Como detectar a cafeína residual no café instantâneo descafeinado?

Introdução

A cafeína é o principal ingrediente ativo do café. Entretanto, há algumas circunstâncias - como aumento da pressão arterial, estômago sensível, gravidez ou interação com produtos farmacêuticos - em que o café descafeinado é preferível. Em 1903, foi desenvolvido o primeiro procedimento para descafeinar os grãos de café. Esse procedimento usava água e benzeno para extrair a cafeína dos grãos crus (método Roselius).arcPosteriormente, outros solventes, como o diclorometano ou o acetato de etila, foram usados para substituir o benzeno inogênico. Atualmente, são comuns novos processos, como a extração com água pura (processo da água suíça), o processo de triglicerídeos ou a extração por dióxido de carbono supercrítico. [1]

Entretanto, o café descafeinado ainda contém alguma cafeína residual. Os grãos de café puros e crus contêm entre 0,8% e 4% de cafeína, dependendo do tipo de grão de café [2]. A UE permite uma quantidade residual de 0,1% de cafeína nos grãos não torrados ao vender um café descafeinado [3]. A quantidade de cafeína que é transferida do grão para a xícara de café preparado depende da quantidade de borra de café usada, do tipo de torrefação, do tamanho do grão da borra de café após a moagem, do tempo e da pressão de extração e da temperatura da água. Isso resulta em uma quantidade de cerca de 3 mg de cafeína por xícara (150 ml) de café para o café descafeinado, enquanto uma xícara de café normal contém entre 50 e 100 mg de cafeína. O teor de cafeína nos cafés instantâneos também é menor do que no café normal. Dependendo do tipo de grão usado e do processo de produção, o café instantâneo contém apenas cerca de 50% da cafeína encontrada em um café de filtro. Os valores médios variam entre 30 e 90 mg por xícara de 150 ml. Os produtores de descafeinado instantâneo afirmam que seus produtos contêm menos de 5 mg de cafeína por porção.

A principal diferença entre o café instantâneo e o café coado é o preparo. Assim como o café comum, o café instantâneo vem de grãos que são moídos e preparados, mas depois liofilizados ou pulverizados em um pó concentrado. Isso significa que, quando o pó é misturado com água, ele recupera o sabor e a textura normais do café.

Neste estudo, diferentes cafés instantâneos com e sem cafeína foram investigados por meio de TGA-GC-MS (espectrometria de massa por cromatografia gasosa por termogravimetria, STA 449 F3 Jupiter^® acoplado ao Agilent GC 8890 e Agilent MDS 5975) para determinar a cafeína contida.

Para a preparação da amostra, as amostras foram levemente moídas e comprimidas no cadinho e, em seguida, transferidas para o STA. As medições de TGA foram corrigidas pela linha de base. As amostras foram aquecidas em uma atmosfera inerte a 850°C para desenvolver compostos voláteis, como a cafeína. Os compostos desenvolvidos foram coletados na armadilha criogênica do GC a -50°C, depois separados e identificados após a execução da TGA.

Tabela 1: Parâmetros de medição de TGA

Tabela 2: Parâmetros de medição GC-MS

Resultados e discussão

Todas as amostras de café apresentaram várias etapas significativas de perda de massa entre a temperatura ambiente e 850°C; veja a figura 1. Não foi possível separar claramente as etapas de perda de massa com a taxa de aquecimento aplicada de 10 K/min. Todas as quatro amostras apresentaram comportamento relativamente semelhante. Além disso, não foi possível identificar claramente a liberação de cafeína somente por meio da TGA. A cafeína pura apresenta um pico de DTG (taxa de perda de massa) a 272°C (veja a Figura 2), que foi sobreposto por outros efeitos nas amostras de café.

A técnica GC-MS é necessária para separar os compostos liberados e identificar a cafeína nessa mistura complexa. A corrente total de íons resultante mostra vários compostos gasosos detectados para cada amostra; veja a tabela 3.

Com a ajuda do NIST library, o pico principal de cada cromatograma pode ser relacionado à cafeína; veja a figura 3. Foi demonstrado que substâncias com alto ponto de ebulição, como a cafeína, podem ser transferidas para o MS sem condensação.

Uma análise mais detalhada desse pico (figura 4) com um tempo de retenção de aproximadamente 98 minutos mostra os diferentes tamanhos e, consequentemente, as diferentes áreas abaixo desses picos. A área abaixo do pico pode ser comparada relativamente e está relacionada à quantidade de cafeína contida. A área média para todas as amostras de café com cafeína produz um valor de 35,^88-106*s. O resultado para a amostra descafeinada foi de 4,^05-106*s. Com a comparação relativa desses valores, é possível estimar que, nesse caso, a amostra descafeinada contém menos cafeína do que as amostras regulares por um fator de aproximadamente 9.

A quantidade de cafeína por xícara depende muito do procedimento de produção do café instantâneo e da quantidade de pó de café usada por xícara. As sugestões de porção variam entre 2 e 4 g por xícara.

Resumo

A técnica de TGA-GC-MS oferece uma grande variedade de opções para analisar e comparar diferentes produtos alimentícios. O alto aquecimento contínuo dos sistemas de transferência permite a transferência sem condensação de substâncias com alto ponto de ebulição. Além de identificar os diferentes compostos orgânicos liberados, também foi possível realizar uma comparação relativa da cafeína contida. Embora uma amostra tenha sido descafeinada, a cafeína residual ainda foi detectada. Isso demonstra que o GC-MS é um sistema muito sensível para detectar traços de gases liberados na faixa de μg.