Kafein Tayini Analizi Nasıl Yapılır?

Kafein Tayini

Giriş

Kafein, kola cevizi, kahve, çay, kakao çekirdeği, mate gibi 63 tür bitkinin meyvesi, tohumu ve yaprağında doğal olarak bulunan bir alkaloiddir.  Bulunduğu kaynağa göre guaranin, matein, tein gibi isimler alır. 

 

Kafein kısa dönemde, vücudun enerji seviyesinin artmasına, uyanık ve dinç olmaya, keyif ve rahatlık hislerinde artışa neden olur.  Ayrıca, kan basıncını artırır, nabzı hızlandırır, kas hareketlerini yavaşlatır, kan damarlarını daraltır, nefes almayı kolaylaştırır ve mide asit seviyesini yükseltir.  Bu durum, vücudun stres altında verdiği tepkilere yakındır.  Beyne giden kan damarlarının daralması beyne giden kan akışını azaltır ve beynin bunu bir tehdit olarak algılamasını ve vücudu korumak için atağa geçmesini sağlar.  Bu durum, uykunun ertelenmesine, stres hormonlarının yükselmesine ve böylece insana kısa süreli bir mutluluk ve keyif halinin sağlanmasına neden olur. Kafein devamlı ve düzenli olarak kullanıldığında, uzun dönemde bağımlılık oluşturur.  

 

Ruh hali üzerine olan olumlu etkileri (keyifli ve mutlu olma hali, enerjik ve aktif hissetmek, sosyalliğin artması vb.) alınan kafein miktarına ve alan kişinin kafeine olan bağımlılık ve bağışıklık derecesine bağlı olarak değişmektedir.  Yüksek miktarlarda alınan kafein tedirginlik, huzursuzluk, hızlı kalp atışı ve mide asitlerinde çoğalma gibi olumsuzluklara neden olmaktadır.  Düzenli olarak kullanılan kafeinin kesilmesi baş ağrısı, yorgunluk, halsizlik, uykusuzluk/uykulu olma hali, konsantrasyon eksikliği, huzursuzluk, sinirlilik gibi yoksunluk belirtilerinin ortaya çıkmasına neden olur.  Günlük kafein alımı vücut ağırlığı başına 192 mg’ı bulduğunda ise öldürücü etki göstermektedir.  Kafeinin vücuttaki bu etkileri göz önene alındığında gıdalardaki miktarları oldukça önemli bir konudur. 

 

Besinlerdeki kafein miktarı besinin hazırlanmasına, üretim yöntemine ve tüketim miktarına göre değişir.  Kafein kola gibi pek çok alkolsüz içeceğin temel bileşenlerinden biridir.  Bu içeceklerdeki kafein ya kolada olduğu gibi kullanılan hammaddeden kaynaklanır ya da katkı maddesi olarak ürün bileşimine ilave edilir.  İçeceklerde bulunan kafein miktarı yasalarla sınırlandırılmış olup son düzenlemelerle 150 mg/L den az kafein içerenler düşük kafeinli; 150-320 mg/L düzeyinde kafein içerenler ise yüksek kafeinli olarak sınıflandırılmıştır.  Aşağıda bazı gıdaların kafein içerikleri verilmektedir.  

 

Gıda	Ürün Formu	Kafein (mg/ L-mg/kg)
Çay	Bütün türleri	263
Kahve	Filtre veya süzülmüş	526-605
	Çözülebilir	395
Kola içecekleri	Normal veya şekersiz	33-212
Enerji içecekleri	Bütün türleri	112-348
Çikolata	Parça	110-710

Çizelge1:  Bazı gıda ürünlerinin içerikleri kafein miktarı

 

Kolalı içecekler için giderek artan kafein ihtiyacı, günümüzde genellikle sentetik yöntemlerle karşılanmakta ise de, tarıma dayalı ülkelerde çay ve çay atıklarından kafein üretimi, proses maliyetinin düşük olması nedeniyle giderek önem kazanmaktadır. Dünya kafein üretiminin %45'i doğal kaynaklardan (dekafeinize kahve üretiminden ve çay atıklarından) geri kalan kısmı ise sentetik yollardan elde edilmektedir. Dünya kafein tüketiminin %70'e ulaşan kısmı kolalı içeceklerde, geri kalan kısmı ilaç sanayinde kullanılmaktadır.  Ülkemiz kafein ihtiyacının tamamı ithalatla karşılanmaktadır. Gerek ilaç sanayinin gelişmesi gerekse soğuk içeceklerin üretim ve tüketimindeki artışlarla ithal edilen kafein miktarı devamlı yükselme göstermekle beraber yıllık yaklaşık 50 tondur. 

 

Spektrofotometrik Olarak Kafein Miktarının Tayini

Yöntemin Prensibi

Bazik ortamda ekstrakte edilen kafeinin asidik ve bazik iki kolonda selektif olarak arıtılmasından sonra, 276 nm dalga boyundaki absorbansının ölçülmesi esasına dayanır.

 

Kullanılan Malzemeler

• Spektrofotometre
• Spektrofotometre küveti 
• Mezür (100 mL)
• Balonjoje (100 mL)
• Pipet (5,10 mL)
• Beher (250 mL)
• Cam Kolon
• Cam Yünü
• Terazi 
• Su Banyosu

Kullanılan Kimyasallar

1. Amonyum hidroksit (NH4OH) çözeltisi (% 25 m/v)
2. Sülfürik asit (H2S04) çözeltisi, 4 N
3. Sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi, 2 N
4. Dietil eter (C2H5)2O
5. Kloroform (CHCl3)
6. Celite 545

 

Stok kafein çözeltisi: 100 mg kafein, 100 mL lik ölçülü balonda bir miktar kloroform ile çözülür ve işaret çizgisine tamamlanır. Çözelti 1mL sinde 1 mg kafein ihtiva eder.

Standart Kafein Çözeltisi:Stok kafein çözeltisinin 10 ml si 100 mL lik bir ölçülü balona aktarılır ve kloroform ile işaret çizgisine tamamlanır. Standart kafein çözeltisi 1 mL sinde 0,1 mg kafein ihtiva eder. 

 

Deneyin Yapılışı

Numune hazırlama :

Öğütülmüş ve homojen hale getirilmiş 1 g numune 40 ml % 50 lik NH4OH çözeltisi ile su banyosunda 5 dakika ısıtılır.  Seyreltilmiş NH4OH ile balon jojede çözelti hacmi 100 ml ye ayarlanır.  Bundan pipetle 5 ml alınarak içinde 6 g Celite 545 bulunan 100 ml lik bir behere konulur ve karıştırılır. Diğer taraftan aşağıda belirtilen şekilde iki kolon hazırlanacaktır:

 

a) Asit kolonu : 25 mm x 250 mm lik bir cam kolonun dibine cam yünü yerleştirilir. Celite- H2SO4 karışımı (3 g Celite 545 ve 4 mL 4 N H2SO4) ile kolon doldurulur. Vakum uygulanarak kolon dolgu materyalinin yerleşmesi sağlanır ve en üste tekrar cam yünü konularak kolon hazırlanır.

 

b) Baz kolonu : Baz konu asit kolonuna benzer şekilde hazırlanır kolon dolgu materyali olarak  Celite-NaOH karışımı (3 g Celite+ 2 ml 2 N NaOH) kullanılır.

Bazik kolon asidik kolonun üzerine monte edilir.  Numune-Celite karışımı bazik kolona aktarılır.  Beherin içine 1 g kuru Celite 545 konularak beher çalkalanır ve kolona aktarılır.  Su ile doyurulmuş 150 mL eter bazik kolona verilir ve oradan asidik kolondan geçirilir, atılır. Sonra sadece asit kolondan 50 mL daha su ile doyurulmuş eter geçirilir ve atılır.

 

 Asit kolonun altına 50 ml lik bir ölçülü balon konulur ve 48 mL su ile doyurulmuş kloroform (CHCI3), asit kolondan geçirilir ve işaret çizgisine kadar su ile tamamlanır.  Balon jojeden spektrofotometre hücresine aktarılır ve kloroforma karşı 276 nm de absorbans okunur.  50 mL lik ölçülü balonlara standart kafein çözeltisinden 2.5, 5.0 ve 7.5 ml alınarak işaret çizgisine kadar kloroformla tamamlanır ve absorbansları okunur.  Bu çözeltilerin konsantrasyonu yatay eksene, okunan absorbans değerleri dikey eksen, üzerinde işaretlenerek kalibrasyon eğrisi çizilir.  Kalibrasyon eğrisinde, örnek çözeltisi için okunan absorbansa karşı gelen kafein konsantrasyonu ve bundan da numunedeki kafein konsantrasyonu bulunur.