Analyse de la caféine par HPLC dans les boissons : méthode Wanyi LC3500 DAD validée selon GB 5009.139-2014

La caféine est un alcaloïde méthylxanthine d'origine naturelle présent dans les grains de café, les feuilles de thé et le cacao. C'est l'un des additifs fonctionnels les plus utilisés et l'un des composés aromatiques caractéristiques des boissons gazeuses, des boissons énergisantes, des boissons à base de thé et du café prêt à boire. Une consommation modérée aiguise la vigilance et soulage la fatigue, mais une consommation excessive ou à long terme peut déclencher des palpitations, de l'insomnie et de l'excitation nerveuse. Les groupes sensibles tels que les femmes enceintes, les enfants et les personnes souffrant de maladies cardiovasculaires tolèrent des doses beaucoup plus faibles. Les normes nationales de sécurité alimentaire fixent donc des limites explicites de caféine pour les boissons.

En Chine, la norme nationale de sécurité alimentaire GB 5009.139-2014 pour la détermination de la caféine dans les boissons constitue la base légale de la quantification de la caféine dans les matrices de boissons. La chromatographie liquide à haute performance (CLHP) est devenue la technique privilégiée pour les matrices complexes telles que les boissons composites, les boissons lactées et les boissons fonctionnelles à base de plantes, grâce à son excellente séparation, sa forte résistance aux interférences de la matrice et sa quantification très précise.

Un fabricant de boissons avait besoin de vérifier les niveaux de caféine dans deux gammes de produits très différentes : une boisson gazeuse de type cola et un produit à base de thé au lait. Les deux matrices nécessitent des stratégies de préparation différentes : les échantillons gazeux doivent être dégazés et purifiés, tandis que les produits contenant du lait nécessitent une précipitation des protéines avant l'injection. Les deux devaient se situer confortablement dans la plage d'étalonnage, et le système chromatographique devait rester exempt d'accumulation de matrice sur de longues séquences d'injection.

Les réactifs comprenaient un standard de référence de caféine, du méthanol de qualité CLHP, de l'oxyde de magnésium, une solution d'acide trichloroacétique et de l'eau ultrapure.

• Solution mère (2,0 mg/mL) : 20 mg de standard de caféine, pesés à 0,1 mg, dissous dans du méthanol et portés à 10 mL ; conservés à 4 degrés C avec une durée de conservation de six mois.
• Solution intermédiaire (200 µg/mL) : 5,0 mL de solution mère dilués à 50 mL avec de l'eau ; conservés à 4 degrés C avec une durée de conservation d'un mois.
• Solutions de travail d'étalonnage : 0,5, 1,0, 2,0, 5,0 et 10,0 mL de solution intermédiaire dilués à 10 mL, donnant 10,0, 20,0, 40,0, 100 et 200 µg/mL ; préparés frais le jour de l'analyse.

Boisson de type cola : dégazez l'échantillon dans un bain à ultrasons à 40 degrés C pendant 5 minutes. Pesez 5 g (précision à 0,001 g), diluez à 5 mL avec de l'eau de manière à ce que la concentration de caféine se situe dans la plage d'étalonnage, agitez bien, ajoutez 0,5 g d'oxyde de magnésium, agitez à nouveau et laissez reposer. Filtrez le surnageant à travers une membrane de 0,45 µm avant l'injection.

Boissons au café et au thé contenant du lait : pesez 1 g (précision à 0,001 g), diluez à 10 mL avec une solution d'acide trichloroacétique, agitez bien et laissez reposer pour que les protéines précipitent, puis filtrez le surnageant à travers une membrane de 0,45 µm.

Les formes des pics étaient symétriques et les nombres de plateaux théoriques étaient élevés. Les injections de solvant vierge n'ont montré aucune interférence au temps de rétention de la caféine, confirmant que la purification par oxyde de magnésium et la précipitation des protéines par acide trichloroacétique éliminent efficacement les composants de la matrice. Six injections consécutives ont donné un temps de rétention et une aire de pic stables, démontrant une excellente précision de l'instrument, tandis que la récupération supérieure à 94 % dans les deux matrices a prouvé une perte d'échantillon minimale et une procédure de préparation robuste.

Conformément à la norme GB 5009.139-2014, le système CLHP Wanyi LC3500 avec détection à barrette de diodes a fourni un flux de travail entièrement validé pour la détermination de la caféine dans les boissons. La linéarité sur la plage de 10,0 à 200,0 µg/mL avec r > 0,9999, la répétabilité inférieure à 0,3 % RSD et la récupération supérieure à 94 % confirment que la méthode est précise, exacte et reproductible pour les produits gazeux et les produits contenant du lait. Les limites de détection de 0,0446 mg/kg et 0,75 mg/kg montrent le faible bruit et la haute sensibilité du système, le rendant adapté au contrôle qualité de routine, à la vérification des étiquettes et aux tests de conformité réglementaire dans la fabrication de boissons et les laboratoires tiers.

• La détection à barrette de diodes à 272 nm permet une quantification sélective et à faible bruit de la caféine dans les matrices colorées et troubles.
• Une simple phase mobile méthanol-eau sur une colonne C18 permet un transfert de méthode rapide et peu coûteux entre les laboratoires.
• La purification spécifique à la matrice, l'oxyde de magnésium pour les boissons gazeuses et l'acide trichloroacétique pour les boissons à base de lait, protège la colonne et prolonge sa durée de vie.
• Les temps de rétention stables et les pics symétriques réduisent les réinjections et le travail répétitif dans les laboratoires de contrôle qualité à haut débit.