Familias de plantas

Resumen

En la naturaleza existen diferentes tipos de sustancias que provienen de las plantas; una de ellas son los alcaloides, que son compuestos que contienen en su composición, átomos de nitrógeno. La cafeína (1,3,7-trimetilcantina o 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona), es uno de las sustancias más conocidas en el mundo de los alcaloides y proviene de la purina, que está presente en más de 60 especies vegetales, siendo una de las más importantes y con mayor contenido, el café; el cual es muy popular en el mundo. La presente práctica se basó en la obtención de cafeína a partir del café instantáneo donde se utilizaron 236,40 g que luego de ser pesados se sumergieron en un vaso de precipitación con 100 ml para dar inicio al proceso de extracción sólido-líquido, donde el líquido de la solución se decantó por capas orgánicas que fueron separadas; para posteriormente llevar a cabo la purificación por recristalización, filtración y sublimación de la cafeína. En cuanto al rendimiento, se obtuvo 0,02% de cafeína luego de la purificación por recristalización; no obstante, al aplicar la sublimación se mejoró el rendimiento puesto que ascendió a 0,045%, cantidad que continuó siendo baja según estándares comerciales de cafeína en varios tipos de café. En cuanto a la coloración de la cafeína, se visualizó un color blanquecino amarillento de los cristales; mientras que, para el punto de fusión, se determinaron 240ºC, lo que evidenció la calidad del proceso realizado que no fue mala, ya que la cafeína pura tiene un punto de fusión de 236ºC.

1. Objetivos.

1.1. Objetivo general

Extraer la cafeína a partir del café instantáneo.

1.2. Objetivos específicos

Determinar el punto de fusión de la cafeína obtenida del café instantáneo.

Diferenciar la coloración del material sólido y el obtenido después de la sublimación.

Determinar el rendimiento porcentual en función de los gramos de café que se utilizaron originalmente luego de la sublimación.

2. Introducción

Los alcaloides son un grupo enorme de compuestos orgánicos naturales que contienen átomos de nitrógeno (amino o amido en algunos casos) en sus estructuras, se conocen al menos 3000 alcaloides en alrededor de 4000 especies. Estos átomos de nitrógeno provocan la alcalinidad de estos compuestos; los átomos de nitrógeno suelen estar situados en algún sistema de anillo (cíclico). Generalmente basados en estructuras, los alcaloides se pueden dividir en clases como indoles, quinolinas, isoquinolinas, pirrolidinas, piridinas, pirrolizidinas, tropanos y terpenoides y esteroides (Kurek, 2019).

La cafeína (1,3,7-trimetilcantina o 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1H-purina-2,6-diona), un conocido alcaloide de la purina, fue descrita por Gennaro como un polvo blanco e inodoro con un sabor ligeramente amargo. Su fórmula química es C8H10N4O2 (Rodak y otros, 2021).

La cafeína es una de las bebidas más populares y consumidas en el mundo. Su fuente principal es el café, sin embargo, también puede estar presente en otras plantas como hojas de té, bayas de guaraná y granos de cacao (Rodak y otros, 2021); para ser más exactos, este alcaloide se puede hallar en más de 70 plantas (Cappelletti y otros, 2015). y también por procedimientos sintéticos (p. ej., metilación de varias xantinas y teofilina) (Rodak y otros, 2021).

Ilustración 1. La cafeína, origen y estructura.

Fuente: https://www.intechopen.com/chapters/66742

El café, contiene entre un 0,8 a 1,8% de su composición. El té por su parte, proveniente de Camellia o Thea sinensis, viridis o bohea, arbustos de los que se obtiene este alcaloide a partir de sus hojas, con una concentración que oscila entre 20 a 73 mg/ 100 ml dependiendo del método de extracción; no obstante, en el cacao los niveles de cafeína radican entre 5 a 20 mg/ 100 ml; dichos valores en cambio, dependerán del lugar de donde provenga el cacao. Pero en el guaraná, mate, la hierba ilex y la cola, los niveles se encuentran situados en 2 a 4% (Pardo y otros, 2007).

Vale la pena señalar que la cafeína también se puede encontrar en bebidas energéticas, refrescos, chicles y medicamentos (Rodak y otros, 2021).

Para la extracción de la cafeína se puede utilizar la de tipo: sólido-líquido o líquido-líquido, en función de la fuente, que se posea, con la finalidad, de separar el componente de interés. La cafeína puede ser extraída fácilmente con agua caliente; no obstante, si de desea extraer este alcaloide desde una bebida se aplicará el método de extracción líquido-líquido (Calle, 2011).

La recristalización por su parte, es un método de purificación donde la forma deseada adquiere la forma de cristales; lo ideal es que los cristales no se enfríen demasiado rápido para que posean mayor pureza (Calle, 2011).

Ilustración 2. Sublimación de la cafeína.

Fuente: https://www.comoves.unam.mx/assets/revista/69/guiadelmaestro_69.pdf

La cafeína también se purifica mediante sublimación, de manera fácil formando agujas incoloras; siempre y cuando el vapor choque contra vidrio frío (Marrtín y otros, 2005).

3. Metodología y materiales

3.1. Extracción de cafeína a partir de café instantáneo

- Se calentó a ebullición 100 ml de agua en un vaso de precipitación de 250 ml.

- Se colocó 236.40 gramos de café instantáneo en el agua caliente durante 1 minuto.

- El líquido obtenido, fue trasvasado con un embudo de separación, 3 veces con porciones sucesivas de 20 ml de cloroformo.

- A continuación, se agitó la mezcla de forma repetitiva y vigorosa durante 1 minuto.

- Luego se separaron las capas después de reposar por varios minutos.

- Posteriormente se separaron las capas orgánicas directamente desde el embudo de separación sobre un matraz limpio

- La capa de cloroformo, se trasvasó a un embudo de separación y se lavó dos veces con 20 ml de la solución fría de NaOH (6M) y una vez con 20 ml de agua destilada.

- La fase orgánica fue separada y secada con una capa de sulfato de sodio anhidro de aproximadamente, 1 cm de espesor

- Los extractos orgánicos secos fueron transferidos a un vaso de precipitados de capacidad adecuada y evaporada calentando sobre una plancha el cloroformo en el interior de una campana extractora de gases, hasta obtener 3 ml de solución.

- Después se utilizó una cantidad mínima adicional de cloroformo y una pipeta Pasteur, y se transfirió la cafeína cruda a un matraz de 125 ml.

3.1.1. Purificación

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