ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΦΕΪΝΗΣ ΣΕ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΟΤΑ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Οι σημαντικότερες μέθοδοι ενόργανης ανάλυσης ανήκουν στις οπτικές μεθόδους, στις οποίες περιλαμβάνονται όλες οι μέθοδοι που βασίζονται στη μέτρηση της απορροφούμενης ή εκπεμπόμενης φωτεινής ακτινοβολίας. Σε αυτές περιλαμβάνονται, η φασματοφωτομετρία, η φλογοφωτομετρία, η ατομική απορρόφηση, η φθορισμομετρία. Η φασματφωτομετρία αποτελεί έναν από τους σπουδαιότερους κλάδους ενόργανης ανάλυσης διότι βρίσκει εφαρμογή στον ποσοτικό προσδιορισμό ενός συστατικού σε πολύ αραιά διαλύματά του. Η συγκεκριμένη τεχνική βασίζεται στην ιδιότητα των διαλυμάτων κάποιων ουσιών, να απορροφούν ακτινοβολία σε βαθμό ανάλογο με την συγκέντρωση της συγκεκριμένης ουσίας στο διάλυμα.

Η φασματοφωτομετρία ή μοριακή φασματοσκοπία υπεριώδους – ορατού εφαρμόζεται τόσο σε έγχρωμα όσο και σε άχρωμα διαλύματα. Τα έγχρωμα διαλύματα απορροφούν ακτινοβολία στην περιοχή του ορατού (Vis), ενώ τα άχρωμα απορροφούν υπεριώδη ακτινοβολία (UV)

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ BEER Οι Lambert και Beer διατύπωσαν ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο τον νόμο των Lambert - Beer. Ή πιο απλά νόμο του Beer όπως είναι γνωστός. Ο νόμος διατυπώνεται ως εξής : Όταν μια λεπτή παράλληλη μονοχρωματική ακτινοβολία, με ένταση Io προσπέσει κάθετα στα τοιχώματα κυψελίδας, πάχους d, στην οποία υπάρχει διάλυμα συγκέντρωσης C, ένα μέρος της ενέργειας της ακτινοβολίας απορροφάται από το διάλυμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η εξερχόμενη ακτινοβολία να έχει ένταση Ι μικρότερη από την Ιο. Το ποσοστό της απορροφούμενης ακτινοβολίας είναι ανάλογο της συγκέντρωσης C του διαλύματος και του μήκους της διαδρομής της ακτινοβολίας μέσα στο διάλυμα. Η απορρόφηση της ακτινοβολίας οφείλεται στην μετάβαση ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων του μορίου ή του ιόντος της διαλυμένης ουσίας από ένα ενεργειακό επίπεδο σε ανώτερο, χωρίς όμως να αλλάζουν ηλεκτρονική στοιβάδα.

Α = ε ∙ d ∙ C Όπου : Α = η απορρόφηση d = το πάχος της κυψελίδας C = η συγκέντρωση του διαλύματος σε mol/L ε = ο συντελεστής μοριακής απόσβεσης

Ως συντελεστής μοριακής απόσβεσης ορίζεται η απορρόφησ διαλύματος πάχους στοιβάδας 1 cm και συγκέντρωσης 1 Μ και εξαρτάται από τη φύση της ουσίας και το μήκος κύματος μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Αν η Mr της ουσίας είναι άγνωστη το ε αντικαθίσταται από την ειδική απορρόφηση που ορίζεται ως η απορρόφηση διαλύματος πάχους στοιβάδας 1 cm και συγκέντρωσης 1 % ( 1 g/ 100 mL διαλύματος)

Ο νόμος του Beer δεν ισχύει :  Όταν το διάλυμα είναι θολό, δηλαδή περιέχει αδιάλυτες ουσίες ή είναι κολλοειδές οπότε συμβαίνει διάχυση, ανάκλαση ή σκεδασμός της ακτινοβολίας.  Όταν συμβαίνει φθορισμός, δηλαδή τα μόρια της διαλυμένης ουσίας, αφου διεγερθούν εκπέμπουν ακτινοβολία φθορισμού  Στα πυκνά διαλύματα  Όταν αλλάζει η χημική συμπεριφορά της διαλυμένης ουσίας ή συμβαίνει ιονισμός, σύζευξη ή συμπλοκοποίηση  Όταν δεν είναι λεπτή η προσπίπτουσα δέσμη ακτινοβολίας.

ΚΑΦΕΪΝΗ

Είναι μια λευκή κρυσταλλική ουσία με έντονη πικρή γεύση, που από χημική άποψη υπάγεται στα αλκαλοειδή της ξανθίνης (3,7-διυδρο-πουρινο-2,6-διόνη). Η καφεΐνη βρίσκεται σε πολλές φυτικές ουσίες της διατροφής, αφεψήματα και αναψυκτικά. Δρα ως ψυχοδιεγερτετικό (psychoactive stimulant) φάρμακο και συγχρόνως διαθέτει ήπιες καρδιοτονωτικές και διουρητικές ιδιότητες. Η καφεΐνη απομονώθηκε από τον καφέ το 1819 από τον Γερμανό χημικό Friedrich Ferdinand Runge

Ο άνθρωπος χρησιμοποιεί το αφέψημα του καφέ γιατί η καφεΐνη ενισχύει το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), καταπολεμά υπνηλία και κόπωση και ενισχύει την ικανότητα εγρήγορσης. Τα αφεψήματα και τα αναψυκτικά που περιέχουν καφεΐνη είναι τα πλέον δημοφιλή και η καφεΐνη είναι η πρώτη σε κατανάλωση ψυχοδιεγερτική ουσία σε όλο τον κόσμο. Από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (η FDA) θεωρήθηκε ότι η καφεΐνη είναι ασφαλής και επιτράπηκε η προσθήκη της σε προϊόντα διατροφής και αναψυκτικά, χαρακτηρίζοντάς την ως "ουσία πολλαπλών χρήσεων - γενικώς θεωρούμενη ως διατροφικά ασφαλής" (multiple purpose generally recognized as safe food substance). Επιπλέον, η καφεΐνη βρίσκεται σε φαρμακευτικά σκευάσματα ήπιων αναλγητικών ουσιών επαυξάνοντας σημαντικά τη δραστικότητά τους.

Η μέση περιεκτικότητα σε καφεΐνη υπολογίζεται περίπου : 85 mg ανά 150 mL (1 φλιτζάνι), σε ένα ρόφημα καβουρδισμένου και αλεσμένου καφέ 60 mg σε ένα ρόφημα στιγμιαίου καφέ, 3 mg, σε ένα ρόφημα "ντεκαφεϊνέ" του τσαγιού από 30 mg, σε ρόφημα τσαγιού από φύλλα ή από φακελάκι 4 mg και ενός ροφήματος κακάο ή ζεστής σοκολάτας. 'Ενα ποτήρι (200 mL) ενός καφεϊνούχου αναψυκτικού περιέχει 20 έως 60 mg καφεΐνης

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΤΥΠΗΣ ΚΑΜΠΥΛΗΣ 25 mg καφεΐνης διαλύονται σε CCl 4 και μεταφέρονται σε ογκομετρική φιάλη των 250 mL. Στη συνέχεια 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 mL του πρότυπου μεταφέρονται σε ογκομετρικές των 100 mL (συμπληρώνεται ο όγκος με τετραχλωράνθρακα). Και μετράται η απορρόφηση στα 270 nm.

ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΤΗΣ ΚΑΦΕΪΝΗΣ ΑΠΟ ΤΑ ΔΕΙΓΜΑΤΑ 5 mL από το ενεργειακό ποτό τοποθετούνται σε διαχωριστικό χωνί, προστίθενται 10 mL απεσταγμένου νερού 1 mL διαλύματος Na 2 CO 3 20 % και 20 mL CCl 4. Μετά την εκχύλιση διαχωρίζεται η στοιβάδα του CCl 4 και τοποθετείται σε ογκομετρική φιάλη των 50 mL. H διαδικασία επαναλαμβάνεται δεύτερη φορά με 20 mL CCl 4 η στοιβάδα του τετραχλωράνθρακα μεταφέρεται στην ογκομετρική φιάλη, συμπληρώνεται με διαλύτη μέχρι όγκου 50 mL και μετράται η απορρόφηση στα 270 nm.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Bussemas HH, Harsch, Ettre LS: "Friedlieb Ferdinand Runge ( ): "Self-grown pictures" as precursors of paper chromatography", Chromatographia, 38(3-4): ,1994

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΤΥΠΗΣ ΚΑΜΠΥΛΗΣ : 1,5 mg β- καροτένιου ζυγίζεται με ακρίβεια σε ποτήρι ζέσης διαλύεται σε ακετόνη, μεταφέρεται σε ογκομετρική φιάλη των 250 mL και συμπληρώνεται μέχρι τη χαραγή με ακετόνη. Στην συνέχεια χρησιμοποιείται το παραπάνω διάλυμα ώστε να παρασκευαστούν διαλύματα με περιεκτικότητες :  0,6 μg/mL  1,2 μg/mL  1,8 μg/mL  2,7 μg/mL  3,6 μg/mL  4,5 μg/mL

Μετράται η απορρόφηση στα 450 nm. 2. ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΑΥΓΟΥ Ζυγίζονται 2,5 g φρέσκου κρόκου ή 5 g ολόκληρου αυγού ή 1 g σκόνης αυγού, σε ποτήρι ζέσης των 150 mL. Προστίθενται 1-2 mL ακετόνης και το διάλυμα αναδεύεται ώστε να γίνει ομογενές. Έπειτα προστίθενται 50 mL ακετόνης το μίγμα αναδεύεται και διηθείται. Το διήθημα τοποθετείται σε ογκομετρική φιάλη των 100 mL και αραιώνεται μέχρι τη χαραγή με ακετόνη. Μετριέται η απορρόφηση στα 450 nm και από την πρότυπη καμπύλη προσδιορίζεται η περιεκτικότητα σε καροτένια.