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FACULDADE ESTADUAL DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRASDE UNIÃO DA VITÓRIA.
COLEGIADO DE QUÍMICA
JULIANO PIRES DA SILVA
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CAFEÍNA EM AMOSTRAS DE ERVA-MATE
(I LEX PARAGUARIENSIS ) PRODUZIDAS NA REGIÃO SUL DO PARANÁ.
UNIÃO DA VITÓRIA 2013
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JULIANO PIRES DA SILVA
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CAFEÍNA EM AMOSTRAS DE ERVA-MATE(I LEX PARAGUARIENSIS ) PRODUZIDAS NA REGIÃO SUL DO PARANÁ.
Trabalho de conclusão de curso apresentado como parte dos requisitos para obtenção do título deLicenciado em Química, Área de Química, pelaFaculdade Estadual de Filosofia Ciências e Letras deUnião da Vitória - PR.
Orientador: Prof. Marcelo Echterhoff.
UNIÃO DA VITÓRIA 2013
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JULIANO PIRES DA SILVA
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CAFEÍNA EM AMOSTRAS DE ERVA-MATE (ILEXPARAGUARIENSIS) PRODUZIDAS NA REGIÃO SUL DO PARANÁ
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do título de Licenciado em
Química pela Faculdade Estadual de Filosofia Ciências e Letras - União da Vitória - PR.
União da Vitória, 8 de setembro de 2014.
Prof Marcelo Echterhoff. Especialista em gerenciamento ambiental
Universidade Federal do Paraná -UFPR
Prof Ms. Gerônimo WisniewskiMestre em Educação Tecnológica
Pontifícia Universidade Católica doParaná - PR
Prof a Dra. Deise Borchhardt ModaDoutora em Química Orgânica
Universidade Federal de Santa Maria - RS
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A minha família e à Deus, porestarem sempre ao meu lado, sem eles o
objetivo não seria alcançado.
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AGRADECIMENTOS
À minha mãe Irene Molinari Pires, que desde o início da jornada batalhou muito para me propiciar boa educação e estudo.
Aos meus pais e meus irmãos pelo apoio incondicional em todos os momentos da minha
vida, sem eles o objetivo não seria alcançado.
Ao Prof Marcelo Rodrigo Franke Echterhoff pela orientação, pela amizade dos cinco anos na
graduação, pelos ensinamentos e por toda a ajuda destinada à realização deste trabalho, quefoi de fundamental importância para o sucesso do mesmo.
Aos meus colegas de sala, Simone, Tania, Cleide, Daniel Sanches, Daniel Stecko, Roni,
Rafael, Renan, Nicolas e dentre outros onde estudamos juntos durante as dependências,
pela amizade e companheirismo durante todo o curso.
Ao Prof. Gerônimo Wisniewski, pelo apoio dado no empréstimo do extrator Soxhlet para
realização da pesquisa.
Ao prof. Marcos Joaquim Vieira pela disponibilização do laboratório de farmacobotânica na
Universidade Vale do Iguaçu - Uniguaçú.
À todos os professores do Colegiado de Química da FAFIUV, pelo apoio dado durante todoo curso.
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" Deus está dentr o de vocêe ao seu redor, e não em castelos de pedra ou em mansões de
madeira. Levante uma pedra e encontrará Deus. Quebre um pedaço de madeira e Ele
estará ali . Quem souber o signif icado dessas palavras jamais conhecerá a mor te"
(Jesus de Nazaré)
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RESUMO
A erva-mate (Ilex Paraguariensis) é uma espécie nativa que ocupa uma área de 540.000 km² da
América do sul nos países Brasil, Argentina e Paraguai. Seus componentes apresentam umavariedade de produção de bebidas tônicas estimulantes e produtos cosméticos. Na composiçãoquímica do extratos da planta, destaca-se a presença de metilxantinas, cafeína, teobromina eteofilina, compostos fenólicos totais, ácido clorogênico e ácido cafeico. No presente trabalho foideterminado o teor de cafeína bruta presente em amostras de erva mate produzidas em diferentesregiões. Foram coletadas quatro amostras de diferentes marcas de erva mate cancheada que estãodisponíveis no comércio, provenientes das cidades de São Mateus do Sul, Guarapuava, GeneralCarneiro e Bituruna.
Palavras-chave: Cafeína, metilxantinas, erva-mate, extração.
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: Vista Interior do Carijó. ............................................................................................... 12
FIGURA 2: Interior do Barbaquá, com Destaque da Cancha. ......................................................... 13
FIGURA 3: Diagrama Adaptado da Produção de Derivados de Erva-Mate. .................................. 14
FIGURA 4 - Estruturas Botânicas da Erva Mate. ............................................................................ 15
FIGURA 5: Distribuição Geográfica da Ilex Paraguariensis. .......................................................... 16
FIGURA 6. Queda da Produção de Erva Mate. ............................................................................... 19
FIGURA 7: Recuperação do Preço Médio da Erva Mate. ............................................................... 19
FIGURA 8. Xantinas Presentes na Ilex Paraguariensis .................................................................. 22
FIGURA 9. Ácidos Presentes na Composição da Ilex Paraguariensis ............................................ 22
FIGURA 10: Sistema de Refluxo com Extrator Soxhlet. ................................................................ 26
FIGURA 11: Variação de Cafeína em Bebidas e Alimentos. .......................................................... 30
FIGURA 12: Teor de Cafeína Bruta das Quatro Amostras Analisadas........................................... 31
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1: Produção de Erva Mate no Brasil (Safra de 2007)...................................................... 17
TABELA 2: Teor de Cafeína Bruta em Amostras de Quatro Regiões Diferentes. ......................... 31
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1: Produtos de Aplicação Industrial da Erva Mate. ....................................................... 21
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 10
1.1 HISTÓRICO .................................................................................................................... 10
1.2 PROCESSAMENTO AGROINDUSTRIAL DA ERVA MATE .................................... 11
1.3 ASPECTOS BOTÂNICOS DA ERVA MATE ............................................................... 14
1.4 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA ................................................................................... 16
1.5 PRODUÇÃO BRASILEIRA DE ERVA MATE. ............................................................ 16
1.6 ERVA MATE NO PARANÁ. ......................................................................................... 17
1.7 PRODUTOS DE CONSUMO DA ERVA MATE .......................................................... 20
1.8 COMPOSICÃO QUIMÍCA ............................................................................................. 22
1.9 EFEITOS DA ERVA MATE ........................................................................................... 23
1.10 CAFEÍNA ...................................................................................................................... 23
2 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 24
2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 24
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... 24
3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 25
3.1 MATERIAIS E REAGENTES. ....................................................................................... 26
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................... 27
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 29
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 34
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 35
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1 INTRODUÇÃO
A erva-mate (Ilex Paraguariensis) tem sua origem na América do Sul e seu cultivo
ocorre em pequenas propriedades. Sua ocorrência ocupa um território de 540.000 km² entre o
noroeste Argentino, o leste do Paraguai e sul do Brasil. O uso das folhas e ramos colhidos e
processados dão origem a diferentes produtos. O chimarrão e o chá mate são as bebidas
típicas mais consumidas (BERTÉ, 2011).
Os estados brasileiros do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul são os maiores
produtores e consumidores dessa espécie vegetal. O consumo da erva-mate como bebida
quente está vinculado às tradições e hábitos culturais presentes na região sul do país. O
desenvolvimento tecnológico de novos produtos e processos, importância para diversificação
do público alvo e ampliação da distribuição geográfica de produtos da erva-mate. Dessa
forma, a valorização dessa atividade agrícola causa um aumento expressivo na geração de
emprego e renda para toda cadeia produtiva da erva-mate.
As folhas da erva-mate apresentam substâncias químicas funcionais, como a
metilxantinas e os compostos fenólicos, que permitem ampliar o seu uso industrial em
diversos produtos, além do tradicional chimarrão. Podem ser citadas aplicações para a erva-
mate na produção de medicamentos, perfumes, cosméticos, produtos de higiene e no
desenvolvimento de novos alimentos (GONZATTI, MUSSOI, FLECK, 2010).
O presente trabalho teve como objetivo extrair e quantificar o teor de cafeína bruta
em amostras de erva-mate de diferentes regiões. Como resultado observou-se a variação da
metilxantina cafeína na Ilex Paraguariensis.
1.1 HISTÓRICO
O consumo da erva mate vem desde o período indígena, pois os povos que viviam e
habitava a região do rio Paraná, Uruguai e Paraguai utilizavam a erva mate como produto na
realização de chás que lhe causavam sensação de bem estar ao organismo (Museu
Paranaense).
A história do consumo da erva-mate por povos colonizadores europeus teve sua
primeira citação em 1554, com o General Paraguaio Irala e seus soldados quando no processode colonização as terras da América do Sul em expedição às terras do Guairá, hoje estado do
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Paraná, defrontaram com índios guaranis que possuíam hábitos diferentes de outras tribos,
como a de hospitalidade ofereciam uma bebida (BERTÉ, 2011).
Essa bebida era feita com folhas fragmentadas de erva dentro de um porungo, era
tomada com um canudo de bambu, cuja base possuía um trançado de fibras que impedia a
ingestão do pó das folhas quando consumiam a bebida (Museu Paranaense).
Os efeitos causados pelo chimarrão hoje conhecido despertou o interesse dos
soldados espanhóis em incorporassem o hábito de apreciar a erva-mate, devido ao sabor
agradável e a sensação de bem-estar ao organismo. No retorno da expedição a Assunção,
carregaram junto a erva para consumo e para presentear os amigos, contribuindo para
introdução da bebida no costume das colônias europeias (GONZATTI, MUSSOI, FLECK,
2010).Segundo BERTÉ, (2011) o uso da erva-mate em pouco tempo conquistou todo oParaguai, chegando até as margens do Rio da Prata, difundindo pela Argentina,Chile, Bolívia e Peru. O comércio da erva-mate contribuiu para o crescimento eenriquecimento do Paraguai, duplicando em tamanho e população a capitalAssunção. Da metade do século XVI até 1632, a extração da erva-mate era aatividade econômica mais importante da Província de Guairá, território que abrangiao Paraná.
Os colonizadores espanhóis no primeiro contato com a bebida imaginaram que as
folhas servidas eram de uma erva, pois os índios tinham apresentado a erva-mate de forma
fragmentada e moída, razão pela qual foi chamada de erva (MAFRA, 2008).
1.2 PROCESSAMENTO AGROINDUSTRIAL DA ERVA MATE
O processamento industrial ervateiro pouco se alterou com o decorrer do tempo,
sendo constituído por colheita, sapeco, secagem e trituração (BOGUSZEWSKI, 2007). Assim
inicia-se nos ervais com a colheita feita a facão ou a foice, transversalmente de baixo paracima, aonde o processo de colheita é o mesmo utilizado desde o inicio da produção da erva
mate sem haver sua mecanização, no entanto agora o sapeco, secagem e trituração são
utilizados métodos industriais, porém antigamente eram utilizados métodos manuais (Museu
Paranaense).
Algumas décadas atrás o processo de beneficiamento da erva mate era realizado todo
manualmente. Após o corte utiliza se o sapeco que realizado manualmente, realiza-se na área
do erval, e se dá no mesmo dia do corte. Consiste na rápida passagem dos ramos da erva-mate
sobre as chamas de uma fogueira, pois o processo é importante impedir a perca da qualidade
pela fermentação das folhas e evitar que o mate perca seu aroma natural.
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Após o sapeco manual ocorre o quebramento da erva-mate, a separação dos ramos
dos galhos grossos, que são empilhados em forma de feixe, o mate passava pela secagem
definitiva no carijó ou barbaquá. O carijó é uma instalação de madeira, coberta de tábuas ou
telhas, abertas dos lados. Os feixes de erva sapecada são colocados sobre um jirau de varas e
submetidos ao calor provocado por uma fogueira acessa em seu interior (BOGUSZEWSKI,
2007).
FIGURA 1: Vista Interior do Carijó.
FONTE: Disponível em: http://www.panoramio.com/photo/57080079. Acesso em 22\07\2013??
No barbaquá a erva fica disposta num estrado de madeira sobre a boca de um túnel
que conduz o calor produzido por uma fornalha situada na outra extremidade. O que
diferencia o carijó do barbaquá é que nesse último a fogueira não fica acessa diretamente
sobre os ramos, evitando o contato da fumaça com a erva. Após a etapa da secagem, a erva-
mate é triturada ou cancheada, utilizando-se a força humana ou animal (Museu Paranaense).
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FIGURA 2: Interior do Barbaquá, com Destaque da Cancha.
FONTE: BARRETO, 2006.
O processo de trituração da erva mate utiliza a forca animal e humana, a erva é
colocada sobre um corpo de boi ou armação de madeira e triturada por facões de pau, com
1,20 m de comprimento, recebendo beneficiamento final nos pilões manuais. A erva-mate
resultante e peneirada e então denominada cancheada, constituindo a matéria prima utilizada
para ser utilizada para consumo (Museu Paranaense).O processo agroindustrial mecanizado do produto erva mate os ramos folhosos são
submetidos ao sapeco em forno rotativo com temperaturas entre 400 e 460 ºC. As folhas são
expostas durante 20 a 30 segundos ao fogo direto, com perdas de até 72% de umidade. Após
essa primeira etapa, os ramos folhosos são submetidos à etapa de secagem durante 3 horas à
temperatura média de 100 ºC. As folhas são separadas dos ramos e trituradas para obter o
mate cancheado que posteriormente poder ser submetido ao processo de moagem para
obtenção da erva-mate para chimarrão, entre outros produtos (BERTÉ, 2011). Na figura 3
pode-se ver como ocorre o processo de beneficiamento da erva mate.
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FIGURA 3: Diagrama Adaptado da Produção de Derivados de Erva-Mate.
FONTE: BERTÉ, 2011.
1.3 ASPECTOS BOTÂNICOS DA ERVA MATE
Existem cerca de 600 espécies que representam a erva mate, a espécie pertence ao
reino; Plantae divisão Magnoliophyta (angiosperma); classe Magnoliopsida (dicotiledônea);
ordem Celastrácea família Aquifoliácea e; gênero Ilex e espécie Paraguariensis. Assim através
de seu gênero lhex incorporando todas as espécies existentes (JACQUES, 2011).
No Brasil naturalmente ocorrem aproximadamente sessenta espécies diferentes, não
sendo conhecida por seu nome cientifico da espécie lhex Paraguariensis, porém por outros
vários nomes, como erva-mate, orelha de burro, congonha, que deverias e chamar congoin,
que em guarani significa o que alimenta, o que sustenta (Museu Paranaense).
A erva mate é uma arvore genuína que pode atingir até quinze metros de altura sem
ocorrer a poda, com a poda atingi ate os oito metros de altura, tendo um porte de umalaranjeira com a copa arredondada, o tronco pardo e cinzento chegando a atingir de vinte e
cinco a quarenta e cinco centímetro de diâmetros e as folhas ascendentes, grossas, brilhantes,
de cor verde escuro e mais ou menos horizontais de cinco a oito centímetros de comprimento
(BERTÉ, 2011).
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FIGURA 4 - Estruturas Botânicas da Erva Mate.
FONTE: Disponível em: http://guebala.blogspot.com.br/2012/06/erva-do-sul.html. 24\07\2013
As flores são brancas esverdeadas florescem todo ano entre a primavera e o verão
brasileiro de outubro a dezembro em seu habitat de origem. As flores são inseridas na axila
das folhas na parte terminal dos galhos e cachos. A erva-mate produz pequenos frutos com
tamanho e aparência que lembram as sementes de cassis. Os frutos são pequenas de quatro a
seis milímetros, ovoides carnudas com uma coloração vermelho ou preto. Cada fruto contém
quatro sementes que podem dar origem a novas árvores (BERTÉ, 2011).
A erva-mate é uma árvore de crescimento lento e para se desenvolver precisa detemperaturas entre 17 a 21ºC (média anual). As arvores mais velhas podem suportar
temperaturas inferiores. Para o melhor desenvolvimento dessa planta o solo deve ser
permeável e bem drenado, sem o acumulo de água, assim os solos profundos, argilosos e
arenosos são adequados para o crescimento da erva-mate (EMBRAPA, 2013).
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1.4 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA
A erva mate (Ilex paraguariensis) é uma espécie nativa das regiões subtropicais e
temperadas da América do Sul, ocorrem naturalmente na Argentina, Brasil e Paraguai
ocupando uma área de 540.000 km2. Entretanto, cerca de 80% da área de ocorrência pertence
ao Brasil, distribuindo se entre os Estados produtores do Mato Grosso do Sul, São Paulo,
Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
FIGURA 5: Distribuição Geográfica da Ilex Paraguariensis.
FONTE: Disponível em: http://www.jardimdeflores.com.br/floresefolhas/A57ilexparaguariensism. Acesso em 22\07\2013
1.5 PRODUÇÃO BRASILEIRA DE ERVA MATE.
O cultivo da erva-mate é uma atividade agrícola que abrange cerca de 180.000
propriedades rurais nos estados do Paraná, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Mato Grossodo Sul. A exploração da erva-mate ocorre em sua grande maioria em propriedades de pequeno
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e médio porte, apresentando grande importância social e econômica. As 180 mil propriedades
rurais envolvem 596 municípios e podem ser gerados aproximadamente 710 mil empregos
diretos (IBGE, 2010).
Essa atividade agrícola apresenta expressiva geração de emprego e renda para toda
cadeia produtiva, principalmente nos meses de maio a agosto. Neste contexto, a erva-mate
assume um papel sócio econômico importante nas famílias, à medida que é basicamente
produzida em pequenas propriedades rurais (IBGE, 2010).
Os Estados da região Sul do Brasil são os maiores produtores da erva-mate
(ESMELINDRO, 2002). O Estado do Paraná tem uma alta produção erva mate por causa da
existência de florestas com araucária (pinheiro), que por sua vez é o habitat natural da erva-
mate (DERAL, 2012). O Estado do Rio Grande do Sul é tradicionalmente o principalconsumidor e produtor, ultimamente tem aumentado a sua produção a partir de ervais
cultivados (SEARS ). A tabela 1 mostra a produção de erva mate no estados produtores.
TABELA 1: Produção de Erva Mate no Brasil (Safra de 2007).
EstadoFolha verde
(T)
Área Plantada
(ha)
Área colhida
(ha)
Rendimento
Kg\ha
SC 37909 11349 10213 3711
PR 136266 38380 33573 4098
RS 259317 39623 30375 8537
MS 4982 522 365 13649
TOTAL 438474 89874 74499 7488,75
FONTE: IBGE, 2008.
1.6 ERVA MATE NO PARANÁ.
A erva-mate é um produto de grande representação na história da economia do
estado do Paraná. O Paraná possui como uma característica própria como uns dos maiores
estados produtores agrícolas do país, como produtos derivados de leguminosa soja e milho e
produtos madeiráveis (SEAB-PR, 2012).
O Paraná apresentou em 2010 um valor bruto de produção agrícola (VPB) de 44,3
bilhões de reais, aonde os produtos agrícolas madeiráveis a alcançou 7% do VPB com um
valor de 3,2 bilhões de reais (DERAL, 2012).
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O VBP dos produtos florestais é composto pelos produtos madeiráveis (toras de
pinus, eucalipto de vários sortimentos) que representaram R$ 2,9 bilhões (92% do VPB), e os
não madeiráveis (erva-mate, palmito, resinas e outros) R$ 300 milhões (8% do VPB). Do
VBP dos produtos florestais, a erva-mate representou 4%, ou R$ 127,5 milhões que
representa aproximadamente 43% dos produtos não madeiráveis (SEAB-PR, 2012).
O levantamento da produção da Erva-mate no estado do Paraná é realizado
anualmente pelos técnicos do Departamento de Economia Rural (DERAL) presente nos vinte
e um Núcleos Regionais da Secretaria Estadual de Agricultura e Abastecimento.
A produção de erva-mate está localizada no sul do estado, exceto litoral. Os maiores
municípios produtores em 2010 foram: Cruz Machado, São Mateus do Sul, Bituruna, Paula
Freitas e General Carneiro. Para esses municípios a representação no seu VBP Agrícola totalsomente pela erva-mate foi respectivamente: 10,5%, 6,6%, 8,6%, 10,2% e 3,8% (SEAB-PR,
2012).
A erva mate teve uma queda na produção no Paraná devido a substituição de sua área
plantada por soja, pois os preços pagos pela leguminosa obtém um maior lucro para o
produtor tornando um negocio mais rentável em relação com a produção da erva mate. O
desmatamento para utilização de novas áreas para cultivo da agricultura também fez diminuir
a produção, onde no estado a produção de erva mate tem um grande volume em florestasnaturais de seu habitat (DERAL,2012). A figura 6 apresenta um gráfico comparativo dos
valores da produção da erva-mate entre os anos de 2000 a 2010.
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FIGURA 6. Queda da Produção de Erva Mate.
FONTE :SEAB-DERAL\DEAB, 2012.
Com a diminuição da produção de erva mate está recuperando o seu valor no
mercado, valorizando se cada ano e tornando novamente um produto rentável para o produtor,
conforme ilustra a figura 7.
FIGURA 7: Recuperação do Preço Médio da Erva Mate.
FONTE: SEAB-DERAL\DEAB, 2012
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QUADRO 1: Produtos de Aplicação Industrial da Erva Mate.
FONTE: SEAB-PR, 2012.
A erva-mate pode ser utilizada como ingrediente na indústria alimentícia, cosmética
e farmacêutica para o desenvolvimento de novos produtos como alimentos (bebidas e
sobremesas), cosméticos (conservantes, loções de beleza, cremes e dentre outros) e
medicamentos (comprimidos, extrato de fluido antioxidantes e dentre outros) (BIASI,
HOFFMANN, 2008).
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1.8 COMPOSICÃO QUIMÍCA
Os estudos fitoquímicos com a erva-mate indicam a presença de diferentes grupos
químicos em sua composição e constituída alcaloides metilxantina (cafeína, teofilina e
teobromina), taninos (ácido fólico e cafeico), vitaminas (A, B1, B2, C, E), minerais (cálcio,
fósforo, ferro, magnésio, manganês e potássio), proteínas (aminoácidos essenciais), glicídios
(frutose, glicose, rafinose e sacarose), lipídeos (óleos essenciais e substâncias ceráceas), além
de celulose, dextrina, sacarina (COLPO, 2012).
“Segundo BERTÉ (2011), a erva-mate apresenta 196 compostos químicos voláteis
presentes na sua composição, 144 estão presentes no chá verde, característicos dessa espécie
vegetal. Assim a bebida feita a partir de suas folhas apresenta um gosto amargo levementedoce.”
As substâncias bioativas responsáveis pelos efeitos funcionais no organismo são
representadas por diversos grupos químicos como alcaloides metilxantinas (cafeína,
teobromina, teofilina) e compostos fenólicos (ácido cafeico) (BOAVENTURA, 2010).
FIGURA 8. Xantinas Presentes na Ilex Paraguariensis
FONTE: Disponível em: http://super.abril.com.br/alimentacao/base-cafeina-447604.shtml. Acesso em ??
FIGURA 9. Ácidos Presentes na Composição da Ilex Paraguariensis
FONTE: Disponível em: http://super.abril.com.br/alimentacao/base-cafeina-447604.shtml. Acesso em ???
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1.9 EFEITOS DA ERVA MATE
A erva-mate utilizada em suas preparações herbáceas atua como estimulante do
sistema nervoso central e, várias substancias com características benéficas para a saúde como
os antioxidantes responsáveis pela inibição e redução das lesões causadas pelos radicais
livres, compostos fenólicos apresentam valor para contribuição nutricional por sua
contribuição na manutenção da saúde humana (BIASI, HOFFMANN, 2008).
1.10 CAFEÍNA
A cafeína (1,3,7-trimetilxantina) é um composto orgânico denominado alcaloide que
apresenta um sabor amargo, possui massa molar 194,19 g.mol-1, ponto de fusão de 238 °C,
ponto de ebulição de 178 °C, densidade 1,23 g.cm-3, pertencente à classe de compostos
naturais chamada xantina, sua estrutura molecular contém nitrogênios, sendo assim
caracterizando os alcaloides como bases orgânicas (BERTÉ, 2011).
A cafeína tem o efeito de estimular o sistema nervoso central e o sistema
cardiovascular, músculos esqueléticos, efeitos diuréticos, sensação de bem-estar, bom humor
e sociabilidade, melhora os tempos de reação e vigilância. (COLPO, 2012).A segundo BERTÉ (2011), a cafeína presente na erva-mate estimula o sistema nervoso central,
reduzindo a sensação de sonolência e aumentando a atenção. As experiências quotidianas demonstradas por meio
de ensaios clínicos não deixam dúvidas do efeito desse alcaloide em contribuir efetivamente para melhorar o
estado de alerta cognitivo.
A cafeína pode causar insônia, nervosismo, inquietação e irritação gástrica. Se
ingerida em grandes quantidades, a cafeína pode causar náuseas, vômito, hipertensão,
palpitações, arritmia cardíaca, respiração rápida, cãibras musculares e dores de cabeça, pode
ocasionar sintomas desagradáveis, em alguns casos dependência químicas e em algumas
vezes letais (BERTÉ, 2011).
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2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Determinar o teor de cafeína em amostras de erva-mate (Ilex Paraguariensis)
oriundas de diferentes regiões produtoras do sul do Paraná.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Extrair a cafeína bruta de amostras de erva mate de quatro produtores.
Quantificar a variação de cafeína bruta nas amostras de cada região.
Comparar os valores obtidos.
Divulgar informações sobre os efeitos do consumo de erva mate.
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FIGURA 10: Sistema de Refluxo com Extrator Soxhlet.
FONTE: Disponível em: http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.html. Acesso em 12\09\2013.
3.1 MATERIAIS E REAGENTES.
3.1.1 Materiais
Placa de Petry; Vidro de relógio;
Espátula;
Balão de destilação de fundo chato de 500 mL;
Extrator Soxhlet com condensador;
Funil de vidro simples;
Funil de Buchner;
Proveta de 100 ml; Bécheres;
Erlenmeyer de 250 e 100 mL;
Suporte universal;
Garra;
Mangueiras de látex;
3.1.2 Equipamentos. Manta de aquecimento;
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Balança analítica;
Agitador magnético com aquecimento;
Evaporador rotativo;
Banho-maria;
3.1.3 Reagentes.
Etanol 96 ºG. L.,
Solução de óxido de magnésio (MgO) a 10%;
Solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,1 mol.L-1;
Solução de Hidróxido de potássio (KOH) 0,1 mol.L-1;
Diclorometano;
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O procedimento adotado para a extração das amostras foi realizado através do uso de
extrator Soxhlet , conforme indicado a seguir.
Montou-se o sistema: manta aquecedora + extrator de Soxhlet + balão de fundo chato
de 500 mL + condensador + mangueiras.
Pesou se 10 g de amostra, montou se um cartucho com papel de filtro e adicionou-se
a amostra. No balão adicionou-se 300 ml de etanol juntamente com algumas pérolas de
ebulição. O cartucho com a amostra foi inserido na câmara do extrator e iniciou se o
aquecimento. A amostra permaneceu em refluxo por duas horas. Após o extrato esfriar,
adicionou-se 100 mL de uma solução de óxido de magnésio a 10%.
Evaporou-se o etanol em um evaporador rotativo e a pasta resultante foi transferida
para um béquer de 500 mL com o auxílio de porções de água destilada. Colocou-se esta
mistura em um banho-maria e a mesma permaneceu em ebulição por cerca de 30 min.
Depois de decorrido o tempo necessário, retirou-se a mistura do banho-maria e
deixou esfriar um pouco. Filtrou-se a suspensão a vácuo e adicionou se ao sobrenadante cerca
de 10 mL de uma solução de ácido sulfúrico 0,1 mol.L-1 para acidificar o meio até pH 1. Em
um agitador magnético com aquecimento, concentrou-se o sobrenadante até a metade do seu
volume original.
Após esfriar, extraiu-se o sobrenadante com 3 porções de 15 mL de diclorometano.
Aos extratos orgânicos combinados, adicionou se cerca de 8 mL de uma solução de hidróxido
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de potássio 0,1 mol/L. Transferiu-se a camada orgânica para um erlenmeyer e a fase aquosa
básica foi lavada com duas porções de 5 mL de diclorometano. Os extratos orgânicos foram
combinados e secos com sulfato de sódio anidro. Filtrou e evaporou o diclorometano em um
balão de 250 mL previamente tarado.
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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O processo da extração do teor da cafeína bruta em erva mate envolveu dois métodos
de extração, a extração sólido-líquido, onde a cafeína é extraída da erva mate cancheada e
outra líquido-líquido onde a cafeína é extraída da fase aquosa. O processo de separação com
solventes é um método empregado na separação e isolamento de substâncias componentes de
uma mistura, ou ainda na remoção de impurezas solúveis indesejáveis.
Na extração sólido-líquido foi utilizado o álcool etílico hidratado 96%, onde obteve-
se um extrato contendo a mistura de cafeína bruta, taninos e celulose, sendo posteriormente
necessária a remoção dos dois componentes que possam interferir na obtenção da cafeína.
Na extração líquido-líquido ocorre a divisão da amostra entre duas fases imiscíveis(orgânica e aquosa). Nessa fase ocorre a separação dos taninos presentes no extrato com a
adição da solução de óxido de magnésio a 10%, pois os mesmos apresentam caráter ácido
formando sais insolúveis em água e precipitam na solução. A celulose foi facilmente separada
devida sua insolubilidade em água.
O Ácido Sulfúrico foi utilizado para acidificar o meio a pH próximo de 1. A
utilização da solução ácida leva, provavelmente, à protonação das moléculas de cafeína e
teobromina, proporcionando um aumento na solubilidade em água de ambas as moléculas. No trabalho realizado pode se notar a variação da cafeína bruta nas amostras em
todas as etapas. Na extração, início do processo de refluxo no aparelho de Soxhlet observou
uma coloração verde escuro para todas as amostras, porém no final do processo de refluxo a
solução alcoólica apresentou tonalidades de cor diferentes para cada amostra. A variação na
intensidade da cor foi observada em todas as etapas.
A concentração de cafeína na erva mate em sua composição apresenta variações
segundo vários fatores, como vários autores que avaliaram com técnicas cromatográficas
afirmam. Sendo estas influenciadas por aspectos genéticos, método de processamento, idade
da planta, e metodologia de análise (JUNIOR, 2006). Nos vegetais as metilxantinas estão
envolvidas no metabolismo do nitrogênio e do carbono. O estágio de desenvolvimento,
alterações sazonais, fatores ambientais e métodos agronômicos podem influenciar os teores de
metilxantinas nas plantas (SIMÕES et al., 2000). Por este motivo, os valores de cafeína
relatados na literatura apresentam variações nos produtos como se observa na figura.
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FIGURA 11: Variação de Cafeína em Bebidas e Alimentos.
FONTE: JUNIOR, 2006.
No trabalho desenvolvido o objetivo foi de apresentar a variação do teor de cafeína
bruta que ocorre na erva mate para chimarrão. Não se pretendendo fazer determinações
quantitativas do teor de cafeína pura, uma vez que existem metodologias mais adequadas para
esta finalidade.
Os resultados dos teores médios de cafeína bruta extraídas das amostras analisadas
estão apresentados na tabela 2. Os valores representam a porcentagem do teor de cafeína bruta
realizados em triplicata para cada amostra, bem como a média aritmética simples dos valores
e desvio padrão.
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TABELA 2: Teor de Cafeína Bruta em Amostras de Quatro Regiões Diferentes.
Origem AmostraAlíquota
(g)
Massa deCafeína
Bruta (g)
%CafeínaBruta
% MédiaCafeínaBruta
São MateusA1 10,037 0,166 1,65
1,66±0,02A2 10,045 0,169 1,68A3 10,030 0,164 1,64
BiturunaB1 10,022 0,115 1,15
1,16±0,02B2 10,038 0,116 1,16B3 10,041 0,119 1,19
Gal. CarneiroC1 10,063 0,127 1,26
1,23±0,03C2 10,053 0,124 1,23
C3 10,031 0,121 1,21
GuarapuavaD1 10,005 0,145 1,45
1,47±0,03D2 10,046 0,151 1,50D3 10,026 0,147 1,47
FONTE: O Autor
De acordo com os dados obtidos observou-se uma diferença no teor de cafeína bruta
entre as quatro amostras. A amostra proveniente da região de Bituruna apresentou a menor
concentração de cafeína bruta, General Carneiro e Guarapuava valores próximos e São
Mateus apresentou o maior teor, conforme a figura 12 apresenta:
FIGURA 12: Teor de Cafeína Bruta das Quatro Amostras Analisadas
FONTE: O Autor.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3
São Mateus Bituruna General Carneiro Guarapuava
P e r c e n t u a l d e C a f e í n a B
r u t a
Local de Produção
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Os resultados obtidos para as amostras das quatros localidades diferentes confirmam
os vários fatores que influenciam na variação no teor da cafeína bruta. Cada região apresenta
características próprias, como vários autores descrevem, em relação ao tipo de solo, a
variação das espécies e processamento.
As diferenças nos teores químicos avaliados podem ser atribuídas ao fator solo, pois
cada região apresenta uma determinada característica de formação e composição de seu solo,
apresentando valores de pH diferentes, uma vez que em culturas de floresta não se utiliza a
correção do solo. Os diferentes tipos e concentrações diferentes de nutrientes também
influencia no desenvolvimento das plantas. A variação do tipo de solo pode ocorrer no mesmo
município, pois os mesmos não são homogêneos em toda sua extensão apresentando
composições químicas diferentes.A variação das espécies representa um importante fator de variação no teor de
cafeína bruta, pois atualmente o melhoramento genético nas progênies é muito utilizado para
se obter um desenvolvimento rápido da planta, apresentando diferenças de uma espécie para
outra e causando a variação de teor das metilxantinas. É importante ressaltar que nenhum dos
fabricantes das amostras analisadas especifica a espécie de erva-mate contida nas embalagens.
O processamento industrial também é fator importante na variação da cafeína bruta,
pois tal processo deve ser realizado logo após a colheita para evitar a perda de qualidade do produto. As partes colhidas devem ser colocadas sobre um pano apropriado ou uma lona, para
evitar o seu contato com o solo e, por consequência, com microrganismos que porventura
possam contaminar as folhas.
A variação na composição pode ocorrer também devido a mistura de diferentes
espécies utilizadas no processamento industrial, não havendo uma separação por espécie
genética, planejamento agronômico, espécie plantada ou nativa. Na fase de sapeco e secagem
a erva está sujeita a determinadas temperaturas, fator que interfere no teor das metilxantinas. No entanto cada indústria adota seu sistema processamento, para se obter uma qualidade
melhor no seus produtos com o objetivo de atender a demanda de produção e suprir as
necessidades de consumo.
A variação constatada por região é maior que as já citadas na literatura, pois
trabalhos citados analisam a variação da cafeína pura, no entanto no trabalho com a
metodologia utilizada obteve-se a cafeína bruta ou metilxantinas (cafeína, teomobrina,
teofilina). O material genético das amostras coletadas não é homogêneo, não sendo da mesma
espécie, como os trabalhos citam, utilizando em cada região a mesma progênie e variando o
tipo de solo.
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O conhecimento sobre a influência e a concentração que as metilxantinas
desempenham nas espécies e seus produtos comerciais, determinam sua importância na
qualidade de produtos derivados da erva mate. Assim como muitos consumidores do
chimarrão comentam sobre a variação no sabor em relação a cada determinada marca de erva
mate.
Se faz necessário analisar a composição total do produto comercializado, as
transformações que ocorrem durante o processamento e suas relação com a qualidade dos
produtos comerciais obtidos da erva-mate, pois em uma das extrações uma das amostras
deixou um resíduo no balão que somente foi removido com o uso de solvente orgânico apolar
(hexano). Portanto o conhecimento da composição do produto erva-mate e seus derivados
pode colaborar com programas de melhoramento que incluem variáveis de qualidade eestratégias de produção que beneficiem toda a cadeia produtiva da espécie.
A metodologia utilizada pode ser aplicada no ambiente acadêmico para aulas de
química orgânica experimental, onde apresenta aos alunos técnicas como a extração sólido-
líquido, extração líquido-líquido, evaporação/recuperação de solvente e outras técnicas.
Assim contribuem para a familiarização do aluno com os métodos experimentais e com os
equipamentos de laboratório.
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5 CONCLUSÃO
A erva mate é um produto que apresenta uma importância no valor bruto de
produção agrícola do Paraná, principalmente na região centro sul onde localiza os maiores
produtores do estado, assim proporciona aos produtores um bom lucro em seu cultivo.
A metodologia proposta é adequada para a extração de cafeína bruta em erva mate.
As principais vantagens do método são a simplicidade, as amostras não precisam de pré-
tratamento, no entanto são demoradas, pois procedimentos experimentais em química
orgânica demandam tempo para serem realizadas.
As diferenças significativas observadas nos teores de cafeína nas amostras de erva
mate foram constatadas em relação às localidades de cultivo, espécies diferentes e tipos de processamento.
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Juliano Pires da Silva
Prof Marcelo Echterhoff.
UNIÃO DA VITÓRIA 2013