RELATÓRIO EXTRAÇÃO DA CAFEINA DA ERVA MATE (CORRIGIDO)

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DA 
GRANDE DOURADOS 
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E 
TECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO I 
Extração da Cafeína da Erva-Mate 
 
 
 
 
DISCENTES 
Leandro Nascimento de Almeida 
Sara S. Felix Vieira 
 
 
 
PROFESSOR RESPONSÁVEL 
Profa. Dra. Cristiane Storck Schwalm. 
 
 
 
 
Dourados – MS 
17 de agosto de 2018
Química Orgânica Experimental 1 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A extração pode ser definida como um processo de separação de um 
composto, ou a transferência do soluto de um solvente, para outro. Para que ocorra a 
transferência é necessária que o composto seja mais solúvel no segundo solvente. A 
extração é muito empregada na química orgânica, principalmente em compostos de 
origem natural, emprega-se o uso da extração com o objetivo de isolar compostos que 
são facilmente encontrados entre diversos produtos de consumo. Para preparar o 
processo de extração de compostos orgânicos, é necessário uso de solventes com 
características apropriadas. O solvente deve ser imiscível, ou seja, deve ser formado 
no mínimo duas fases no composto, sendo que não deve reagir com o soluto. São 
utilizados solventes como: Éter dietílico, Hexano, cloreto de metileno (diclorometano), 
entre outros solventes1. 
Ao observarmos duas fases líquidas e imiscíveis, o método a ser utilizado é a 
"extração líquido-líquido". Neste tipo de extração o composto estará dividido entre os 
dois solventes. Normalmente a substância a ser extraída é insolúvel ou parcialmente 
solúvel num solvente, mas é muito solúvel no outro solvente. A extração “sólido-
liquido” ocorre por meio da utilização do extrator “Soxhlet” onde o sólido é colocado 
em uma espécie de cartucho de celulose no interior do extrator, adiciona-se o solvente 
no balão abaixo em aquecimento de modo que a medida que o vapor condensa e cai 
sobre o composto a ser extraído, quando o solvente ultrapassa o limite do cartucho o 
liquido escoa de volta para o balão em aquecimento. Esse é um processo de extração 
contínua2. 
A Erva-Mate denominada cientificamente como Ilex paraguariensis é um 
vegetal de origem das aquifoliáceas. A erva-mate pode ter até 12 metros de altura, 
possuem frutos pequenos, folhas ovais e caule cinza3. Devido as propriedades 
medicinais da planta ela possui um valor cultural para as regiões do Paraguai, Uruguai, 
o noroeste da Argentina e o sul do Brasil, pois os habitantes nativos da etnia indígena 
guaranis, antes da colonização europeia já a utilizavam. A erva-mate é utilizada como 
bebidas estimulantes através da infusão aquosa nas folhas, bebida conhecida como 
chimarrão (utilizando água quente) no Brasil, mate na Argentina e no Uruguai, e tereré 
(utilizando água fria) no Paraguai4. A composição da erva-mate é baseada na cafeína 
Química Orgânica Experimental 2 
 
e nos taninos, em maior quantidade, contendo também teofilina, teobromina, ácidos 
fólicos, minerais e as vitaminas A, B1, B2, C e E em menor escala5. 
A concentração de cafeína na erva-mate pode variar de 1% até 2% em massa 
para a planta seca4. A cafeína é um alcalóide (composto nitrogenado com caráter 
básico e derivado de plantas), pertencente a classe das xantinas, onde a cafeína é o 
estimulante mais potente dentre eles6. 
 
Nomenclatura IUPAC: 1,3,7-trimetil- 1H-purino- 2,6(3H,7H)-diona 
Fórmula molecular: C8H10N4O2 
Massa molar: 194,19 g/mol 
Fig. 1 - Fórmula Estrutura e propriedades da cafeína6. 
 
Dentre os principais efeitos causados pela cafeína no organismo humano, 
encontra-se o efeito estimulante, diurético, dependência química, aumento da taxa 
metabólica, relaxamentos da musculatura lisa dos brônquios, do trato biliar, do trato 
gastrintestinal e de partes do sistema vascular. A cafeína é metabolizada no fígado e 
possui uma meia vida de cerca de 3 à 6 horas, mas não se acumula no corpo humano, 
ela pode ser detectada em todo o corpo após cinco minutos ao ser consumida. A 
ingestão de cafeína em excesso pode causar irritabilidade, dores de cabeça, insônia, 
diarréia, palpitações no coração. A dose letal para uma pessoa adulta pesando 70 kg 
é cerca de 10 g o que é equivalente a se tomar 100 xícaras de café6. 
Química Orgânica Experimental 3 
 
 
Fig. 2 - Gráfico da % de cafeína bruta extraída de bebidas estimulantes usando-se dois 
métodos6. 
 
Encontra-se na literatura a extração da cafeína em outras fontes, além da erva-
mate, como por exemplo: o café, as folhas de chá mate, chá preto e o guaraná. A 
Figura 2 apresenta os resultados obtidos utilizando-se dois métodos para a extração 
de cafeína de bebidas estimulantes. O método 1 é adequado para amostras solúveis 
em água e, o método 2, para amostras solúveis e insolúveis em água. Observa-se que 
na erva-mate utiliza-se apenas o método dois onde encontrou-se 1,2% de cafeína6. 
 
2. OBJETIVOS 
 
O principal objetivo do experimento relaciona-se em extrair a cafeína da erva-
mate a partir de um processo de extração líquido-líquido, onde posteriormente será 
calculado o teor da cafeína presente na erva-mate. 
 
 
 
 
 
 
 
Química Orgânica Experimental 4 
 
3. MATERIAIS UTILIZADOS 
 
Tabela 1. 
MATERIAIS REAGENTES 
Erlenmeyer 250mL; Erva-mate 
Béquer 100 mL; Carbonato de cálcio (CaCO3), 
Bastão de vidro; Água destilada; 
Vidro de relógio; Diclorometano (CH2Cl2); 
Funil de separação; Sulfato de sódio anidro (Na2SO4); 
Funil de vidro; 
Suporte universal; 
Garras; 
Chapa de aquecimento; 
Conjunto para filtração a vácuo; 
Rotaevaporador 
 
 
 
 
4. PARTE EXPERIMENTAL 
 
Em um béquer misturou-se 10,053 g de erva mate com 4,12 g de carbonato de 
cálcio, juntamente com 125 mL de água destilada e submeteu-se a mistura a uma leve 
fervura durante 20 minutos, utilizando uma placa de aquecimento com agitação 
magnética. 
Filtrou-se a suspensão resultante, ainda quente, à vácuo. Após o filtrado 
arrefecer à temperatura ambiente, transferiu-se para um funil de separação de 250 
mL. 
Extraiu-se o filtrado com 20 mL de diclorometano, evitando agitação vigorosa 
para que não formasse emulsão. Em seguida recolheu-se a fase orgânica em um 
erlenmeyer e realizou-se outra extração, utilizando mais 20 mL de CH2Cl2. Juntando a 
nova fase orgânica à fração recolhida anteriormente. 
Secou-se as fases orgânicas combinadas utilizando sulfato de sódio anidro. 
Química Orgânica Experimental 5 
 
Removeu-se o agente secante por meio de filtração simples, coletando o 
filtrado em um balão de fundo chato, pesando 54,503 g. 
Evaporou-se totalmente o solvente em rotaevaporador com temperatura em 40 
°C. Posteriormente pesou-se o balão contendo o produto. 
Transferiu-se a cafeína, obtida de todos os grupos, para um Erlenmeyer. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Ao aquecer a mistura na chapa de aquecimento observou-se um aroma e 
coloração típico de chá mate. O carbonato de cálcio adicionado a mistura possui a 
função de purificar o produto desejado, pois como já mencionamos na erva mate 
possui uma grande quantidade de cafeína e taninos, ao realizar a mistura com 
carbonato de cálcio ele retira os taninos, ao formarsais que são solúveis em água.
 A cafeína é mais solúvel em solventes orgânicos, por isso é possível ocorrer a 
separação da mesma com os sais formados pelo carbonato de cálcio. 
Após a filtração a vácuo obteve-se uma solução de coloração marrom, após ser 
transferida para um balão de separação, adicionou-se o diclorometano para realizar o 
processo de extração líquido-líquido. A cafeína é mais solúvel em solventes orgânicos, 
e o diclorometano consegue solubilizar mais cafeína, comparado com a água. 
No funil de separação formou-se duas fases imiscíveis, onde a parte superior 
continha a fase aquosa com os sais formados a partir do carbonato e taninos; e na 
parte inferior possuía a cafeína que foi solubilizada com o diclorometano, no qual é 
mais denso que a água. Conforme ilustrado na Figura 3. 
Realizou-se o processo de extração duas vezes para poder recuperar mais 
produto, aumentando portanto o teor da cafeína presente. 
Química Orgânica Experimental 6 
 
 
Fig. 3 – Representação de uma extração líquido-líquido7. 
 
Quando não se sabe qual é a parte orgânica, em uma extração, adiciona-se um 
pouco de água ao balão e observa-se o caminho em que ela seguirá. A fase que a 
água se manter será a fase aquosa do balão de separação. 
Após a extração utilizou-se sulfato de sódio como agente secante, para retirar 
as moléculas de água presentes no meio. Removeu-se o agente secante através de 
uma filtração simples. 
O rotaevaporador é um equipamento utilizado para evaporar solvente a uma 
temperatura mais baixa que o ponto de ebulição, onde usa-se o vácuo para diminuir 
a pressão externa, diminuindo, portanto, o ponto de ebulição do solvente. Pois o ponto 
de ebulição é a temperatura na qual a pressão de vapor se iguala a pressão externa. 
 
Fig. 4 – Ilustração de um sistema com rotaevaporador8. 
Química Orgânica Experimental 7 
 
Após evaporar todo solvente, utilizando um rotaevaporador, obteve-se uma 
nova massa de 54,547 g referente ao balão de 100 mL, que agora continha a cafeína 
pura. Utilizando a Equação 1 obteve-se a massa do produto. 
 
(Eq.1) 
Massa do produto = M.B2 – M.B1 
54,547g – 54,503g 
0,044g de produto. 
 
Utilizou-se a Equação 2 para o cálculo do teor da cafeína extraída. 
 
(Eq.2) 
𝑀1(𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)
𝑀2 (𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜)
𝑋 100 
 
0,044𝑔
10,053𝑔
𝑋 100 
 = 0,437 % 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Química Orgânica Experimental 8 
 
6. CONCLUSÃO 
 
O método empregado é adequado para a quantificação de cafeína em amostras 
de produtos naturais como o cá de erva-mate. As principais vantagens do método são: 
a simplicidade, as amostras não precisam de pré-tratamento; a rapidez. Devido a 
suspeita de a cafeína apresentar atividade teratogênica9, torna-se necessário um 
controle de qualidade desta substância nas bebidas e alimentos, bem como a 
indicação de sua quantidade nos respectivos rótulos. Deste modo através do presente 
experimento, conclui-se que é possível se determinar a quantidade de cafeína 
presente numa amostra de erva-mate através de um simples processo de separação 
líquido-líquido, onde obteve-se um teor de 0,44%. Como já mencionado, encontra-se 
na literatura que a concentração de cafeína na erva-mate pode variar de 1% até 2% 
em massa, portanto obtivemos um valor abaixo do esperado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Química Orgânica Experimental 9 
 
1. ENGEL, R. G. et. al. Extrações, separações e agentes secantes. In: . Química 
orgânica experimental: Técnicas de escala pequena. São Paulo, S.P: Cengage 
Learning, 2013. p. 136-162. 
2. GONÇALVES, D.; WAL, E.; ALMEDIDA, R. R. – Química Orgânica 
Experimental, McGraw-Hill, 1998. 
3. ARAÚJO, F. Erva-Mate. Disponível em: 
<https://www.infoescola.com/plantas/erva-mate/>. Acessado em: 20 de ago. 2018 
4. SANTO, A.T.E. Estudo sobre processos de extração e purificação de cafeína 
da erva-mate. 2016. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Tecnologia de 
Materiais) – Faculdade de Engenharia, Pontifícia Universidade Católica do Rio 
Grande do Sul, Porto Alegre, 2016. 
5. ZANIN, T. Erva-Mate. Disponível em: <https://www.tuasaude.com/erva-mate/>. 
Acessado em: 20 de ago. 2018. 
6. BRENELLI, E. C. S. A extração de cafeína em bebidas estimulantes – Uma nova 
abordagem para um experimento clássico em química orgânica. Química Nova, 
Niterói – RJ, v. 26, n. 1, p.136-138, 2003. Disponível em: 
<http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol26No1_136_22.pdf>. Acessado 
em: 20 de ago. 2018. 
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Acessado em: 24 de ago. 2018. 
8. Disponível em: 
<https://www.google.com.br/search?q=ROtaevaporador&safe=strict&source=lnm
s&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiX14Ks3YbdAhVIW5AKHVf7CssQ_AUICigB&
biw=1366&bih=613#imgrc=vxjycaJ2pPxK4M:>. Acessado em: 24 de ago. 2018 
9. CRISCI, A. R; BIANCHI, G.C; ZANETTI, A. T; ARAÚJO, L. M. M. G. Ação da 
cafeína no desenvolvimento embrionário e na lactação. Estudo experimental 
em ratos. Persp.online: biol, & saúde. Campos dos Goytacazes, 10 (3), 44-61. 
2013