高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因.docx

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高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因

高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因

摘要：

目的研究了高效液相色谱法直接测定饮料中咖啡因的新方法。

方法采用HypersilODS柱，以甲醇+乙

酸铵（0.02mol/L）=15+85作流动相，流速1.0mL/min，检测波长207nm，柱温30℃。

结果6min内将咖啡因与基体分

离，咖啡因含量与峰面积在10～200μg/mL范围呈线性关系，相关系数r=0.9998；回收率范围为97.4％～101.4%。

结论

该法准确，样品处理简单。

咖啡因在我们的日常生活中并不少见，它被作为食品添加剂而广泛地应用于饮料中。

除咖啡外，含咖啡因的饮料非常多，其中一类是饮料中天然存在的咖啡因，如可可、茶，另一类是将咖啡因添加在饮料中，如某些汽水、果汁。

1、咖啡

咖啡有提神醒脑的效果，因为其中含有咖啡因。

在美国，差不多75％被服用的咖啡因是来自咖啡。

一般来说，市场上一杯普通中杯装即磨咖啡，含有150至200毫克咖啡因，一袋速溶咖啡中咖啡因约为66毫克。

2、茶

我们常喝的各种绿茶、红茶、乌龙茶等，都含有咖啡因。

茶中咖啡因含量与泡茶方法、时间有关，绿茶的咖啡因含量从每杯（约227克）30毫克至50毫克不等。

红茶平均每杯含咖啡因约47毫克。

3、汽水

很多汽水饮料以及功能性饮料都含有咖啡因，一罐330毫升的可乐咖啡因含量约有33毫克。

由于某些功能性饮料含有咖啡因，会刺激中枢性神经，因此不是所有人群都适宜喝功能性饮料，儿童尤其应注意。

4、巧克力

巧克力中的咖啡因含量相对较少，以至于人们常常将其忽略。

一块约40克的牛奶巧克力含有相当于6毫克的咖啡因，另外，巧克力味及咖啡味的牛奶、雪糕、乳酪等也可能含有咖啡因。

咖啡因属黄嘌呤衍生物，化学名称为1，3，7—三甲基黄嘌呤，是从茶叶或咖啡中提取的一种生物碱。

咖啡因在咖啡中的含量约为1.2%~1.8%，在茶叶中约为2.0~4.7%。

可乐饮料、止痛药等含咖啡因。

咖啡因的分子式为

，其化学结构式如下图：

饮料中咖啡因含量的测定方法一般有紫外分光光度法和高效液相色谱法两种。

在化学键合相色谱法中，若采用的流动相极性大于固定相极性，则称为反相化学键合相色谱法。

该方法是目前应用最为广泛的色谱方法。

本实验采用C18键合相色谱柱分离饮料中的咖啡因，即为一种反相色谱法。

由于在一定的实验条件下，同一组分的保留值保持恒定，因此在同种条件下，将发酵产物中各组分的保留时间与标准品对照，即可确定该组分存在与否。

本实验采用峰面积进行含量计算。

通过紫外检测器进行检测，以咖啡因标准系列溶液的色谱峰面积对其浓度作标准曲线，在根据试样中的咖啡因峰面积，由标准曲线计算出试样中咖啡因的浓度。

1仪器与方法

1.1检测仪器及试剂Agilent1100LC高效液相色谱仪（紫外

检测器）；甲醇（HPLC），乙酸铵（AR），咖啡因精制品（中国药品

生物制品检定所）。

1.2色谱条件色谱柱：

AgilentHypersilODS4×125mm

（5μm）；流动相：

甲醇+乙酸铵（0.02mol/L）=15+85；流速：

1.0mL/

min；检测波长：

207nm，柱温30℃；进样量：

10μL。

1.3样品处理汽水、可乐型饮料用超声波清洗器在40℃下

超声5min脱气。

取脱气液10mL通过0.45μm水系滤膜过滤，

弃去最初的5mL。

果汁类饮料离心，取上清通过0.45μm水系滤膜过滤，弃去

最初的5mL。

1.4标准溶液的制备准确称取0.1000g咖啡因，溶于水，转

移到100mL容量瓶，加水定容。

此溶液浓度为1.0mg/mL。

2结果与讨论

2.1咖啡因标准溶液国标GB/T5009.139-2003中，紫外分

光光谱法的咖啡因标准储备液和标准使用液均用重蒸的三氯

甲烷配制，高效液相色谱法的咖啡因标准储备液和标准使用液

均用甲醇配制。

有机溶剂容易挥发，导致浓度不准确；1g咖啡因

能溶于46mL水，故本法直接用蒸馏水溶解咖啡因粉末。

实验表

明，咖啡因水溶液的峰形也十分尖锐（见图1）。

但不同的溶剂体

系，咖啡因的最大吸收波长会有差异。

2.2色谱条件嘌呤类生物碱基均具有共轭离域大π键结

构，在紫外光区有强烈吸收。

由紫外光谱扫描可知，咖啡因的水

溶液在接近207nm、273nm处有两个依次降低的吸收峰，本法

采用最大吸收波长207nm作为检测波长。

流动相是色谱分离中重要的一步，直接关系到分析的灵敏

度和能否将样品中的组分有效洗脱分离。

国标检验法的流动相

为甲醇＋乙腈＋水＝57＋29＋14（每升流动相中加入0.8mol/L乙酸

液50mL），该法在实际操作中易造成峰形重叠，干扰检测结果[3]。

乙腈剧毒，而且食品添加剂的常检项目－苯甲酸、山梨酸、糖精

钠和合成着色剂，所用的流动相均是甲醇和乙酸铵，为了保护

操作人员和减少配制多种流动相的麻烦，故咖啡因的检测，也

选择甲醇和0.02mol/L乙酸铵溶液作为流动相。

改变甲醇比例（15%～30%），结果表明甲醇比例为15%，流

速为1.0mL/min时，咖啡因在5.7min出峰，保留时间比较适宜，

而且饮料中常见的添加剂，如苯甲酸、山梨酸、糖精钠均不干扰

咖啡因的测定（见图2），适合批量检测。

2.3线性关系将配制好的一系列标准溶液

（10，25，50，100，200μg/mL）按上述色谱条件进样10μL，以峰面积（y）对相应浓度（c，μg/mL）作回归分析，得到回归方程

为：

y=93.67c+127.08，相关系数r=0.9998，咖啡因浓度范围在

10～200μg/mL线性较好。

2.4精密度和回收率准确吸取标准溶液10μL（50μg/mL），重

复进样6次，测得RSD=0.31%（n=6）。

取含咖啡因的样品，按低、中、高三个水平分别准确咖啡因

标准溶液，按样品处理测定其回收率，结果见表。

回收率在

97.4％～101.4%之间。

本底值（μg/mL）

加标量（μg）

测定值（μg/mL）

回收率（%）

116.45

200

133.27

97.4

116.45

200

133.42

98.2

116.45

400

150.33

99.7

116.45

400

149.85

98.5

116.45

600

166.51

100.1

116.45

600

167.24

101.4

由上可知，精密度和回收率均符合实验要求，本法样品处

理简单，标准溶液配制浓度准确，避免使用剧毒试剂，保护了实

验人员，且方便多个项目的检测。

咖啡因在日常生活中的应用是多方面的，无论是在医药方面的还是食品、饮料方面的都是既有好处既有坏处的，所以在饮用含有咖啡因的食品或者药品时一定要严格的注意，尤其是少年儿童还有老人，都应该根据个人的身体素质的不同来进行选择和使用，不能盲目的进行用药，否则会造成严重的后果，只有正确的使用了材能发挥它的正常药效、药理作用，维护人类的生命健康。

1.咖啡提神不可取

很多人可惯性不进早餐空腹上学或上班，只依赖一杯咖啡来保持头脑清醒。

不少人在疲劳时依赖咖啡、浓茶来提神解乏，时间一长，容易形成“咖啡依赖症”，这是十分有害的。

需要提醒的是，因个体差异的存在，在日间饮用的咖啡因可能妨碍人晚上的睡眠，缩短正常的睡眠时间。

咖啡因亦会增加晚上醒来的次数，并影响人进入熟睡。

这样会导致睡眠质量欠佳，继而令人渴求饮用更多含咖啡因的饮品，形成一个恶性循环。

2.儿童远离咖啡因

处于身体发育期的儿童因远离咖啡因。

儿童如果引用了过多咖啡因会出现疼痛、头晕、烦躁、心率加快、呼吸急促等症状，严重的会导致肌肉震颤，写字时手发抖。

美国学者对含咖啡因的饮料对少年儿童睡眠方式与质量的影响进行了研究，发现凡是饮用含咖啡因饮料的孩子，夜间入睡慢，睡眠浅，容易醒，白天常打瞌睡，注意力也不容易集中。

咖啡因会刺激胃部蠕动和胃酸分泌，引起肠痉挛，常饮含咖啡因的儿童容易产生不明原因的腹痛，长期过量摄入咖啡因会导致慢性胃炎。

咖啡因能使胃肠壁上的毛细血管扩张，刺激肾脏机能，使肾水流增加，导致孩子多尿，钙排出量随之增多，儿童的骨骼发育也会因此受到影响。

同时，咖啡因会破坏儿童的维生素B1，引起维生素B1缺乏症。

精

细

化

学

品

分

析

论

文

系部：

化学工程系

班级：

煤质分析10-1

姓名：

杜晓霞

学号：

101081040