Certificarea purității cafeinei ca material de referință prin spectrofometria ultraviolet vizibilă și cromatografia lichidă de înaltă performanță cu detecție a setului de diode ca două metode analitice independente

Cafeina, ca material de referință certificată pentru puritate, este produsă în întreaga lume, dar nicio muncă de cercetare asupra detaliilor procesului de certificare nu a fost publicată în documente. În această lucrare, se raportează detaliile științifice în legatură cu prepararea și certificarea pentru materialul de referință pentru cafeina pură. Cafeina a fost preparată prin extracția din cafea prăjită și cafea macinată cu ajutorul diclormetanului după încălzire în apa deionizată amestecată cu oxid de magneziu. Extractul a fost purificat, uscat și îmbuteliat în flacoane de sticlă neagră. Selecție aleatoare stratificată a fost aplicată pentru a selecta un numar de flacoane pentru studii de omogenitate și stabilitate, ce au aratat că materialul de referintă preparat este omogen și suficient de stabil. Cuantificarea puritații cafeinei % a fost efectuată folosindu-se un spectrofotometru UV/vizibil calibrat și cromatografie lichidă de inaltă performanță cu metoda detecției a setului de diode. Rezultatele obținute din ambele metode au fost combinate pentru a indica valoarea certificată și incertitudinile asociate ei. Valoarea certificată a puritații materialului de referință a fost gasită ca fiind 99,86% și incertitudinea asociată +/- 0,65%, ceea ce face candidatul un foarte bun calibrant în alimente și analiza chimică a medicamentelor.

1. Introducere

Cafeina (1,3,7 trimetil xantina) este un compus natural al ceaiului, cafelei, guarana și cacao. Este de asemenea prezentă în ciocolata si băuturi răcoritoare. Conținutul de cafeină brut în cafeaua Arabica este de 0.9-1.4%, în timp ce în cafeaua Robusta variază de la 1.5% la 2.6%. Cafeina obținută prin procesul de decafeinizare și cafeină sintetică sunt folosite în industria farmaceutică și a băuturilor răcoritoare. Cafeina are numeroase efecte psihologice, ca de exemplu stimularea sistemului nervos central și sporirea circulației sângelui și a respirației. Măsurători analitice asupra conținutului de cafeină este, deci, de o importanță fundamentală în aplicații nutritive și farmaceutice. Acuratețea și credibilitatea datelor produse de măsurători depinde în mare de trasabilitatea măsurătorilor rezultate în sistemul de unități internaționale. În analiza chimică, materialele de referință certificate sunt măsurătorile standard după care trasabilitatea metrologică poate fi atinsă. S-a raportat că materialele de referință sunt în general dorite pentru determinarea în conformitate cu regulile existente și pentru a determina erorile sistematice în dezvoltarea unei noi metode analitice.Materialele de referință sunt folosite des pentru calibrarea echipamentului și pentru controlul de calitate și asigurarea calității programelor în diferite domenii. Cafeina ca material de referință certificate este produsă în Australia și de alte câteva companii ca Sigma, Alfa Aesar și altele. Oricum, nicio cercetare publicată asupra procesului de certificare a cafeinei pure ca material de referință nu este valabilă în niciun document.

2. Experimental

2.1 Materiale și reactivi

Cafeaua prajită și măcinată a fost cumpărată dintr-un magazin local din Cairo, Egipt. Oxid de magneziu (la grad de reactiv), hexan, diclorometan și acetonitril au fost cumpărați din Merck, Darmstadt, Germania. Calibrantul de cafeină (99,7%) a fost obținut de la Alfa Aesar, Karlsruhe, Germania.

2.2 Extracția de cafeină din cafea prajită și măcinată.

Au fost îndepărtate grăsimile din monstrele de cafeină print trei extracții succesive de hexan timp de 24 de ore. Ulterior, 10g de cafea fără grăsime a fost adăugată la 50 de g de oxid de magneziu într-o sticlă de 1 L și 800 mL de apă deionizată a fost adaugată. Sticla a fost încălzită la 90 grade Celsius sub agitare timp de 20 de minute și apoi lăsată să se răcească la temperatura camerei, iar volumul a fost făcut până la 1 L. După ce au fost înlăturați solizii, soluția a fost filtrată și rezultatul a fost extras cu diclorometan. Solventul a fost evaporat și praful de cafeină a fost obținut. O cantitate de 600 g de cafea a fost extrasă prin această metodă și un randament total de 6g a fost obținut. Cafeina extrasă a fost apoi purificată într-o coloană cromatografică (1cm i.d. x 24cm) împachetată cu 4.2 g de gel de silice. Acetonitril (10 mL) a fost colectat și stors în coloană pentru a asigura condiționarea coloanei; 6mg din extractul de cafeină în 10 mL de amestec de apă și acetonitril (95:5%) a fost turnat în coloană. Ulterior, întreaga cantitate de cafeină a fost purificată.

2.3 Echipament

Măsurătorile purității au fost executate în spectrofotometrul UV/Vis Analytikjenaspecord 250 PLUS echipat cu o tavă cu 15 monstre.Măsurătorile au fost efectuate folosindu-se o celulă de cuarț la 273 nm. Separarea cromatografică a cafeinei si a altor compuși a fost obținută printr-o coloană Zorbax-Eclipse-XDB-C18 (4.6mm x 250mm, 5µm).

2.4 Calibrare

Pentru calibrarea metodei HPLC-DAD, o soluție stoc a fost preparată prin cântărirea a 0.10011g de cafeină si dizolvând-o în 0.1 L apă ultrapură. Din soluția stoc preparată, 10 soluții de calibrare de concentrații de la 10mg/L la 100mg/L au fost preparate și injectate în sistemul HPCL. Între timp, o soluție stoc pentru calibrare a spectrofotometrului UV/Viz. a fost preparată prin cântărirea a 0.10037 g a aceleiași cafeină și dizolvată în 0.1N HCl.