Determinação de Cafeína em Medicamento

Prévia do material em texto

UFSJ – UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI 
 CAMPUS ALTO PARAOPEBA 
 ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DE CAFEÍNA EM MEDICAMENTO POR 
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR E CROMATOGRAFIA 
LÍQUIDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gustavo Medeiros de Sousa 
 Letícia Inouhe Ziliotti 
Thaylara R. B. Ferreira 
 
 
 
 
Ouro Branco - MG 
Junho/2023
Relatório apresentado como parte das 
exigências da disciplina Análise Instrumental 
Aplicada a Bioprocessos Experimental, sob 
responsabilidade da Prof.ª Ana Maria de 
Oliveira. 
 
2 
 
DETERMINAÇÃO DE CAFEÍNA EM MEDICAMENTO POR 
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR E CROMATOGRAFIA 
LÍQUIDA 
RESUMO 
Este experimento teve como objetivo determinar a concentração de cafeína em medicamentos 
utilizando duas técnicas analíticas: espectrofotometria de absorção molecular e cromatografia 
líquida. A cafeína é uma substância amplamente utilizada em medicamentos devido às suas 
propriedades estimulantes do sistema nervoso central. A espectrofotometria de absorção molecular 
envolveu a preparação de uma curva de calibração com padrões conhecidos de cafeína e a medição 
das absorbâncias das amostras e dos padrões em um espectrofotômetro. Na cromatografia líquida, 
foi utilizada uma solução padrão de cafeína e amostras de medicamentos foram injetadas em um 
sistema HPLC para separação e quantificação da cafeína com base no tempo de retenção e área do 
pico. O resultado obtido pelo método da cromatografia líquida de alta eficiência foi de 26,5 (± 0,8) 
mg mL-1 e pelo método da espectrofotometria de absorção molecular foi de 32,3 (± 0,1) mg mL-1. 
Embora o método da espectrofotometria de absorção molecular tenha apresentado um erro menor 
(7,67%) em comparação com a cromatografia líquida de alta eficiência (11,67%), ambas as 
técnicas demonstraram sua utilidade e eficácia na determinação da concentração de cafeína. 
1. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A cafeína é um dos alcaloides com atividade biológica mais consumidos no mundo. 
Classificada como uma substância psicoativa legal, ela possui uma ação farmacológica variada, 
afetando o sistema nervoso central, cardiovascular e a homeostase do cálcio. Seus efeitos sobre o 
comportamento humano são conhecidos por aumentar a capacidade de alerta e reduzir a fadiga, 
melhorando o desempenho em atividades que requerem maior vigilância (SILVA, 2021; DE 
MARIA e MOREIRA, 2007). 
No entanto, seu consumo também pode ter efeitos negativos. Alguns indivíduos podem 
experimentar irritabilidade, nervosismo e problemas de sono, especialmente se consumirem doses 
elevadas ou se forem sensíveis à substância. Além disso, em pessoas com quadros de ansiedade, a 
cafeína pode agravar os sintomas. Dessa forma, torna-se crucial o estabelecimento de níveis 
seguros de ingestão desta substância (MARIANO, 2018; RIBEIRO, 2012). 
Sendo assim, existem vários métodos analíticos descritos na literatura para a detecção e 
quantificação da cafeína, incluindo a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e a 
espectrofotometria de absorção molecular. Na primeira, a determinação é feita através da 
comparação dos tempos de retenção das amostras com os padrões correspondentes (MARIANO, 
2018). Na segunda, a quantificação é conduzida com base na análise da absorbância em 
determinado comprimento de onda (SKOOG, 2015). 
O objetivo do experimento foi determinar a concentração de cafeína em um 
antitérmico/analgésico neosaldina (solução oral), com concentração declarada de 30 mg mL-1 de 
cafeína, utilizando cromatografia liquida de alta eficiência e espectrofotometria de absorção 
molecular. 
3 
 
Inicialmente, foi feita a preparação das amostras de medicamento. Para isso, mediu-se 
100µL do medicamento, transferiu-se para um balão volumétrico de 50mL, completou-se o 
volume com água:acetonitrila (60:40) e homogeneizou-se, sendo preparada triplicata da amostra. 
Para a análise por cromatografia líquida, fez-se a confecção da curva analítica, onde, a 
partir de uma solução estoque de cafeína 100mg L-1, preparou-se 50mL de soluções padrão com 
concentrações crescentes, conforme indicado na Tabela 1, utilizando a fase móvel 
(água:acetonitrila 60:40) para aferição do balão volumétrico. O procedimento foi preparado em 
duplicata. 
Em seguida, injetou-se 20µL de cada solução padrão preparada anteriormente em um 
cromatógrafo liquido com detector ultravioleta-visível, com comprimento de onda ajustado em 
273,2 nm, contendo uma coluna C18 (octadecilsiloxano) de 25cm de comprimento, 0,46cm de 
diâmetro e 5µm de fase. Utilizou-se a fase móvel (água:acetonitrila 60:40) na vazão de 1mL min-
1. 
A área do pico da cafeína obtida em cada um dos cromatogramas está apresentada na 
Tabela 1. 
Tabela 1: Áreas de pico obtidas em cada replicata das amostras de solução padrão de cafeína e suas respectivas 
concentrações. 
Concentração padrão de 
cafeína (mg L
-1
) 
Área do pico da cafeína 
Média ± Desvio padrão da 
área do pico 
20 78,1 74,6 76,35 (± 2,47) 
40 156,7 156,5 156,60 (± 0,14) 
60 231,8 233,1 232,45 (± 0,92) 
80 323 315,5 319,25 (± 5,30) 
100 366,5 364,2 365,35 (± 1,63) 
A partir dos dados obtidos na Tabela 1, foi possível plotar o gráfico da curva analítica por 
padronização externa, mostrado na Figura 1. 
Figura 1: Curva analítica por padronização externa pelo método HPLC. 
 
A curva analítica por padronização externa utilizando o método HPLC foi utilizada para 
determinar a concentração de um analito. Apresentou-se uma equação da reta y = 3,7033x + 7,805, 
4 
 
com um coeficiente de determinação (R²) de 0,9922. Isso indicou uma relação linear positiva entre 
a concentração conhecida do analito e o sinal de resposta obtido pelo detector. 
Em sequência, para análise das replicatas do medicamento, injetou-se em um cromatógrafo 
líquido 20µL de cada replicata de amostra de medicamento preparada inicialmente, utilizando as 
condições cromatográficas já descritas. 
A área do pico da cafeína obtida para cada replicata da amostra está apresentada na Tabela 
2. 
A partir das áreas de pico obtidas e da equação da reta obtida na Figura 1, foi possível 
determinar a concentração de cafeína no medicamento diluído para cada uma das leituras, com o 
cálculo demonstrado abaixo para a primeira replicata. 
y = 3,7033x + 7,805 
199,2 = 3,7033x + 7,805 
x = 51,6822834 mg L-1 
Como o valor encontrado refere-se à amostra de medicamento diluída, foi necessário 
corrigir o resultado obtido, multiplicando-o pelo fator de diluição. 
C = 
50 mL
100 µL
 x 51,6822834 mg L-1 = 
50 mL
0,1 mL
 x 51,6822834 mg L-1 
C = 25.841,1417 mg L-1 
Corrigindo as unidades para mg mL-1, tem-se: 
C = 
25.841,1417 mg/L
1000 mL
 = 25,8411417 mg mL-1 
Os valores encontrados para as demais replicatas, juntamente com a média e o desvio 
padrão, encontram-se na Tabela 2. 
Tabela 2: Áreas de pico obtidas em cada replicata das amostras do medicamento e concentrações encontradas. 
Área do pico da 
cafeína 
Concentração de cafeína 
no medicamento diluído 
(mg/L) 
Concentração de cafeína 
corrigida (mg/mL) 
Média ± Desvio 
padrão 
199,2 51,6822834 25,8411417 
26,5 (± 0,8) 210,5 54,7336160 27,3668080 
203,6 52,8704129 26,4352064 
Logo, a concentração de cafeína na amostra do medicamento obtida pelo método da 
cromatografia líquida de alta eficiência foi de 26,5 (± 0,8) mg mL-1. Dessa forma, foi possível 
calcular o erro com relação ao valor esperado de 30 mg/mL, conforme mostrado abaixo. 
Erro = (valor esperado - valor encontrado) / valor esperado (x 100%) 
Erro = (30 – 26,5) / 30 (x 100%) 
Erro = 11,67% 
5 
 
Na cromatografia líquida de alta eficiência, a concentração de cafeína na amostra do 
medicamento foi determinada como 26,5 (± 0,8) mg mL-1, representando um erro de11,67% em 
relação ao valor descrito pelo fabricante. A maior incerteza associada a essa medida pode ser 
atribuída a variações nas condições experimentais, interferências de outros componentes ou 
possíveis limitações da técnica. 
Para a análise por espectrofotometria de absorção molecular, inicialmente foi feita a 
confecção da curva analítica por meio das soluções padrão já descritas anteriormente. As leituras 
de absorbância foram feitas no comprimento de onda máximo de 273,2 nm e estão apresentadas 
na Tabela 3. 
Tabela 3: Absorbâncias obtidas em cada replicata das amostras de solução padrão de cafeína e suas respectivas 
concentrações. 
Concentração padrão de 
cafeína (mg L
-1
) 
Absorbância 
Média ± Desvio padrão da 
absorbância 
20 1,068 1,075 1,072 (± 0,005) 
40 2,159 2,144 2,15 (± 0,01) 
60 3,141 3,187 3,16 (± 0,03) 
80 4,178 4,088 4,13 (± 0,06) 
100 4,584 4,640 4,61 (± 0,04) 
A partir dos dados obtidos na Tabela 3, foi possível plotar o gráfico da curva analítica por 
padronização externa, mostrado na Figura 2. 
Figura 2: Curva analítica por padronização externa pelo método da 
espectrofotometria de absorção molecular. 
 
A curva analítica por padronização externa, utilizando o método da espectrofotometria de 
absorção molecular, apresentou uma equação da reta y = 0,0453x + 0,3077, com um coeficiente 
de determinação (R²) de 0,9842. Esses resultados indicou uma relação linear positiva entre a 
concentração conhecida do analito e o sinal de absorção obtido pelo espectrofotômetro. 
Em sequência, para análise das replicatas do medicamento, foram feitas as leituras da 
absorbância de cada replicata de amostra de medicamento preparada inicialmente, apresentadas na 
Tabela 4. 
6 
 
A partir das absorbâncias obtidas e da equação da reta obtida na Figura 2, foi possível 
determinar a concentração de cafeína no medicamento diluído para cada uma das leituras, com o 
cálculo demonstrado abaixo para a primeira replicata. 
y = 0,0453x + 0,3077 
3,245 = 0,0453x + 0,3077 
x = 64,8410596 mg L-1 
Como o valor encontrado refere-se à amostra de medicamento diluída, foi necessário 
corrigir o resultado obtido, multiplicando-o pelo fator de diluição. 
C = 
50 mL
100 µL
 x 64,8410596 mg L-1 = 
50 mL
0,1 mL
 x 64,8410596 mg L-1 
C = 32.420,5298 mg L-1 
Corrigindo as unidades para mg mL-1, tem-se: 
C = 
32.420,5298 mg/L
1000 mL
 = 32,4205298 mg mL-1 
Os valores encontrados para as demais replicatas, juntamente com a média e o desvio 
padrão, encontram-se na Tabela 4. 
Tabela 4: Absorbâncias obtidas em cada replicata das amostras do medicamento e concentrações encontradas. 
Absorbância 
Concentração de cafeína 
no medicamento diluído 
(mg/L) 
Concentração de cafeína 
corrigida (mg/mL) 
Média ± Desvio 
padrão 
3,245 64,8410596 32,4205298 
32,3 (± 0,1) 3,235 64,6203091 32,3101546 
3,223 64,3554084 32,1777042 
Logo, a concentração de cafeína na amostra do medicamento obtida pelo método da 
espectrofotometria de absorção molecular foi de 32,3 (± 0,1) mg mL-1. Dessa forma, foi possível 
calcular o erro com relação ao valor esperado de 30 mg/mL, conforme mostrado abaixo. 
Erro = (valor esperado - valor encontrado) / valor esperado (x 100%) 
Erro = |(30 – 32,3)| / 30 (x 100%) 
Erro = 7,67% 
Para a técnica da espectrofotometria de absorção molecular, a concentração de cafeína na 
amostra do medicamento foi determinada como 32,3 (± 0,1) mg mL-1, o que representa um erro 
de 7,67% em relação ao valor descrito pelo fabricante, de 30 mg mL-1. 
A pequena incerteza associada a essa medida indica uma alta precisão do método, 
sugerindo que os resultados são confiáveis. No entanto, é importante considerar que a 
espectrofotometria de absorção molecular pode ser afetada por interferências espectrais de outros 
componentes presentes na amostra. 
7 
 
Essas interferências surgem devido à presença de outros componentes nos medicamentos, 
como excipientes, ingredientes ativos, metabólitos, produtos de degradação e aditivos, que 
apresentam absorção em comprimentos de onda semelhantes aos da cafeína (SKOOG, 2015). 
Essas interferências espectrais podem resultar em sobreposição de espectros e dificultar a 
identificação e quantificação específica da cafeína. Para minimizar essas interferências, estratégias 
podem ser adotadas, como a escolha adequada do comprimento de onda, o pré-tratamento das 
amostras para remover ou separar os componentes interferentes, o uso de técnicas de derivatização 
ou a adição de padrões internos (MARIANO, 2018). 
Ao comparar os erros entre as duas técnicas, foi observado que o método da 
espectrofotometria de absorção molecular apresentou um erro menor (7,67%) em relação ao 
método da cromatografia líquida de alta eficiência (11,67%). Isso indica uma maior precisão na 
determinação da concentração de cafeína utilizando a espectrofotometria de absorção molecular. 
Ambas as técnicas possuem vantagens e limitações específicas, e a escolha do método 
adequado depende das características da amostra e dos objetivos da análise. É importante 
considerar cuidadosamente as propriedades das técnicas analíticas e seus desempenhos para obter 
resultados confiáveis e relevantes para a determinação da concentração de cafeína em 
medicamentos. A espectrofotometria é mais rápida e simples, mas pode ser menos seletiva e 
suscetível a interferências. A cromatografia líquida, por sua vez, oferece alta seletividade e 
sensibilidade, permitindo uma análise mais precisa e confiável (MARIANO, 2018). 
No entanto, é importante ressaltar que os erros estão dentro de uma faixa aceitável e podem 
ser influenciados por diversos fatores, como a precisão do equipamento, variações nas condições 
experimentais e precisão na preparação das amostras, entre outros. 
Essas técnicas analíticas desempenham um papel fundamental na indústria farmacêutica, 
proporcionando controle de qualidade e garantindo a eficácia dos medicamentos contendo cafeína. 
A determinação precisa da concentração de cafeína é crucial para garantir que os medicamentos 
atendam aos requisitos de segurança e eficácia estabelecidos. E a escolha da técnica mais adequada 
depende das características específicas da amostra, dos objetivos analíticos e dos recursos 
disponíveis. 
2. CONCLUSÃO 
Em conclusão, os resultados obtidos por meio da espectrofotometria de absorção molecular 
e da cromatografia líquida de alta eficiência forneceram informações precisas sobre a concentração 
de cafeína em amostras de medicamentos. A concentração determinada pela espectrofotometria de 
absorção molecular foi de 32,3 (± 0,1) mg mL-1, enquanto a cromatografia líquida de alta eficiência 
resultou em uma concentração de 26,5 (± 0,8) mg mL-1. Embora o método da espectrofotometria 
de absorção molecular tenha apresentado um erro menor (7,67%) em comparação com a 
cromatografia líquida de alta eficiência (11,67%), ambas as técnicas demonstraram sua utilidade 
e eficácia na determinação da concentração de cafeína. Dessa forma, essas técnicas analíticas são 
úteis na indústria farmacêutica para controle de qualidade e garantia da eficácia dos medicamentos 
contendo cafeína. 
 
8 
 
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
DE MARIA, C. A. B.; MOREIRA, R. F. A. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. Química 
Nova. v. 30, no. 1, p. 99-105, 2007. 
MARIANO, R. S. Determinação de cafeína em bebidas estimulantes por cromatografia 
líquida e espectrofotometria UV-Vis. 2018. 67p. TCC (Licenciatura em Química) – 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018. 
RIBEIRO, R. F. Cafeína: benefícios e malefícios do consumo. 2012. 28p. TCC (Bacharel em 
Nutrição) – Centro Universitário do Sul de Minas, Varginha, 2012. 
SILVA, T. do C. O. Determinação do teor de cafeína em bebidas: da revisão integrativa da 
literatura à análise bibliométrica. 2021. 54p. TCC (Bacharel em Química) – Universidade 
Federal da Paraíba, Areia, 2021. 
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER,F. J.; CROUCH, S. R.; Fundamentos de química 
analítica. 9ª ed. São Paulo: Cengage Learning Edições Ltda, 2015. 125 p.