experimento 3

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Universidade Federal de Sergipe 
Centro de Ciências Exatas e Tecnologias 
Departamento de Química 
 
 
Disciplina: Métodos Instrumentais de Análise 
Prof.ª: Elisângela Passos 
Aluna: Greice Kely Santos Silva 
 
 
Data de Realização: 05 de agosto de 2025 
 
 
 
Relatório: Experimento 03. 
Título: Análise de Cafeína por Cromatografia Gasosa. 
 
Objetivos: Realizar a análise qualitativa e quantitativa da cafeína por meio da técnica de 
cromatografia gasosa, utilizando amostras previamente obtidas por extração com diferentes 
solventes orgânicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
A cafeína é um metabólito derivado da xantina, cujo nome sistemático é 1,3,7-trimetilxantina. 
Apresenta grande importância para o ser humano, pois é uma das substâncias psicoativas mais 
consumidas no mundo. A cafeína pode ser encontrada em mais de 63 espécies vegetais, entre 
elas fontes comerciais como café, chá mate, guaraná e o chocolate. A cafeína foi descoberta 
em 1819, pelo cientista Friedlieb Ferdinand Runge, na Universidade de Jena, na Alemanha, 
durante estudos em semente de café. A cafeína geralmente é extraída através da aplicação de 
solventes de baixa polaridade, imiscíveis em água. Além disso, tratamentos ácido-base são 
realizados para convertê-la em um cátion solúvel em água e para restabelecê-la como uma 
molécula neutra. 
Segundo Skoog et al. (2006), a cromatografia gasosa (CG) é uma das técnicas mais utilizadas 
em análises quantitativas e qualitativas. Esta técnica passou a ser usada para se analisar a 
cafeína a partir da década de 1970, permitindo obter resultados reprodutíveis, diminuiu o tempo 
de análise e a quantidade de amostra. Dessa forma, observa-se que cromatografia gasosa é uma 
técnica muito útil e adequada para a análise da cafeína. Atualmente, a cromatografia gasosa 
acoplada à espectrometria de massas também é utilizada. 
Outra técnica apresentada em Skoog et al. (2006) para análise de cafeína é a Cromatografia 
Líquida de Alta Eficiência (CLAE) usada pela química forense, bioquímica, toxicologia, 
química dos alimentos, estudos farmacológicos. De Maria et al. (2007) afirmam que a CLAE 
é utilizada para analisar a cafeína e seus metabólitos em fluidos biológicos e garante resultados 
seguros. Dessa forma, é relevante destacar a técnica para a análise da cafeína, a cromatografia 
líquida de alta eficiência vem sendo muito utilizada para análise de cafeína em alimentos, por 
exemplo, esse fato é justificado porque a técnica oferece as vantagens de ser sensível, 
específica, rápida e não exigir um preparo de amostra complicado. 
 
METODOLOGIA 
• Preparo da amostra de café: a amostra de café concentrada foi preparada utilizando 
aproximadamente 10g de café torrado e moído comercial adicionado a aproximadamente 100 
mL de água destilada previamente aquecida a 80 ºC. Essa mistura foi mantida a 80 ºC por 10 
minutos, seguida de um processo de filtração simples, para separar o sólido da fração líquida. 
O pH da solução de café foi medido e obtido um resultado entre 5 e 6. 
 • Extração da cafeína: foi realizada utilizando diferentes solventes orgânicos acetato de etila; 
clorofórmio; diclorometano e hexano. Adicionalmente, foi preparada uma amostra submetida 
à acidificação da fração aquosa por adição de 2 a 3 gotas de solução de HCl 2 mol L⁻¹, seguida 
da extração com diclorometano. Para cada extração, aproximadamente 1 mL da amostra foi 
transferido para um tubo contendo 1 mL do solvente extrator, sendo a mistura agitada em 
vórtex por 30 segundos. Após a separação das fases, a fase orgânica (solvente extrator) foi 
cuidadosamente coletada, passada por uma pequena coluna contendo sulfato de sódio anidro 
para remoção da umidade residual, e armazenada em frascos apropriados para posterior análise 
por cromatografia gasosa. 
 
 
 
 
• Análise Cromatográfica Das Amostras: foi realizada em um sistema de cromatografia gasosa 
acoplado à espectrometria de massas (GC-MS). Utilizou-se uma coluna capilar apolar do tipo 
DB-5MS UI (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm). As temperaturas do injetor, da fonte de íons e da 
interface foram ajustadas para 280 °C, 250 °C e 280 °C, respectivamente. O programa de 
aquecimento do forno iniciou a 100 °C (mantido por 1 minuto), com um aumento de 
temperatura de 10 °C min⁻¹ até atingir 280 °C, sendo mantida por 7 minutos, totalizando um 
tempo de corrida de 26 minutos. A análise foi realizada na faixa de razão massa/carga (m/z) de 
40 a 300, com volume de injeção de 1 μL e fluxo de gás de arraste ajustado para 1,0 mL min⁻¹. 
Alíquotas de 50 μL de cada extrato foram diluídas em 1,0 mL do respectivo solvente utilizado 
na extração (acetato de etila, clorofórmio, diclorometano ou hexano), com o objetivo de ajustar 
a concentração do analito à faixa de trabalho do equipamento e garantir compatibilidade com 
o sistema cromatográfico. Para avaliar a linearidade do método cromatográfico na 
quantificação de cafeína, foram preparadas soluções do padrão analítico em concentrações 
distintas, variando 10 a 100 mg L⁻¹. O padrão de cafeína foi inicialmente solubilizado em 
diclorometano e depois foram realizadas diluições adequadas. As injeções foram realizadas sob 
as mesmas condições operacionais utilizadas na análise das amostras, garantindo a 
reprodutibilidade e a comparabilidade dos resultados. A linearidade foi avaliada por meio da 
construção de uma curva analítica, correlacionando as áreas dos picos cromatográficos obtidos 
para a cafeína com as respectivas concentrações das soluções padrão. 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Os resultados obtidos em laboratório foram analisados através da preparação de uma amostra 
de café comercial dissolvido em água e passado por filtração simples que após o resfriamento, 
deve-se concentrar o filtrado evaporando metade do seu volume. Em seguida, extrai-se a 
cafeína do concentrado. Vale salientar que como a extração do cátion de cafeína foi realizada 
com diclorometano por sua baixa polaridade e para evitar a formação emulsões, mesmo assim 
é possível que parte dos cátions ainda tenham permanecido na fase aquosa. Ao extrato obtido, 
adiciona-se hidróxido de potássio e lava-se a fase básica com diclorometano acidificada com 
HCl 2 mol/L, à mistura ácido clorídrico para formar o cátion de cafeína, solúvel em meio 
aquoso. Os gráficos representados abaixo quantizam cafeína pela técnica de cromatografia 
gasosa em que o eixo das ordenadas apresenta a escala da intensidade e das abscissas o tempo 
de retenção da cafeína. Foram utilizados solventes orgânicos para extração da cafeína, pois 
dentre as propriedades mais importantes, pode-se citar a sua baixa solubilidade em água, a 
baixa polaridade. Por isso a cafeína geralmente é extraída através da aplicação de solventes de 
baixa polaridade, imiscíveis em água. Além disso, tratamentos ácido-base são realizados para 
convertê-la em um cátion solúvel em água e para restabelecê-la como uma molécula neutra. 
 
O gráfico 1 cromatográfico para a construção do padrão, plotado abaixo, foi obtido após a 
extração da cafeína utilizando o solvente diclorometano puro. A cafeína é dissolvida no 
diclorometano. Para amostras sólidas, a extração pode ser feita com o uso de diclorometano e, 
em seguida, uma solução de NH4OH concentrado. 
 
Gráfico 1 
 
 
 
 
 
Possível observar o aparecimento de um único pico, mostrando assim uma boa eficiência deste 
solvente, para extração de cafeína. Vale salientar que como a extração do cátion de cafeína foi 
realizada com diclorometano (polaridade baixa), é possível que parte dos cátions ainda tenham 
permanecido na fase aquosa. Ao extrato obtido, adiciona-se hidróxido de potássio e lava-se a 
fase básica com diclorometano (extração da molécula neutra). 
 
Quanto a extração utilizando acetato de etila, houve a solubilização do solvente no meio 
reacional, por se tratarem de substâncias miscíveis, porém com a passagemem centrifuga e a 
solução com o pH básico foi possível separar as fases e assim obter uma solução que pudesse 
ser injetada no cromatográfico. O gráfico 2 representa a análise cromatográfica utilizando o 
acetato de etila como solvente orgânico extrator de cafeína. Neste gráfico é possível enxergar 
o aparecimento de um pico na zona esperada, porém foi possível observar o aparecimento de 
algumas indeterminadas impurezas provavelmente durante o processo de extração houve a 
extração de outra substância que não a cafeína da amostra. 
 
Gráfico 2 
 
 
O cromatograma apresentado pelo gráfico 3 apresenta o clorofórmio como extrator orgânico. 
 
Gráfico 3 
 
 
 
 
 
A extração com clorofórmio se dá devido ao material vegetal entrar em contato com 
clorofórmio e a cafeína é extraída, na extração líquido-líquido, na qual a cafeína, o clorofórmio 
apresenta as seguintes características que o atribuem como um dos solventes mais utilizados 
nessa metodologia: facilidade na separação de soluto e solvente, já que possui baixo ponto de 
ebulição, e como apresenta o gráfico 3 uma boa resposta quando analisado na técnica de 
cromatografia gasosa devido a formação do pico na zona esperada. 
Para a construção do gráfico 4 foi utilizada uma solução de diclorometano acidificada fato que 
comprova a eficiência do método diante da acidificação da amostra, visto que houve uma 
melhora na qualidade do pico. 
Gráfico 4 
 
O gráfico 5 apresenta o cromatograma do extrator orgânico hexano, desde a mistura inicial foi 
possível enxergar que não houve extração utilizando este extrator, visto que o tubo em que se 
encontrava a amostra apresentava duas fases, fato confirmado pelo cromatógrafo, já que o 
como mostra o gráfico 5 foram exibidos vários picos, provavelmente substâncias presentes na 
coluna de arraste da fase estacionaria. Como citado no início do tópico a amostra de cafeína foi 
preparada em meio aquoso e acidificada, sendo o hexano é um hidrocarboneto apolar, o que 
significa que ele não se mistura bem com compostos polares como a cafeína dissolvida em 
água. 
Gráfico 5 
 
 
 
 
 
Na saída da coluna, a cafeína é detectada por um detector específico. Um detector de ionização 
de chama (DIC) ou um detector de espectrometria de massas (EM) são comumente usados, 
permitindo a identificação e quantificação da cafeína presente na amostra. A análise gera um 
cromatograma, que é um gráfico onde o tempo de retenção e a área do pico da cafeína são 
usados para determinar sua concentração. Como mostra o gráfico 6. 
Gráfico 6 
 
É possível com a técnica de cromatografia gasosa determinar as concentrações por área de pico 
formado. E a área por solvente extrator como mostram as tabelas 1 e 2, respectivamente. 
Tabela1 - concentração da amostra x área de pico 
Concentração (mg/L) Área 
10 2004239 
20 4958208 
40 10421805 
60 15943936 
80 22988322 
100 29180836 
 
Tabela 2 – solvente extrator x área de pico 
Solvente extrator Área de pico 
https://www.google.com/search?sca_esv=d9e8424faa7cf103&cs=0&q=detector+de+ioniza%C3%A7%C3%A3o+de+chama+%28DIC%29&sa=X&ved=2ahUKEwjly__p6bOPAxXEqpUCHVxEPUoQxccNegQIGBAB&mstk=AUtExfCeMcz1iFn27VgXpmjWOTduSOArDJr-RrRItddzor80NXZJfSjyzmYZ0sksQ6pDBFzF0Gv5J-GPL5QSi2G7SK87CGA9B-W0D7kaLBK0KfRjst-PdSw_Lh4owzSt2okF3wQ&csui=3
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Acetato 4871074 
Clorofórmio 7500190 
Diclorometano 4685056 
Diclorometano Acidificado 5883725 
Hexano - 
 
Com os dados da tabela 1 e utilizando o programa computacional Excel, foi possível construir 
o gráfico 7, que apresenta a curva de calibração e a equação da reta dos dados da tabela 1. 
 
Gráfico 7 - curva de calibração 
 
 
Ainda utilizando os dados: 
a= 4,456534731 
b= 3,313094556e-6 
r= 0,999 
Provenientes do gráfico 7 é possível determinar os seguintes parâmetros: 
 
-1314152,797 Intercepto b 
301233,1058 Inclinação S 
524071,8033 Desvio padrão dos resíduos σ 
5,219265013 Limites Detecção 
17,39755004 Limites Quantificação 
 
 
CONCLUSÕES 
 
A cromatografia gasosa determina cafeína vaporizando a amostra e transportando-a através de 
uma coluna, onde a cafeína é separada de outros componentes por suas interações com uma 
fase estacionária, e posteriormente identificada e quantificada por um detector, gerando um 
cromatograma com um sinal característico da cafeína. Apesar de algumas interferências 
causada por componentes da matriz da amostra, que provavelmente afetou o analito, 
distorcendo os resultados e prejudicando a exatidão e a sensibilidade da análise, com o 
 
 
 
 
aparecimento de picos em alguns gráficos cromatográficos do: clorofórmio; acetato de etila e 
hexano, a prática pode ser considerada satisfatória. 
Tendo em vista ainda que a cafeína é solúvel em água, então pode ser extraída com água quente. 
Junto com a cafeína outros inúmeros compostos orgânicos são extraídos, e a mistura destes 
compostos dá o aroma característico de café. Entretanto, a presença desta mistura de compostos 
interfere na etapa de extração da cafeína com um solvente orgânico, provocando a 
emulsificação e difícil de ser tratada. Para minimizar este problema pode-se utilizar uma 
solução aquosa de carbonato de cálcio (CaCO3). 
Recentemente, Thomas e Foster (2004) usaram CG acoplada à espectrometria de massas (EM) 
para analisar uma série de compostos, dentre eles a cafeína, em efluentes oriundos de uma 
unidade de tratamento de resíduos aquosos. Os compostos foram isolados em um sistema de 
extração em fase sólida e separados em coluna capilar de sílica fundida. O método apresentou 
ótima especificidade e sensibilidade, sendo possível determinar o conteúdo de cafeína na ordem 
de grandeza de ng L-1. Fato comprovado pelo experimento realizado em laboratório. Fernandes 
(2007) defende o uso de solventes orgânicos como melhor técnica para extração de cafeína, 
visto que o uso de diclorometano e clorofórmio proporcionam alta seletividade do composto 
em questão. Como comprovado em laboratório. 
Outra técnica estudada foi a cromatografia liquida, como citado na introdução deste relatório, 
há diversas vantagens ao se utilizar essa técnica para análise de cafeína, dentre elas destaca-se 
o manuseio da amostra a ser analisada que não necessitará ser vaporizada diminuindo assim 
erros no momento da injeção da amostra como aponta Scimago Institutions Rankings (2007) 
em seu estudo a cromatografia líquida clássica é usada para clarificar os extratos. Este método 
é barato, simples e tem precisão satisfatória, porém consome muito tempo. Ele é o método 
apropriado para análise de cafeína quando não se tem acesso a métodos que utilizam 
equipamentos de custo elevado, como por ex., Cromatografia líquida de alta eficiência e a 
eletroforese capilar. Enfim o melhor método para análise de cafeína é geralmente a 
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) (HPLC), devido à sua precisão, exatidão e 
capacidade de lidar com matrizes complexas, tornando-a a técnica preferida para a 
quantificação da cafeína em produtos alimentícios e bebidas. Outras técnicas incluem a 
espectrofotometria com derivatização e técnicas eletroanalíticas como biossensores, embora 
estas últimas ainda sejam menos utilizadas na prática. 
 
REFERENCIAS 
 
DE MARIA, C. A. B.; MOREIRA, R. F. A. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. 
Química Nova. v. 30, n.1, p.99-105, 2007. 
FERNANDES, G. (2007), Extração e purificação da cafeína da casca de café. UFU – 
Uberlândia – MG, p.107. (dissertação de mestrado). 
SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. Quím. 
Nova 30 (1), Fev. 2007 
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER,J. F.; CROUCH. S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. 8ª Ed. São Paulo: Pioneira Thomson Leraning, 2006. 
https://www.google.com/search?sca_esv=788002144cbb21b9&cs=0&sxsrf=AE3TifPwNuSWJxBYU60w-v1n9CQQCCBgWw%3A1756649588175&q=espectrofotometria&sa=X&ved=2ahUKEwjhva_VnbWPAxUWqZUCHcunEzUQxccNegQIBBAB&mstk=AUtExfBD995bf3UV4KP-OgaJEPJdkeswRVco-mYDHHNiwWIgq6MGSKPK9Lc2bTe_Ls42RVxSOKP8RNcaSu3AwJYJopK7L_Vj7nxddHOUaq78_fOdz04nC5bTnKOXJVrG336ifzfw81k3YepB19N96iEofrazjz1tT3B4yY-REauAoLNsbo8&csui=3
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Thomas, P. M.; Foster, G. D.; J. Environ. Sci. Health, Part A: Toxic/Hazard. Subst. 
Environ. Eng. 2004.