Contenido de Carbohidratos en el Café instantáneo por HPLC

RESUMEN

La norma Europea DIN ISO 11292:1995 regula la determinación y el análisis de los hidratos de carbono en café instantáneo, utilizando cromatografía de intercambio de aniones combinada con detección amperométrica pulsada (PAD). En esta nota, detallamos un método adaptado, usando un polímero basado en una columna de intercambio catiónico en la forma iónica Pb2+ y PAD.


ANTES DE EMPEZAR: ¿CÓMO FUNCIONA EL DETECTOR AMPEROMÉTRICO?

A la salida de la columna cromatográfica, el analito llega a un pequeño reactor electroquímico, en el que hay una reacción sobre un electrodo. Las sustancias electroquímicamente activas, experimentan una reacción electroquímica (de reducción u oxidación), en la que se transfieren electrones. Como resultado, se registra esa corriente eléctrica.
La detección electroquímica (ECD) para HPLC o UHPLC es una técnica de detección extremadamente selectiva y sensible que se aplica en varios análisis en la industria alimentaria. En combinación con la electrónica adecuada, el detector Electroquímico (ECD) tiene un enorme rango dinámico lineal de más de 6 órdenes de magnitud. Esto significa que se pueden medir concentraciones tan bajas como 50 pmol/L y tan altas como 100 µmol/L o más.

INTRODUCCIÓN

El café instantáneo es muy popular en muchas áreas del mundo. Se produce con extracto de café seco, ya sea mediante secado por aspersión o por congelación1.

Como los carbohidratos son los principales ingredientes de los granos de café, una medida de la calidad del El café instantáneo es su contenido de azúcar libre y total. Este análisis está regulado por la norma ISO 11292:19952 o el método AOAC 995.13. Los carbohidratos pueden actuar como aglutinantes de aromas y estabilizadores de espuma. También pueden influir en la viscosidad de la bebida, y son un buen marcador para evaluar la autenticidad3. El contenido libre se determina justo después de la disolución del polvo. Para medir el contenido total de azúcar, se requiere un paso de hidrólisis antes de la determinación. De acuerdo con la norma ISO 11292:1995, es de interés el contenido de los siguientes carbohidratos: arabinosa, fructosa, galactosa, glucosa, manosa, sacarosa, manitol y xilosa. Además, la determinación de la glucosa total y del contenido de xilosa son indicadores para evaluar la autenticidad de los productos de café instantáneo. El límite de  especificación de un carbohidrato indicador es el máximo permitido por encima de la cual un café soluble se considera adulterado. El límite se define como la suma del contenido máximo permitido, y la incertidumbre ampliada4.

RESULTADOS

Se preparó una curva de calibración de cinco puntos para los ocho carbohidratos de 0,35 µg/mL a 5,00 µg/mL. Todas las curvas de calibración mostraron una buena linealidad, con un coeficiente de correlación de R2 > 0,9999. La Fig. 1 muestra el cromatograma de un patrón mixto a una concentración de β=5,00 µg/mL.

Las dos muestras diferentes de café instantáneo fueron preparadas siguiendo el método descripto para la preparación de la muestra descripta para y el contenido de hidrocarburos libre y total. La Fig. 2 muestra la medición del contenido de carbohidratos libres para una de las muestras. 

La materia seca de dos muestras de café instantáneo se determinó según la norma DIN 10764 4:2007 035, mediante el calentamiento a 95 °C a presión atmosférica. Para ambas muestras se calculó una pérdida de masa de m=2,79 g/100 g. Además, se determinó la repetibilidad del método con múltiples mediciones (n=5). La desviación estándar relativa para el área del pico y el tiempo de retención fue calculado. La Tabla 1 muestra los resultados de la repetibilidad.

La Fig. 3 muestra la determinación del contenido total en la mima muestra, después de la hidrólisis.

La siguiente Tabla 2 resume las cantidades medidas para el contenido de hidrocarburos libres y totales en las muestras de café instantáneo. La pérdida de masa fue considerada para el cálculo. Para evitar declaraciones incorrectas de que los productos adulterados son 100% puro café soluble, la norma ISO 24114:2011-04 regula los criterios de autenticidad de productos de café instantáneo4. Por lo tanto, se considera el contenido total de dos carbohidratos indicadores, la xilosa y la glucosa. El límite de especificación para la glucosa total es del 2,46% y del 0,45% para el contenido total de xilosa.

Se obtienen cantidades similares para el contenido de carbohidratos libres y totales en ambas muestras. Los valores para los carbohidratos indicadores están dentro de la especificación límite de ISO 24114:2011-04. Así que ambas muestras pueden ser llamadas café soluble puro.

PREPARACIÓN DE MUESTRAS

Cuando se utiliza un sistema que no es bioinerte, es necesario pasivarlo con un 20% de ácido nítrico a un flujo de 1mL/min durante unos 30 minutos. Después se enjuaga con agua desionizada hasta que el valor del pH sea neutro. El 300 mM de solución de hidróxido de sodio (NaOH) para la adición post columna se preparó en frascos de plástico utilizando un 50% (p/p) de solución madre de NaOH libre de carbonatos. Después de el eluyente de NaOH fue transferido a una botella de plástico. El eluyente fue desgasificado usando ultrasonido y adicionalmente filtrado al vacío. Para mantener el eluyente libre de dióxido de carbono, se instaló un filtro en la parte superior de la botella. Todos los patrones de calibración fueron disueltos en agua desionizada. El ECD fue operado en pulsos utilizando una forma de onda de potencial PAD de 4 pasos (Fig. 4).

Contenido de carbohidratos libres: Aproximadamente 300 mg de muestra de café instantáneo fueron pesados en un Matraz volumétrico de 100 mL y se añadieron 70 mL de agua desionizada. El frasco fue agitado hasta que la muestra se disolvió completamente y se llenó hasta la marca con agua. 5 - 10 mL de esta solución fueron filtrados a través de un cartucho desechable C18, los primeros mililitros fueron descartados. Aquí, se utilizaron cartuchos C18 Macherey Nagel Chromabond (REF 730003). El  filtrado se filtró de nuevo a través de un filtro de jeringa de 0,2 µm y diluido en agua en una proporción de 1:10. Se inyectaron 20 µL de la preparación.

Contenido total de carbohidratos: Aproximadamente 300 mg de muestra de café instantáneo se pesan en un matraz volumétrico de 100 mL y 50 mL de ácido clorhídrico 1,0 M fueron añadidos. El vaso se agitó ligeramente en un agitador, y después se sumergió en un baño de agua hirviendo durante 150 minutos. Cada 30 minutos, la solución fue agitada a mano. Después de enfriar la muestra hasta la temperatura ambiente, se llenó el frasco hasta la marca con agua desionizada. La solución se filtró a través de un filtro plegado.

3 mL de este filtrado, se filtraron a través de un cartucho desechable en forma de plata y el primer mililitro fue descartado. Aquí, se utilizaron cartuchos Macherey Nagel Chromafix PS-Ag+ (REF 731865). Finalmente, la muestra se filtró a través de un filtro de jeringa de 0,2 µm y se diluyó con agua en una proporción de 1:10. Se inyectaron 20 µl de muestra.

Determinación de la materia seca: La materia seca de los productos de café soluble se determinó de acuerdo con DIN 10764 4:2007 035 por calentamiento bajo presión atmosférica.

CONCLUSIÓN

El método descripto, utilizando una columna de intercambio catiónico basado en polímeros en la forma iónica Pb2+ y detección amperométrica por pulsos, es adecuado para el análisis de los carbohidratos en el café instantáneo y para confirmar la autenticidad de los productos de café soluble. La adición post columna de NaOH permite  usar columnas poliméricas, y con ello, se puede analizar un rango muy amplio de concentraciones con la misma columna.

MATERIALES Y MÉTODOS

Autoras de la nota original de Knauer: Juliane Böttcher, Mareike Margraf, Kate Monks; applications@knauer.net | KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH, Hegauer Weg 38, 14163 Berlin; www.knauer.net.

https://www.knauer.net/en/everything-solved-carbohydrate-content-in-instant-coffee-with-pad/a38431
Application No.: VFD0184

REFERENCIAS

[1] Bjarnadottir, A. Instant coffee: Good or bad? https://www.healthline.com/nutrition/instant-coffee-good-or-bad#what-it-is

(December 11, 2019).

[2] ISO 11292:1995(E) Instant coffee – Determination of free and total carbohydrate contents – Method using high-performance

anion-exchange chromatography. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:11292:ed-1:v2:en (December 11, 2019).

[3] Antec Scientific. Carbohydrate analysis in instant coffee according to adapted ISO method 11292:1995. https://antecscientific.

com/downloads/notes/food/220_006_01%20-%20Carbohydrate%20Analysis%20in%20Instant%20Coffee.pdf (December

11, 2019).

[4] ISO 24114:2011-04 Instant coffee – Criteria for authenticity. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:24114:ed-1:v1:en (December

11, 2019).

[5] DIN 10764-4:2007-03 Analysis of coffee and coffee products – Determination of loss in mass of soluble coffee – Part 4:

Method for soluble coffee and soluble coffee products by heating under atmospheric pressure (routine method) (2007).