Z. Lebensra. Unters.-Forsch. 155, 348--350 (1974) © by J, F. Bergmann, 1Kiinchen 1974

1Uber den Gehah yon Coffein in Cola-Niissen und coffeinhaltigen Anregungsmitteln*

Gfinter L e h m a n n u n d Brigi t te N e u m a n n

Eingegangen am 11. M~rz 1974

Fachrichtung Ern~hrungs- und Haushaltswissenschaften ira Faehbereich Analytisehe und Biologische Chemic der Universit~t des Saarlandes, Saarbrficken (BRD)

Dete rmina t ion of Caffeine Contents in Semen Colae a nd Preparat ions of Foods

Summary. The method is based on the possibility that watery extracts of Semen Colae and Preparations of Foods can be purified by passing through a raicro-polyaraide column, because polyaraide powder adsorbs the substances which influence the extinction measurement of the transluate by 274 nm. In the presence of theobroraine the determination of caffeine is possible by extraction with chloroform and separation on alurainium oxid column. The caffeine content of Semen Colae and stimulants of different origin is indicated.

Zusammen]assung. Der Coffeingehalt ira Semen Colae und eoffeinhaltigen Anregungsmitteln l~Bt sich im wEBrigen Extrakt naeh Passage einer LSsung durch eine Mikropolyamids~ule im Durchlauf durch Messung der Extinktion bei 274 nm leicht und schnell bestimraen. In Gegenwart yon Theobrorain wird Coffein aus dem Material rait Chloroform extrahiert, an einer Aluminium- oxidsEute abgetrennt und die Menge spektralphotoraetrisch bestimmt. Der Coffeingehalt yon Semen Colae und Anregungsmitteln unterschiedlicher Herkunft wird mitgeteilt.

Einleitung Die bisherigen Verfahren zur Ermittlung des Coffeingehaltes als qualit~itsbestimmender

Faktor in Cola-Nfissen, daraus gewonnenen Extrakten, Pr~paraten oder coffeinhaltigen Anre- gungsmitteln sind entweder zu aufwendig [1] oder werden yon zu vielen Fakteren beeinfluBt [2]. In diesen P~llen bietet sich der Einsatz yon Mikros~ulen aus Polyamidpulver an, die sich zur Bestimraung der Purine in Kakaobohnen, Tee und Effrischungsgetr~nken bereits bew~hrten [3--5]. Von Polyaraidpulver werden aus w~Brigen LSsungen phenolische Verbindungen, Gerb- und Farbstoffe adsorbiert, so dal~ sich Purine, die eine solche S~iule durchlaufen, nach Passage spektralphoteraetrisch bestimraen lassen. Beim Vergleich der Spektren der auf diese Weise gereinigten LSsungen mit dem Spektrura des Coffeins.ergibt sich v611ige t~bereinstimmung des Kurvenverlaufs, die diinnsehichtchroraatographische Uberpriifung zeigt Coffein im Polyamid- durchlauf als alleinige, in diesera Spektralbereich absorbierende Verbindung. In Zubereitungen, die neben Coffein weitere Purine, wie z. B. Theobromin aus Kakaoanteilen, enthalten, l~l]t sich das Coffein in Anlehnung an die yon Herrraann et al. [6] gegebene Vorschrift naeh Extraktion mit Chloroform und Trennung auf einer Aluminiuraoxids~ule gleichfalls dureh Messung der Extinktion ira Eluat effassen. Ira w~l~rigen Auszug wird nach dera I)urchlauf der Polyamids~iule die Summe der PurinkSrper erfal]ten.

Experimenteller Tell Prinzip tter Methode. Ein Teil des Wasserextraktes wird auf eine Mikropolyaraids~ule gegeben

und in der abtropfenden L6sung die Lichtabsorption bei 274 nm geraessen. Verunreinigungen k6nnen unter den angegebenen Bedingungen ira Durchlauf nur spurenweise vorhanden sein, sic lassen sich weder spektroskopisch noch rait Hilfe der Dfinnschichtchromatographie nachweisen.

Durch]~hrung der Besgmmung. Reagentien (spezielle): Polyaraidpulver zur S~ulenehroraate- graphic (M_N SC 6, Maeherey, Nagel&Co., 516 Diiren), Glaswolle, Seesand, Aluminiumoxid (Alurainiuraoxid, basisch, Aktivit~tsstufe I, Iqr. 1076, E. Merck, 61 Darmstadt), Kieselgel G. Material: Mikrochroraatographierohre [5].

Vorbereitung der Mikrorohre: Mit Wasser gequollenes Polyaraidpulver rait weitluraiger Pipette in ein rait Glaswatte abgedichtetes und mit Seesand besehichtetes Rohr geben (0,3--1 g), Poly- araidpulver absetzenlassen, mit 5 ml Wasser und 5 ral 70°/oigen Methanol S~ule durchspfilen, um 16sliche Bestandteile aus dera Polyamid zu entfernen. Ffir jede Probe drei S~ulen vorbereiten und eine weitere zur I-Ierstellung der KompensationslSsung ffir alle Bestiramungen.

* Dera Verband der Cheraischen Industrie e. V., Fonds der Cheraischen Industrie, danken wir fiir die gew~hrte Unterst/itzung, der Firraa P. Mfiggenburg, Hamburg, fiir die freundliche t?berlassung der Proben yon Semen Golae.

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Bereitung der Standardsubstanzl6sung: Etwa 10 mg Coffein mit Wasser auf 100 ml aufffillen, 1--5 ml auf die Mikros~ulen geben, Durchlauf auffangen, S~ulen zweimal mit je 5 ml dest. Wasser durehspfilen, vereinigte Durchl~ufe mit Wassser zu 25 ml, bei 5 ml der Standardl5sung auf 50 ml aufffillen und die Extinktionen bei 274 nm gegen eine entsprechend bereitete Kompensations- 15sung zur Aufstellung der Eichgeraden bestimmen.

Bestimmung der Purine bzw. des Co/]eins 1. Cola-Nufl: Ca. 5 g der Cola-Nul~ gut zerkleinern (Schlagmiihle bzw. Kaffeemiihle), 100 mg

des gemahlenen Materials mit 75 ml heil]em dest. Wasser fibergiel3en, 1 Std im siedenden Wasser- bad belassen, abkfihlen und zu 100 ml auffiillen; 3 ml davon auf die Mikros~ule geben, nach dem Eindringen der LSsung in das Sorptionsmittel zweimal mit je 3 ml dest. Wasser die S~ule durch- spiilen, Durchlaufe zu 50 ml aufffillen und Extinktion bei 274 nm gegen KompensationslSsung ermitteln.

2. Anregungs~nittel (Halloo w~ch, Cola-Dallmann, Cola-Astier): 1 Tablette mit etwa 100 ml dest. Wasser unter Rfihren und Erw/~rmen behandeln, abkfihlen und zu 250 ml mit dest. Wasser aufffillen; 5 ml davon auf die Mikros/iule geben, nach Eindringen in das Sorptionsmittel dreimal mit je 5 ml dest. Wasser nachspiilen, Durehl~ufe zu 25 ml (falls die Extinktion zu hoch, auf 50 ml) aufffillen und die Extinktion bei 274 nm gegen die KompensationslSsung bes~immen.

3. Scho-Ka.Kola: 1 g der Probe zerkleinern, mit 75 ml heiBem, dest. Wasser iibergiel~en, 15 min lang koehen, abkiihlen, zu 100 ml mit Wasser auffiillen; davon 5 ml auf die Mikros~ule geben, dreimal mit je 5 ml Wasser nachspfilen, Durchl~ufe auf 50 ml aufffillen und die Extinktion bei 274 nm gegen die KompensationslSsung ermitteln.

Bestimmung des Co]/einanteils: 500 mg der Probe mit 1 ml n-NaOH und 50 ml Chloroform einige min lang sehfitteln, LSsung anf eine S~ule aus 30 g AlcOa geben, zehnmal mi~ je 25 ml Chloroform eluieren, Eluate auffangen, im Vakuum am Rotationsverdampfer zur Trockene einengen, in 75 ml heil~em Wasser 15sen, zu 100 ml aufffillen und die Extinktion bei 274 nm gegen Wasser bestimmen.

Die Coffeingehalte werden aus der aufgestellten Eichgeraden entnommen oder naeh der all- Ex

gemeinen Formal x = St E s t berechnet. St = eingewogene Menge der Standardsubstanz (Coffein)

in nag; Ex ---- gemessene Extinktion der ProbelSsung; Est ~ gemessene Extinktion der Standard- substanz.

Ergebnisse

Nach der vo r s t ehend besehr iebenen Methode wurden in den versehiedenen Pro- ben folgende Puriu-(Coffein-)Gehal te e rmi t t e l t :

Bezeichnung tterkunft Purin- (Coffein-) Gehalt (in %)

Semen Colae Nigeria 2,2 Semen Colae San Thorn6 2,0 Semen Colae Jamaica 2,1 Semen Colae Nigeria 2,3 Semen Colae Ghana 1,9 ttalloo-Wach Amol-Werk Hamburg 4,4 Kola D~llmann Dallmann& C., Wiesbaden-Schierstein 2,8 Kola Astier Laboratoires du Doeteur P. Astier, Paris 1,5 Scho-Ka-Kola Imhoff, Vertrieb Diversa Spezialit~ten, 1,1 davon

Rheinberg 0,2 Coffein

Die angegebenen W e r t e s ind Durchschn i t t swer te aus mindes tens drei Einzelbe- s t immungen .

Under den gew/~hlten Bedingungen s ind yon den herges te l l ten E x t r a k t e n im S/~ulendurehluuf lediglich die Pur ine bzw. das Coffein in mel~barer K o n z e n t r a t i o n vorhanden , w/ihrend die Farbs tof fe und Po lyphenole des w/iBrigen Auszuges adsor- b ie r t werden. Die in wesent l ieh niedr igeren K o n z e n t r a t i o n e n vorl iegenden, v o m P o l y a m i d p u l v e r n ieh t adsorb ie r ten und evt]. im Wel lenbere ieh zwisehen 250- -300 n m absorb ie renden •ebensubs tanzen s tSren nieht , wie aus dem Ver lauf der Spek t r en he rvorgeh t (Abb. 1). Sie s ind in so ger inger Menge vorhanden , dab sie aueh n ieh t mi t t I i l fe der Df innseh ieh tehromatograph ie n~chweisb~r s ind (Abb. 2). Desha lb 1/iBt sich

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das Mikrosaulenverfahren als Sehnellmethode zur Orientierung fiber einen zu er- wartenden Puringehalt gut einsetzen, obwohl naturgemgB die ermittelten Werte stets an der oberon Grenze liegen. ~qach Angaben in der Literatur sind im Colae Semen 1--3% Coffein und 0,02--0,08% Theobromin enthalten [7]. Unsere Ergeb-

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2., (rim}

Abb. 1 Abb. 2 Abb. 1. Absorptionsspektrum Colae Semen; . . . . . direkt aufgezeichnet; - - Polyamid-

durchlau~; . . . . . Elnat Abb. 2. Diinnschichtchromatogramm 1. Coffein 2. Theobromin 3. Theophyllin 4. Colae Semen (Durchlauf dureh Polyamids£ule) 5. Halloo-Waeh (Extraktdurchlauf) 6. Kola Dallmann (Ex- traktdurehlauf) 7. Kola Astier (Extraktdurehlanf) 8. Seho-Ka-Kola (Extraktdurchlauf) 9. Seho- Ka-Kola (ChloroIorm-Extrakt) FlieBmittelsystem: Chloroform-Aeeton-Butanol-AmmoniaklSsung, konz. (3+3+4+1) Beschieh-

tung: Kieselgel GF 254

nisse stimmen demnaeh mit den Angaben in der Literatur weitgehend fiberein. Sell Coffein neben Theobromin gesondert bestimmt werden, erfolgt die Abtrennung des Coffeins dureh Extraktion mit Chloroform und kann gesondert bestimmt werden. In vielen Fallen erfibrigt sich aber die gesonderte Coffeinbestimmung, da der Anteil andere Purink6rper sehr gering ist, ausgenommen nur bei einem hohen Kakaoanteil.

Literatur 1. 0sterreichisehes Arzneibuch, 9. Ausgabe. Wien 1960 2. Sattler, H. : Pharm. Ztg. Ver. Apotheker Ztg. 109, 1269 (1964) 3. Lehmann, G., Hahn, H.-G., Mor£n,M.: Gordian 71, 218 (1971) 4. Lehmann, G., Mor£n,M.: Z. Lebensm. Unters.-Forsch. 143, 256 (1970) 5. Lehmann, G., Neumann, B. : Z. Lebensm. Unters.-Forsch. 158, 363 (1973) 6. Prosst, R., Feucht, G., Herrmann, K. : Z. Lebensm. Unters.-Forsch. 130, 301 (1969) 7. Stab_l, E. : Chromatographische und mikroskopisehe Analyse yon Drogen. Stuttgart: G. Fischer

Verlag 1970 Pro~essor Dr. rer. nat. Gfinter Lehmann Fachbereich Analytisehe und Biologische Chemie Fachrichtung Ern~hrungs- und Hanshalts- wissensehaften der Universit~t des Saarlandes D-6600 Saarbriieken Bmadesrepublik Deutschland