ferdinand Runge: fue él quien acuñó el

términoKoffein, un compuesto químico en el café, el cual pasaría

posteriormente al español como cafeína. La cafeína recibe también otros

nombres relativos a los productos que la contienen, como

la guaranina (encontrada en la guaraná), y L-teanina o teína(encontrada en

el té), las cuales contienen además algunos alcaloides adicionales como los

estimulantes cardíacos teofilina yteobromina y a menudo otros compuestos

químicos como los polifenoles, los cuales pueden formar complejos

insolubles con la cafeína. (EVA MARIA– 2011)

a. Estructura de la cafeína

Formula molecular C8H10N4O2

La cafeína puede encontrarse en cantidades variables en las semillas, las hojas y

los frutos de algunas plantas, donde actúa como un pesticida natural que paraliza y

mata ciertos insectos que se alimentan de las plantas. Es consumida por los

humanos principalmente en infusiones extraídas del fruto de la planta del café y

de las hojas del arbusto del té, así como también en varias bebidas y alimentos que

contienen productos derivados de la nuez de cola. Otras fuentes incluyen la yerba

mate, el fruto de laGuaraná y el acebo de Yaupón.

En los humanos, la cafeína es un estimulante del sistema nervioso central que

produce un efecto temporal de restauración del nivel de alerta y eliminación de

la somnolencia. Las bebidas que contienen cafeína, tales como el café, el té,

algunas bebidas no alcohólicas (especialmente los refrescos de cola) y las bebidas

energéticas gozan una gran popularidad. La cafeína es la sustancia

psicoactiva más ampliamente consumida en el mundo. (CHIN JM – 2008)

b. Fuentes

Una de las fuentes primarias de cafeína en todo el mundo es el grano de café (la

semilla de la planta de café), del cual se prepara la bebida de café. El contenido de

cafeína en el café varía ampliamente dependiendo del tipo de grano de café y el

método de preparación usados; incluso los granos que se encuentran en un mismo

arbusto pueden presentar variaciones en la concentración. En general, una porción

de café varía entre 40 miligramos para un expreso de unos 30 mililitros de la

variedad arábica, hasta cerca de 100 miligramos para una taza (120 mililitros) de

café. Generalmente el café tostado tiene menos cafeína que el café claro porque el

proceso de tostado reduce el contenido de cafeína del grano. El café de la

variedad arábica normalmente contiene menos cafeína que el de la

variedad robusta. El café también contiene cantidades traza de teofilina, pero no

de teobromina. (CHIN JM – 2008)

b. Consumo de cafeína

El consumo en cantidades muy grandes puede provocar una intoxicación. Sus

síntomas son: insomnio, nerviosismo, excitación, cara rojiza, aumento de

la diuresis y problemas gastrointestinales. En algunas personas los síntomas

aparecen consumiendo cantidades muy pequeñas, como 250 mg por día. Más allá

de un gramo al día puede producir contracciones musculares involuntarias

conocidas como fasciculaciones, desvaríos, arritmia cardiaca, y agitaciones

psicomotrices. Los síntomas de la intoxicación con cafeína son similares a los

del pánico y de ansiedad generalizada, con efectos propios de drogas

disociativas como la despersonalización. La LD50 estimada de la cafeína es de 10

g, cuyo equivalente es de un promedio de 100 tazas de café.

Diversas publicaciones científicas y entidades regulatorias (EFSA. EuropeanFood

Safety Authority) advierten de que el consumo creciente de bebidas y otros

productos, con concentraciones considerables de cafeína tanto en el deporte como

en otros ámbitos, puede tener efectos negativos sobre la salud, en particular entre

niños y jóvenes.

Se debe evitar el consumo alto de la cafeína a diario. La tolerancia individual a la

cafeína puede variar para las mujeres embarazadas y los fetos en desarrollo y, los

riesgos del consumo moderado de la cafeína aún no están claros. Las mujeres en

planes de quedar embarazadas pueden concebir más rápido si limitan el consumo

de la cafeína a cantidades moderadas. Para disminuir la exposición de la cafeína a

los bebés, las mujeres que amamantan a sus bebés deben evitar el consumo alto de

la cafeína. (EVA MARIA– 2011)

Efectos

La cafeína puede llevar a:

Frecuencia cardíaca rápida

Ansiedad

Depresión

Dificultad para dormir

Náuseas

Inquietud

Temblores

La cafeína usualmente entra al sistema nervioso central a los 15 minutos de

haberla consumido. Puede aumentar levemente la presión arterial y los latidos

cardíacos. La cafeína también estimula la producción de orina y reduce los niveles

de fluidos en el cuerpo – un efecto no deseado durante el embarazo cuando la

hidratación es importante. (LINDNER.E.. – 1978)

II.2. EXTRACCIÓN DE LA CAFEÍNA

La extracción es un proceso mediante el cual una sustancia que se encuentra en

una mezcla solida o disuelta en un determinado disolvente es transferida a otro

disolvente. Las razones mas frecuentes por las que se usa una extracción son

aislar, concentrar o separar puede tratarse de un solido como de un líquido, y en

función de tener una muestra solida o liquida,

La cafeína es perfectamente soluble en agua caliente por lo q mediante un

disolvente se puede extraer eficazmente.

Disolventes mas utilizadas para la extracción son:

Los disolventes hidroxílicos asociados como metanol, etanol, acido acético

presentan un poder intermedio entre el agua y el éter o benceno. Son buenos

disolventes para los compuestos orgánicos que pueden asociarse. (EVA MARIA–

2011)

TABLA 01: Algunos disolventes utilizados para la recristalización

Fuente: (EVA MARIA– 2011)

II.3. CAFÉ

COMPOSICIÓN

Los granos de café posen mas de 2 sustancias diferentes (cafeína, minerales,

lípidos, trigonelinas, aminoácidos – proteínas, ácidos alifáticos, glicósidos y

carbohidratos) de tal manera que el café no es solo cafeína (1, 3, 7 -

trimetilxantina), sin embargo el ingrediente farmacológicamente mas activo. Las

dimetilxantinas derivadas ( tiofilina y teobramina) también se encuentran en una

variedad de especies de plantas.

El café tiene múltiples componentes. Los granos del café crudos tienen una

composición diferente entre la variedad arábica y la robusta. En la variedad

arábica, la cafeína comprende el 1.2% de la materia seca, 4.2% de minerales, de

los cuales 1.7% es potasio y 16% de lípidos.

Tabla 01: composición de los granos de café tostado medio (porcentaje en base

seca). (QUITO B. MOISES – 1989)

TABLA 02: Componentes del café

Fuente: BELITZ WERNER, 1987

Los cafés arábigos contienen de 1 a 1,5% de cafeína y los Robusta entre 1,6 a

2,7%. ... Es además un café artesanal, procesado a través del beneficio húmedo,

que ..La cantidad y la variedad de los procesos. (www.cafedecolombia.com

› Sobre el café › Un Producto Especial).

CARACTERÍSTICAS:

El café es una bebida que se obtiene de las semillas tostadas de las plantas del café

o cafetos. Los cafetos son arbustos de hoja perence de la familia de las rubeáceas.

Estos producen flores de color blanco que producen frutos de color rojizo. La

parte interior del fruto contienen dos semillas o granos de café. Hay algunas

especies de cafetos que solo producen una única semilla por fruto, se conocen

como “café periado”.

Los granos de café o semillas son la parte del fruto que contiene más cafeína.

Tabla 03: Contenido de cafeína en algunos alimentos y fármacos

Producto Cafeína por ración (mg)

Pastillas de cafeína normal 100

Chocolate 31

Café (domestico) 80 - 135

Café ( descafeinado) 5 - 15

Excedrin (pastillas) 65

Chocolate con leche (11% cacao) 10

Fuente: www.cafedecolombia.com › Sobre el café › Un Producto Especial

II.4. NESCAFÉ

También es un derivado del café pero contiene en mínima cantidad la

cafeína.

Contiene cerca de 65 mg de cafeína y 0.8 a 1 % de cafeína.

(www.cafedecolombia.com › Sobre el café › Un Producto Especial)

III. MATERIALES Y MÉTODOS

III.1. Materiales:

Muestra: nescafé

Fiolas de 100 ml

Probeta de 100 ml

Peras de decantación

Papel filtro

Embudos

Balones con tapón

MUESTRA

NESCAFÉ

III.2. Equipos:

Baño maría

Centrifuga

III.3. Reactivos:

Acetato de zinc

Acido acético

Ferrocianuro de potasio

Amoniaco

KOH al 1 %

Agua destilada

III.4. Procedimientos

Pesar 10 g de muestra.

Imagen 01:

Preparar las siguientes soluciones.

CARREZ 1. Disolver 21.9 g de acetato de zinc deshidratado en agua con 3 ml de

acido acético y enrazar a 100 ml.

CARREZ. Disolver en agua 10. 6 g de ferrocianuro de potasio trihidratado y

enrasar a 100 ml.

Colocar en una fiola de 100 ml, 20 ml de muestra y 60 ml de agua

destilada homogenizar.

Agregar 5 ml de solución de acetato de zinc (CARREZ 1). Mezclar y

añadir 5 ml de solución de ferrocianuro (CARREZ 2).mezclar y enrasar

con agua destilada y dejar en reposo por 5 minutos o más.

Filtrar o centrifugar para obtener solución libre de impurezas.

Imagen 02: Recibir el filtrado o centrifugado en probeta de 100 ml y agregarle 10 ml

de amoniaco.

Imagen 03: Colocar la muestra en el balón con tapón y extraer la cafeína mediante la

adición de cloroformo en tres etapas: con 20, 15, 5 ml de cloroformo.

Imagen 04:

En cada etapa se añade el cloroformo, se agita durante 10 a 15 minutos. Y

transfiere al embudo de decantación.

Se separa la fase clorofórmica y se continúa la extracción de otra fase con

cloroformo.

Los extractos clorofórmicos de las etapas se reúnen en el balón y se lavan

5 ml de KOH al 1 %. Agitar y separar las fases acuosas y califórnicas.

Evaporar el extracto califórnico hasta obtener 10 a 15 ml de muestra.

Colocar la muestra en la placa petri tarada y llevar a estufa a 60 ºC hasta

obtener cristales.

Enfriar y pesar los cristales.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Con la ecuación siguiente se calcula la cantidad de cafeína:

Donde:

P1: peso d cristales de cafeína en gramos

M: peso de muestra en gramos

IV.1. Resultados

Datos obtenidos en la práctica son:

Nescafé (instantáneo):

Masa café: 5.0000

Volumen del agua hervida, ml = 150

Volumen de café en análisis = 20

Masa de placa de petri, g = 49.1161

Masa de cafeína + masa placa de petri = 49.1788

CÁLCULOS:

Nescafé:

Masa cafeína, g/ 20 ml café =0.0627

Masa cafeína total proporcional al volumen, g = 0.47025

Porcentaje en peso de cafeína = 9.405

mg cafeína/ 150 ml café = 3.135

IV.2. Discusiones

La cafeína es un alcaloide que actúa como droga estimulante y

psicoactiva, se encuentra en muchas especies de plantas. La fuente

habitual de la cafeína es el café. El consumo en cantidades muy

grandes puede provocar una intoxicación. Sus síntomas son:

insomnio, nerviosismo, excitación, cara rojiza. Se debe evitar el

consumo alto de la cafeína a diario. La tolerancia individual a la

cafeína puede variar para las mujeres embarazadas y los fetos en

desarrollo lo cual reporta ( EVA MARIA– 2011)

CAFEÍNA = (P1 / M)*100

CAFEÍNA = (P1 / M)*100

Según (EVA MARIA– 2011), la extracción es aislar, concentrar o

separar puede tratarse de un solido como de un líquido, y en función

de tener una muestra sólida o líquida, la cafeína es perfectamente

soluble en agua caliente por lo q mediante un disolvente se puede

extraer eficazmente. Con los disolventes con acetato de etilo,

acetona, acido acético, etc. tal cual se realizó la extracción de la

cafeína del café con los disolventes mencionadas por el autor.

Según (QUITO B. MOISES – 1989) y (BELITZ WERNER -1987)

la cantidad de cafeína del “café“es de 1.2 % y 1.3 %

respectivamente, en la práctica realizada fue 9.405% la cual

comparando con lo reportado de los autores ya mencionadas se aleja.

Con el café (instantáneo) se realizó dicho análisis logrando obtener

los mg de cafeína como 3.135 mg los miligramos referencial o

teórico se obtuvo de varios tablas o libros lo cual nos hace un tanto

difícil la discusión puesto que encontramos diversidad de cafés que

puede depender del procesamiento industrial. Por ello decidimos

discutir con los valores cercanos.

El porcentaje de la cafeína del café procesado según reportado de

(BELITZ WERNER, 1987) es 1.2 - 2.4% el cual se muestra en la

tabla 02, el cual puede variar depende de la variedad del café, por

tanto al hacer la comparación con los % obtenidos en practica no se

diferencia mucho.

V. CONCLUSIONES

Se pudo estudiar y determinar la cantidad de la cafeína que contiene

el café (instantaneo) industrial o procesada..

Se logró conocer el método o las soluciones con la cual se puede

extraer la cafeína.

Las cantidades obtenidos de cafeína de a partir de la muestra ya

mencionada anteriormente se comparo con los datos de la

bibliografía los cuales encontrándose dentro de rango establecido.

VI. RECOMENDACIONES Se recomienda la correcta utilización, y manipulación de los equipos

o materiales.

El trabajo en equipo nos asegura una mejor interpretación de

resultados pues así corroboramos algunas ideas y dudas sobre la

práctica realizada.

VII. BIBLIOGRAFÍA

1. BELITZ WERNER, 1987,- “Química de los alimentos” ” Ed. Acribia.

España

2. EVA MARIA CARRAL MAHIA – 2011, univesidad politécnica de

catalunya “determinación analítica de la Cafeína en diferentes productos”

vol. III

3. CHIN JM - 2008 Caffeine content of brewed teas. J Anal Toxicol. 

4. LINDNER.E.. – 1978 Toxicología de los alimentos . Editorial Acribia –

Zaragoza España

5. QUITO B. MOISES – 1989, toxicología de alimentos.- mimeo UNA la

Molina. Lima Perú.

INTERNET

www.cafedecolombia.com › Sobre el café › Un Producto Especial