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vendredi 6 décembre 2013

La caféine, c'est quoi ?

Après pas mal de recherches, j'ai fini par tout connaître de la composition chimique de la caféine. J’ai réalisé ces recherches afin de comprendre ce que je prends chaque jour. A vous de lire !

           La caféine est une substance très connue et ce depuis des siècles. Les plus anciennes traces de café - donc de caféine - et de son utilisation remontent en Éthiopie. Mais c’est seulement en 1720 que le caféier est introduit et cultivé en Martinique par la France qui deviendra, 50 ans après, le premier producteur de café au monde. Au départ, la caféine était appelée « guaranine ». Or, en poussant mes recherches plus loin, j’ai trouvé que la guaranine et la caféine sont en fait un peu différentes.


En 1819, un chimiste allemand du nom de Friedrich Ferdinand Runge réussit à isoler de la caféine pure à partir de grains de café. Il nomme cette nouvelle substance « kaffein », qui deviendra « caféine » en français. Elle est décrite en 1821 par Pelletier et Robiquet, presque en même temps que Runge. Ils découvrent et démontrent la méthode d’extraction liquide-liquide. Les trois scientifiques étaient partis du fait que la caféine était un alcali végétal, or il ne peut pas en être un car « la caféine se cristallise » (Traité de chimie par Par Jöns Jacob Berzélius, Tome 3, 1839). Plus tard, en 1827, c’est Oudry qui découvrira la théine mais ce n’est qu’en 1838 qu’on démontrera que la caféine et la théine sont en fait identiques et ne forment qu’une seule espèce : un alcaloïde.

 En effet, contrairement aux idées reçues, la théine n'existe pas, dans le sens où c'est en fait de la caféine mais avec des effets différents sur le corps. La théine présente dans le thé est assimilée aux tanins du thé qui retardent son absorption par le corps, elle est aussi en bien moins grande quantité que dans le café : il y a environ 3 à 4 fois moins de caféine dans une tasse de thé que dans une tasse de café.

          La caféine est un alcaloïde d'origine végétale, appartenant à la famille des bases puriques, ou plus précisément des méthylxanthines. Sa formule brute est C8H10N4O2.

            Voici sa formule semi-développée : 
   Voici son modèle moléculaire :


 Sa masse molaire est de 194 g.mol-1 et sa température de fusion est de 238°C (donc 511K). Elle est composée de 5.16% d’hydrogène (H), de 16.50% d’oxygène (O), de 28.86% d’azote (N) et de 48.49% de carbone (C). Pour mieux s’y retrouver, j’ai réalisé ce petit graphique explicatif :


La caféine pure se présente sous forme de poudre blanche ou jaune pâle, très amère. Cette substance fait partie des constituants de nombreuses espèces ou boissons. On la retrouve  notamment dans les boissons (café, thé, boissons énergisantes, sodas industriels, compléments alimentaires). Mais aussi dans les graines, les feuilles et les fruits de différentes plantes, où elle agit comme mécanisme de défense naturelle en tuant les insectes qui s'en nourrissent.

Pour la fabriquer, on peut la synthétiser en laboratoire ou l'extraire d'une espèce. La synthèse de la caféine n’est le plus souvent pas nécessaire car on la trouve en grande quantité comme sous-produit de la décaféination (extraction consistant à enlever la caféine du produit dans lequel elle se trouve pour ne pas subir ses effets sur le corps humain). Pour la synthétiser, en regardant le protocole, je me suis rendu compte que c'était une expérience assez compliquée qui consiste à synthétiser plusieurs espèces avant de synthétiser la caféine en elle-même.  Il semblerait qu'une des bases possibles de la synthèse de la caféine soit la purine :


 Cependant, une méthode en partant de l'uracil est également prouvée. La publication scientifique "A Novel Method of Caffeine Synthesis from Uracil" explique justement le résultat des expériences démontrant cette synthèse. J'ai pu trouver le schéma : 


           Ceci est la première étape puis viennent les six étapes suivantes :


L'extraction, par contre, est bien plus simple de protocole et de réalisation. Le principal atout de l'extraction est qu'on peut le faire sur plusieurs espèces mais le café, en poudre ou en grain, étant le plus pratique et le plus connu, est le plus utilisé. Cependant, on peut également extraire la caféine à partir de feuilles de thé ou de la guarana.
   
De fait, la caféine est la substance psychoactive la plus consommée au monde : elle est légale dans tous les pays à la différence d’autres substances psychoactives.


Par la suite, je me suis demandé dans quelles plantes on peut trouver de la caféine en quantité assez importantes pour s'en soucier. C'est donc un constituant de nombreuses espèces végétales que nous consommons chaque jour ou en tout cas régulièrement pour un grand nombre d'entre elles.


         On peut noter certains exemples de plantes :

- le caféier : pour un espresso, la teneur est de 1400 à 1800 mg/L.
- le théier : le thé noir contient 180 à 280 mg/L, tandis que le thé vert contient 110 à 180 mg/L.
- le cacaotier : pour du chocolat noir, la teneur est de 60 à 80 mg/100g.
- la guarana : la drogue la plus riche en caféine au monde a un teneur de 2.0 à 5.8 % de caféine

On peut donc dire, d'après ce tableau, que l'on absorbe de la caféine chaque jour, en petite quantité.
      
         

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