El Café Y La Manera De Medir De La Cafeína

Introducción

Dentro de la ciencia alimentaria el estudio del color es uno de los factores más importantes a la hora de decidir la calidad del alimento. Según el color de un producto se puede determinar el grado de acidez o maduración, el nivel de procesado (cocinado o crudo, tostado o natural…), la calidad, etc. En este caso la aplicación más importante en el estudio del color del café, es determinar la cantidad de cafeína que este mismo posee.

El grano del café presenta diferentes tonalidades, desde un marrón claro hasta uno oscuro, en función del tueste que haya sufrido. Cuanto menor sea el grado de tostado, y por tanto más claro sea el grano, mayor nivel de cafeína poseerá, ya que el café pierde menos cualidades por estar menos tiempo expuesto al tueste.

Para dicho estudio se utiliza la técnica denominada espectroscopia de absorción molecular. En esta técnica se mide la longitud de onda que absorbe el producto y en función de este parámetro, se determina el color del alimento, o bien otros factores que dependen del color, como por ejemplo la concentración de cafeína de un café según su tueste.

Objetivos

• Determinar el color en mezclas de café mediante espectroscopía de absorción molecular.
• Comprobar la relación que existe entre la concentración de cafeína y el color del café.
• Realizar una recta de calibrado para calcular la cantidad de cafeína de las muestras.

Materiales

• Balanza – Agua destilada
• Baño de agua termostatado – HCl 0.01 M
• Probeta – Carbonato de sodio anhidro (Na2CO3)
• Sistema de ebullición a reflujo – Diclorometano (CH2Cl2)
• Filtro de pliegues de celulosa – Patrón de cafeína
• Matraz aforado de 100 mL y 25 mL
• Matraz Erlenmeyer de 100 mL
• Pipeta de 10 mL
• Embudo de decantación
• Rotavapor

Procedimiento

1. Pesar 300 mg de mezcla de café y añadirlo a 200 ml de agua destilada
2. Poner en ebullición a reflujo durante 15 minutos.
3. Filtrar la solución caliente y agregarle 5 g de Na2CO3. Enrasar con agua hasta la disolución total. (Extracción sólido- líquido)
4. Dejar enfriar la solución y trasladarla a un embudo de decantación. Añadir 15 ml de CH2Cl2 y agitar. Repetir este proceso 2 veces.
5. Una vez separadas las dos fases comenzar la decantación. Recoger las fracciones orgánicas (cafeína) y añadir de poco en poco Na2SO4 para absorber el agua restante.
6. Pasar la solución conseguida a un matraz Erlenmeyer y colocarlo sobre el rotavapor, para así conseguir una sequedad total (evaporar el CHCl2 ).
7. Una vez eliminado todo el CH2Cl2, en el mismo matraz añadir 50 ml de agua destilada y agitar. (Enrasar en un matraz aforado de 100 ml)
8. Tomar 10 ml de la nueva disolución y añadir 1 ml de la solución de HCl 0.01 M. Enrasar hasta 25 ml. (Extracción líquido-líquido)

Cuantificación de la muestra

Una vez extraída la cafeína, debemos cuantificarla. Para ello tenemos que preparar disoluciones a distintas concentraciones. Como nuestra muestra de cafeína la vemos aproximadamenta amarillo-verdoso,es decir, absorbe en el rango de violeta, la longitud de ondo ideal que pondremos en el equipo estará entre 380-420. En nuestro caso la medición la realizamos con longitudes de onda de 230 nm y 280 nm. Realizaremos un registro en la zona ultravioleta frente a un blanco de agua con cubetas de cuarzo.

Cálculos

Una vez medidas las absorbancias de las disoluciones con distintas concentraciones de cafeína, pasaremos a representar una gráfica que relacione los valores de Abs obtenidos frente a la concentración de dichas disoluciones.

Una vez obtenida la gráfica se ajusta a una línea recta obteniendo una ecuación (Y = a · X + b) donde el parámetro “Y” hace referencia a la absorbancia y el parámetro “X” a la concentración de cafeína. Como los valores de Abs (Y) son conocidos podemos despejar “X” y así obtendrías la concentración de cafeína medida en ppm.

Una vez hallada la concentración de cafeína , debemos expresar ese valor en mg de cafeína por cada 100 mg de alimento, para lo que debemos tener en cuenta que hemos utilizado 100 ml de volumen de extracto, de los cuales hemos utilizado 10 ml de muestra en 25 ml de disolución para llevar a cabo el análisis.

Espectroscopía de absorción molecular (principio)

Estudio de interacciones electromagnéticas con la materia midiendo su absorción en función de la longitud de onda que se aplique a la muestra. Debido a que la muestra absorbe esas radiaciones, su absorción va variando dependiendo de la naturaleza de la muestra en cuestión. Esas variaciones, en función de su longitud de onda, se conocen como espectro de absorción. Es una técnica muy útil que nos permite determinar la concentración de cafeína en el café (en nuestro caso) y cuantificarla. Para ello realizamos una espectroscopía ultravioleta.

Conclusión

Mediante la realización de esta práctica hemos sido capaces de entender como se realiza la clasificación de los niveles de color en mezclas de café en función de sus tostados, relacionandolos con el nivel de concentración de cafeína en estos. También hemos podido comprender mejor la aplicación de esta técnica de análisis.