Quantificação de cafeína em chá embebido usando UV-Vis

Por Kyle Mcnally, especialista em desenvolvimento de mercado

No campo da ciência dos alimentos, a quantificação precisa dos principais componentes dos produtos de consumo é fundamental. Um desses componentes é a cafeína, um estimulante encontrado no chá, que exige uma medição precisa para garantir a consistência e a segurança do produto. A espectroscopia de absorção UV-Visível provou ser um método poderoso de análise. Este artigo explora a aplicação da espectroscopia UV-Visível na quantificação da cafeína em chá em infusão, enfatizando a importância da correção de fundo para obter resultados precisos.

Entendendo a espectroscopia UV-Visível

A espectroscopia UV-Visível é uma técnica que mede a absorção de luz por uma amostra em diferentes comprimentos de onda. De acordo com a lei de Beer, a absorbância é diretamente proporcional à concentração do analito na solução. Esse método é particularmente vantajoso em ambientes de QA/QC, onde é crucial verificar a quantidade correta de uma substância ou garantir que os contaminantes estejam abaixo dos limites aceitáveis.

No entanto, a complexidade das matrizes alimentares pode representar um desafio. Muitas amostras de alimentos contêm vários componentes, o que leva à sobreposição de espectros de absorção. Essa natureza aditiva da absorbância pode complicar a quantificação. A separação desses componentes é uma solução, mas geralmente consome muito tempo e é impraticável.

Os instrumentos de espectroscopia UV-Vis oferecem análises rápidas, baratas e fáceis de usar para verificar se a qualidade do produto está dentro das especificações, especialmente para bebidas como chá, café, cerveja, vinho, sucos, energéticos e refrigerantes, águas e outros líquidos finos, mas também podem funcionar com líquidos pegajosos e espessos, como mel, ou oleosos, como óleo de palma.

Entendendo o chá, embebido ou não

O teor de cafeína do chá é liberado principalmente durante o processo de maceração. Portanto, o chá que não foi mergulhado conterá quantidades insignificantes de cafeína no líquido, pois a cafeína permanece nas folhas secas do chá.

Aqui está uma comparação para maior clareza:

• Chá em infusão: O teor de cafeína no chá em infusão pode variar muito, dependendo de fatores como o tipo de chá, o tempo de infusão e a temperatura da água. Uma pesquisa na Internet mostra que muitas empresas de chá informam que, em média, uma xícara de chá preto de 240 ml contém cerca de 40-70 miligramas de cafeína, enquanto o chá verde contém cerca de 20-45 miligramas. Observando os mesmos fatores variáveis, a Mayo Clinic* oferece esses números como guia: 8 onças de chá preto preparado contêm 47 mg de cafeína, enquanto 8 onças de chá verde preparado têm 28.
• Chá não filtrado: As folhas secas de chá contêm cafeína, mas até que sejam mergulhadas em água quente, a cafeína não é liberada em uma forma consumível. Portanto, as folhas de chá não maceradas não contribuem com um teor mensurável de cafeína em uma bebida.

Se você gosta de beber chá, a Tea Association of the United States aconselha que, para uma boa xícara de chá preto, a infusão deve ser de 3 a 5 minutos, com outros tempos sugeridos para os chás verde, oolong e branco. No entanto, se você for um cientista e estiver tentando medir a cafeína no chá, precisará de alguns instrumentos analíticos.

Aplicação na quantificação de cafeína

Realizamos um teste, usando um espectrofotômetro UV-Visível, para quantificar a cafeína no chá em infusão.

O processo começou com a preparação de amostras de chá, que foram mergulhadas em um período de tempo variável. Como esperado, o aumento do tempo de infusão resultou em maior absorbância, indicando que mais componentes são extraídos das folhas de chá. Isso foi evidenciado pelos espectros de absorção das amostras de chá em infusão por 30 segundos, 2 minutos, 4 minutos e 10 minutos.

Um aspecto crítico do método é a correção de fundo, que é essencial para remover a interferência e garantir a quantificação precisa. A correção de fundo refere-se ao processo de ajuste de qualquer interferência ou ruído que possa afetar a precisão das medições. Esses fatores externos podem incluir o tipo de chá, a qualidade da água e a qualidade do próprio chá.

Resultados e discussão

Quando terminamos a análise, os espectros de absorção dos padrões de cafeína e das amostras de chá foram comparados. Os padrões revelaram uma característica de absorção clara em 272 nm, que foi usada para quantificar a concentração de cafeína. A absorbância nesse comprimento de onda foi plotada em relação à concentração de cafeína, resultando em uma relação linear.

As amostras de chá, medidas em diferentes tempos de inclinação, mostraram aumentos correspondentes na absorbância, alinhando-se com o aumento esperado na extração de cafeína ao longo do tempo. A ausência de características de absorção significativas além de 450 nm indicou interferência mínima de partículas, confirmando a eficácia do processo de filtragem.

Conclusão

Este estudo demonstrou que a quantificação precisa e eficiente da cafeína pode ser obtida por meio da espectroscopia UV-Visível.

Para os cientistas de alimentos, esse método oferece um meio não destrutivo de analisar o espectro de absorbância de amostras de chá, permitindo análises adicionais, se necessário, o que o torna uma ferramenta valiosa em ambientes de QA/QC.

A espectroscopia UV-Visível, quando combinada com métodos avançados de correção de fundo, oferece uma abordagem poderosa para a quantificação da cafeína no chá em infusão.

Essa técnica não apenas ajuda a garantir a qualidade e a segurança do produto, mas também simplifica o processo analítico, tornando-a uma ferramenta indispensável para os cientistas de alimentos.

Para obter mais informações, incluindo métodos e processos de estudo, instrumentos usados, espectros de absorção, derivação de equações, comparações de análises derivadas e gráficos de cálculo de concentração de cafeína, leia a nota de aplicação: Caffeine Quantification in Steeped Tea: Correção de fundo usando GENESYSTM Smart QC.

Recursos adicionais

• Nota de aplicação: Caffeine Quantification in Steeped Tea: Correção de fundo usando GENESYSTM Smart QC
• Aplicações do espectrofotômetro UV-Vis
• Espectrofotômetros GENESYS
• *https://www.mayoclinic.org/healthy-lifestyle/nutrition-and-healthy-eating/in-depth/caffeine/art-20049372