zawartość kofeiny w kawachArtykul 03 Bromatologia 1-2008.pdf

BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. – XLI, 2008, 1, str. 21 – 27

Marcin Frankowski, Artur Kowalski, Agnieszka Ociepa,

Jerzy Siepak, Przemysław Niedzielski

KOFEINA W KAWACH I EKSTRAKTACH KOFEINOWYCH

I ODKOFEINOWANYCH DOSTE ˛ PNYCH NA POLSKIM RYNKU

Zakład Analizy Wody i Grunt´w Wydziału Chemii

Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu

Kierownik: prof. zw. dr hab. J. Siepak

Celem przeprowadzonych bada´ było okre´lenie zawarto´ci kofeiny w ka-

wach i ekstraktach kofeinowych i odkofeinowanych pochodza˛cych z palarni

kaw z całego ´wiata dopuszczonej do sprzeda˙y na polskim rynku. Zawarto´´

kofeiny oznaczono za pomoca˛ aparatu do wysokosprawnej chromatografii

cieczowej z detekcja˛ UV-Vis (HPLC-UV-Vis).

Hasła kluczowe: kofeina, kawa kofeinowa, kawa odkofeinowana, ekstrakt kawowy,

HPLC-UV-Vis.

Key words: caffeine, caffeine coffe, decaffeinated coffee, instant coffe, HPLC-

-UV-Vis.

W ostatnich kilkunastu latach zainteresowanie kofeina˛ i jej negatywnym od-

działywaniem na organizm człowieka znacznie wzrosło. Zwia˛zane jest to z coraz

wi˛ksza˛ dost˛pno´cia˛ kofeiny w napojach, słodyczach i w gumach do ˙ucia (1, 2).

Zagadnienie to jest istotne, r´wnie˙ ze wzgl˛du na konieczno´´ przestrzegania

zalecanej, dopuszczalnej dziennej dawki kofeiny w artykułach ˙ywno´ciowych

iu˙ywkach (3 – 5). Stymuluje to rozw´ j nie tylko produkt´w spo˙ywczych, ale

r´wnie˙ poszukiwanie nowych metod oznaczania st˛˙enia kofeiny (3, 6 – 9).

Kofeina, inaczej teina, jest alkaloidem purynowym o wzorze C 8 H 10 N 4 O 2 (1-3-7

trimetylo-2,6-dihydroksypuryna) (10). Nale˙y do grupy metyloamin. Wyst˛puje

w postaci białego proszku, bez zapachu, o gorzkawym smaku. Jest dobrze

rozpuszczalna w gora˛cej wodzie i chloroformie. Temperatura topnienia kofeiny

wynosi ok. 235

C (temp. sublimacji – 180

C) (10). W swojej budowie jest zbli˙ona

do teobrominy i teofiliny (11). Kofeina jest całkowicie wchłaniana z przewodu

pokarmowego, a nast˛pnie rozprowadzana do poszczeg´ lnych tkanek w zale˙no´ci

od ich uwodnienia. Kofeina nie kumuluje si˛ w organizmie człowieka, poniewa˙

ulega szybkiej biotransformacji do kwas´w 1-metylomoczowego, 1,3-dimetylomo-

czowego, 7-metyloksantyny i 1,7-dimetyloksantyny. Wydalana jest wraz z moczem

w postaci niezmienionej oraz jako metabolity b˛da˛ce pochodnymi kwasu moczo-

wego i ksantyny (10, 12, 13). Maksymalne st˛˙enie kofeiny we krwi wyst˛puje po

pierwszej godzinie od jej spo˙ycia, a okres połowicznego p´ łtrwania w organizmie

wynosi 2,5 – 4,5 godz. (14). St˛˙enie kofeiny w fili˙ance kawy mo˙e wynosic´od

2 do 115 mg, w zale˙no´ci od sposobu przygotowania (1, 14, 15). Maksymalna,

M. Frankowski i inni

Nr 1

doustna dawka kofeiny wynosi 1,5 g, a dawka ´miertelna 10 – 12 g (1, 10). Kofeina

ma działanie analeptyczne, przez co aktywuje receptory dopaminy, pobudza

o´rodkowy układ nerwowy, kor˛ m´ zgowa˛ oraz o´rodki wegetatywne (oddechowy,

naczynioruchowy i nerwu bł˛dnego) (1, 16, 17). Przyspiesza przemian˛ materii,

zwi˛kszaja˛c tym samym zapotrzebowanie na tlen, zmniejsza napi˛cie mi˛´ni

gładkich naczy´ krwiono´nych. Ponadto, pobudza wydzielanie soku ˙oła˛dkowego,

zwi˛ksza sprawno´´ my´lenia, zmniejsza zm˛czenie psychiczne i fizyczne oraz

wykazuje słabe działanie moczop˛dne (10, 18). Kofeina stosowana jest w lecznict-

wie, gł´wnie w postaci łatwo rozpuszczalnych soli. Stosowana jest w przypadku

ostrych zatru´ alkoholem, atropina˛, w zapa´ciach, przy chorobach zaka´nych oraz

niedoci´nieniu (1,10). Ziarna kawy zielonej zawieraja˛: 0,3 – 2,3% kofeiny zwia˛za-

nej z kwasem chlorogenowym, do 15% tłuszczu, 13% białek, 8% cukr´w, 7% soli

mineralnych przede wszystkim magnezu i potasu, trygonelin˛, kwasy organiczne,

pektyn˛, witamin˛ PP oraz 11% wody. Kawa palona zawiera znacznie mniej

lotnych substancji aromatycznych, tłuszczu i białek (19).

Obecnie kofein˛ stosuje si˛ jako składnik r´˙nego rodzaju dodatk´w do napoj´w

i artykuł´w spo˙ywczych. Niepokoja˛cy staje si˛ fakt, i˙ coraz cz˛´ciej jest ona

konsumowana r´wnie˙ przez dzieci. Kofeina przyjmowana w zbyt du˙ych dawkach

mo˙e mie´ negatywny wpływ na zdrowie człowieka, dlatego istnieje konieczno´´

rozwoju bardziej precyzyjnych i dokładniejszych metod jej oznaczania (6 – 9, 20).

Obecnie do oznaczania kofeiny wykorzystuje si˛ przede wszystkim metody

instrumentalne takie, jak: spektrofotometri˛ oraz chromatografi˛ gazowa˛ i cieczo-

wa˛ (8, 9, 11). W oznaczeniach rutynowych wykorzystuje si˛ technik˛ wysoko-

sprawnej chromatografii cieczowej z detekcja˛ UV-Vis (5). Dzi˛ki wysokiej

sprawno´ci, dobrej rozdzielczo´ci i du˙ej szybko´ci analizy, znalazła ona szerokie

zastosowanie w oznaczaniu kofeiny w pr´bkach farmakologicznych, biochemicz-

nych, jak i ´rodowiskowych (21).

Celem przeprowadzonych bada´ było oznaczenie st˛˙enia kofeiny w kawach

i ekstraktach kofeinowych i odkofeinowanych pochodza˛cych z palarni kaw całego

´wiata dopuszczonych do spo˙ycia na polskim rynku.

MATERIAŁ I METODY

St˛˙enie kofeiny oznaczono w 59 pr´bkach kaw polskiej i zagranicznej dost˛p-

nych na polskim rynku. Analizie, poddano zar´wno kawy kofeinowe palone

i odkofeinowane oraz ekstrakty kawy (kawy rozpuszczalne) kofeinowej i od-

kofeinowanej.

Przygotowanie pr´bek kawy i oznaczanie st˛˙enia w nich kofeiny wykonywano

wg Polskiej Normy PN-ISO 10095 (5). Do oznacze´ stosowano odczynniki

czysto´ci analitycznej firmy Merck (KGaA Darmstadt, Niemcy) przeznaczone do

chromatografii cieczowej oraz wod˛ dejonizowana˛ pozyskiwana˛ z urza˛dzenia

Milli-Q RG (Milli-Q system, Millipore, France). Roztwory wzorcowe stosowane do

oznacze´ przygotowywano z roztworu wzorcowego kofeiny firmy Fluka (Sigma-

Aldrich, Switzerland). Do wzbogacania i oczyszczania pr´bki ekstraktu wodnego

kofeiny wykorzystano zestaw z kolumnami oczyszczaja ˛ cymi SPE (Solid Phase

Nr 1

Kofeina w kawach

Extraction) w odwr´ conym układzie faz, modyfikowanymi grupami fenylowymi

o poj. 3 cm 3 firmy Baker (J. T. Baker, USA).

St˛˙enie kofeiny w pr´bkach kaw oznaczono metoda˛ HPLC-UV-Vis wykorzys-

tuja˛c aparat wysokosprawnej chromatografii cieczowej firmy Selko (Selko 500).

Jako kolumn˛ chromatograficzna˛ zastosowano C-18 RP ODS firmy Macherey-

Nagel (Macherey-Nagel GmbH, Niemcy). Nat˛˙enie przepływu fazy ruchomej

składaja˛cej si˛ z metanolu i wody 55/45, wynosiło 1 cm 3 /min. Granica oznaczalno-

´ci dla kofeiny wynosiła 0,005 g kofeiny/100 g.

WYNIKI I ICH OM ´ WIENIE

St˛˙enie kofeiny w 34 pr´bkach kawy palonej kofeinowej wynosiła od 0,32 do

2,95 g/100 g pr´bki. ´ rednie st˛˙enie kofeiny w pr´bkach kaw kofeinowych

palonych wynosiła 2,25 g kofeiny/100 g badanej pr´bki (mediana: 1,92 g kofei-

ny/100 g kawy).

Na podstawie uzyskanych wynik´w stwierdzono, ˙e najwy˙sze st˛˙enie kofeiny

oznaczono w pr´bce kawy Woseba Arabica (2,95 g kofeiny/100 g kawy),

a najni˙sza˛ w pr´bce Gayer cafe kawa ´niadaniowa (0,32 g kofeiny/100 g kawy).

Dla 12 pr´bek ekstrakt´w kawy kofeinowej najwy˙sze st˛˙enie kofeiny stwier-

dzono w kawie Prima Finezja – 2,01 g kofeiny/100 g kawy. Najni˙sze st˛˙enie

kofeiny 1,03 g kofeiny/100 g pr´bki, oznaczono w pr´bce Nescafé Espresso.

´ rednie st˛˙enie kofeiny w pr´bkach ekstraktu kawy kofeinowej wynosiła 1,63

g kofeiny/100 g kawy i była ni˙sza niz˙´rednie st˛˙enie kofeiny w kawach palonych

(mediana: 1,68 g kofeiny/100 g kawy). Wyniki st˛˙enia kofeiny dla poszczeg´l-

nych kaw kofeinowych zestawiono w tab. I.

Na podstawie uzyskanych wynik´w bada´ st˛˙enia kofeiny dla 10 pr´bek kawy

odkofeinowanej palonej mo˙na stwierdzi´, ˙e wi˛kszo´´ pr´bek kawy nie prze-

kracza dopuszczalnego st˛˙enia wynosza˛cego 0,10 g kofeiny w 100 g kawy (5).

Jedynie, pr´bka kawy Sati Café dekafeinet (0,26 g kofeiny/100 g kawy) prze-

kraczała dopuszczalne st˛˙enie kofeiny (5). Najni˙sze st˛˙enie kofeiny (0,06

g kofeiny/100 g) oznaczono w pr´bkach kawy Mercus i Onko. Dla ekstrakt´w kawy

odkofeinowanej, stwierdzono najwy˙sze st˛˙enie kofeiny w pr´bce kawy Jacobs

Night&Day – 0,14 g kofeiny/100 g. Natomiast, najni˙sze st˛˙enie kofeiny 0,06

g kofeiny/100 g kawy stwierdzono w kawie Tesco instant coffee- decaffeinated

(tab. II). Parametry statystyczne zestawiono w tab. III.

W literaturze dost˛pne sa˛ informacje, ˙e przeci˛tny konsument wypija dziennie

od 2 do 4 fili˙anek kawy dostarczaja˛c do organizmu 2 – 4 mg kofeiny/kg masy ciała

na dob˛ (14). Za dawk˛ ´miertelna˛ kofeiny uwa˙a si˛ ok. 10 g (ok. 80 fili˙anek) (1).

Do przygotowania w fili˙ance zwykłej porcji kawy, u˙ywa si˛ wg danych

producent´w ok. 7 – 10 g kawy mielonej (co odpowiada 120 – 200 mg kofeiny),

w celu zaparzenia kawy rozpuszczalnej u˙ywa si˛ ok. 2,5 g (co stanowi

´rednio 65 mg kofeiny) (1, 15). Przeci˛tna porcja kawy espresso zawiera 40 – 62 mg

kofeiny, natomiast fili˙anka kawy bezkofeinowej do 4 mg kofeiny (14, 15).

Nadu˙ywanie picia kawy, szczeg´ lnie kaw palonych zawieraja˛cych du˙a˛ ilo´´

robusty, mo˙e powodowa´ niepo˙a ˛ dane skutki objawiaja ˛ ce si ˛ nadmiernym pobu-

M. Frankowski i inni

Nr 1

T a b e l a I. St˛˙enie kofeiny w pr´ bkach kawy kofeinowej (g/100 g kawy)

T a b l e I. Caffeine content in caffeine-rich coffee samples (g/100 g coffee )

St˛˙enie

kofeiny

g/100 g kawy

kawy kofeinowe palone

MK Café Feeling

Nazwa pr´ bki

St˛˙enie

kofeiny

g/100 g kawy

kawy kofeinowe palone (cd.)

Jacobs Aroma

2,03

2,00

MK Café Feeling

2,14

Caffe Sonia

1,98

Tchibo Family

2,57

Gayer caffe/kawa ´niadaniowa

0,32

Prima Excellent

1,68

Shaheen Café

2,00

Prima Rumba

2,43

Lyons original

1,46

Prima niebieska

2,08

Morrisons (Roasted Grodnu

coffee)

Café Prima Impresja

1,07

1,25

Gala ulubiona

2,63

Douwe Egberts – Real coffee

2,02

Elite Optima

0,86

Organic Coffee-Breakfast Blend

1,23

Elite Fort

1,91

Organic Coffee-French Roast

1,21

Elite Pedros

1,92

Hawana Gold

1,20

Maxwell House

2,07

ekstrakty kawy kofeinowej

Nescafé Classic

Caffé Vergano

1,78

1,87

Caffé Mike

2,48

Nescafé Classic

1,66

Caffe Matta

2,51

Nescafé Gold

1,57

Segafredo espresso Casa

1,92

Nescafé Espresso

1,03

Röstfein Kosta Espresso

1,55

Maxwell House

1,76

Sido Café

2,31

Tchibo Exclusive

1,31

Kawa boska

1,69

Mokate caffe classic

1,72

Woseba Arabica

2,95

Prima Finezja

2,01

Woseba Gold

1,87

Prima Arabica

1,69

Woseba Domowa

2,57

Jacobs Cronat Gold

1,64

Astra Terra

1,65

Astra Margo

1,38

Taka Czarna

1,74

Cafe Prim

1,92

dzeniem organizmu i bezsenno´cia˛, wzmo˙ona˛ potliwo´cia˛, niepokojem, przy-

spieszeniem rytmu serca (1). Uwa˙a si˛,˙e kofeina przy zachowaniu umiar-

kowanego poziomu spo˙ycia do 300 mg dziennie, nie jest niebezpieczna dla

zdrowia człowieka i nie wywołuje efekt´w niepo˙a˛danych (1, 15). W Niemczech

dawka ta jest wy˙sza i wynosi 4 mg/kg masy ciała na dob˛, w Wielkiej Brytanii

– 3 mg/kg masy ciała na dob˛ i w USA – 4 mg/kg masy ciała na dob˛ (3).

Na podstawie wieloletnich bada´ stwierdzono, ˙e dzienna dawka kofeiny w ilo´ci

300 mg nie wpływa negatywnie na rozw´ j płodu u kobiet ci˛˙arnych (1, 15).

Jednak nale˙y pami˛ta´, ˙e kofeina jest nie tylko składnikiem kawy, lecz innych

Nazwa pr´ bki

Nr 1

Kofeina w kawach

T a b e l a II. St˛˙enie kofeiny w kawie odkofeinowanej (g/100 g kawy)

T a b l e II. Caffeine content in decaffeinated coffee samples (g/100 g coffee)

St˛˙enie

kofeiny

g/100 g kawy

ekstrakty kawy odkofeinowanej

Nescafé Classic

Nazwa pr´ bki

St˛˙enie

kofeiny

g/100 g kawy

kawy odkofeinowane palone (cd.)

Marcus

Nazwa pr´ bki

0,10

0,06

Jacobs Night& Day

0,14

Onko

0,06

Tesco instant coffee –

decaffeinated

0,06

Melita

0,07

kawy odkofeinowane palone

Jacobs Night &Day

Prima DECAF ICA

0,08

0,07

Prima DECAF ASG

0,09

Prima Grand Aroma

0,09

Prima bezkofeinowa

0,09

Sati Café dekafeinet

0,26

Prima bezkofeinowa

0,08

T a b e l a III. Podstawowe dane statystyczne dla pr´ bek kawy (g/100 g kawy)

T a b l e III. Basic statistical data for coffee samples (g/100 g coffee)

Kawa kofeinowa

palona

Ekstrakt kawy

kofeinowej

Ekstrakt kawy

odkofeinowanej

Kawa

odkofeinowana

palona

´ rednia

1,86

1,63

0,10

mediana

1,92

1,68

0,10

0,08

0,56

0,28

0,04

0,06

minimum

0,32

1,03

0,06

maximum

2,95

2,01

0,14

0,26

25%

1,55

1,48

0,06

0,07

75%

2,14

1,82

0,14

0,09

produkt´w spo˙ywczych (1, 14, 15). W herbacie st ˛ ˙enie kofeiny wynosi od 80

do 730 mg/dm 3 , w coca-coli ok. 80 mg/dm 3 , w kubku kakao 5 – 10 mg kofeiny,

w czekoladzie 5 – 20 mg/100 g, za´ w 245 cm 3 puszka napoju Red Bull zawiera

80 mg kofeiny (1, 14, 15). Wszechobecno´´ kofeiny w produktach spo˙ywczych

spowodowała normowanie zalecanej dopuszczalnej dziennej dawki dla dzieci,

kt´ ra w USA nie powinna przekracza´: 1 mg/kg masy ciała na dob˛, w Niem-

czech 2,5 mg/kg masy ciała na dob˛, w Wielkiej Brytanii 3 mg/kg masy ciała

na dob˛ (3). W krajach Unii Europejskiej w celu ochrony konsument´w, szcze-

g´ lnie tych najmłodszych, spo˙ywaja˛cych du˙e ilo´ci napoj´w energetyzuja˛cych

(tj. Red Bull, Tiger itp.) wprowadzono konieczno´´ informowania konsumenta

„o wysokiej zawarto´ci kofeiny” dla produkt´w, kt´ re zawieraja˛ wi˛cej ni˙ 150

mg/dm 3

(4).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: