紫外光谱法测定饮料中的咖啡因含量

2011-09-24孙延春

化学研究 2011年1期

关键词：三氯甲烷比色咖啡因

孙延春,张英

(四川理工学院化学与制药工程系,四川自贡 643000）

紫外光谱法测定饮料中的咖啡因含量

孙延春,张英

(四川理工学院化学与制药工程系,四川自贡 643000）

建立了一种测定饮料中咖啡因含量的紫外光谱分析法.采用三氯甲烷为萃取剂,控制三氯甲烷与饮料的体积比为8∶1,经充分振荡后离心分离,取清液在276 nm处测定紫外吸收光谱,能够满意地测定市售饮料中的咖啡因浓度.分析结果的相对标准偏差小于4%;在饮料中加入不同浓度的咖啡因标准溶液,回收率在94.0%～112.0%之间.

饮料;咖啡因;紫外光谱;测定

Abstract:An ultraviolet(UV)spectrophotometric method was established to determine the content of caffeine in beverage.Thus chloroform was used as the extraction agent to mixed with beverage at a volume ratio of 8∶1.Resultant mixture was sufficiently oscillated and centrifugally separated to give the supernatant for UV detection at a wavelength of 276 nm.In this way the content of caffeine in beverages on markets was satisfactorily determined at a relative standard deviation of less than 4%.When standard caffeine was introduced into six kinds of beverages on markets at different concentrations,the recovery is 94.0%-112.0%.

Keywords:beverage;caffeine;ultraviolet spectrophotometry;determination

咖啡因 (1,3,7-三甲基黄嘌呤)是一种生物碱,为弱碱性化合物,无色针状晶体,无臭、味苦[1].在通常的饮料如咖啡、茶和可乐饮料[2],以及头痛药、止痛药中都发现有咖啡因的存在[3].适量食用咖啡因有驱除疲劳、兴奋神经等作用,临床上用于神经衰弱、伤风、偏头痛等疾病的治疗,但长期大量摄取咖啡因有损人体的健康,如咖啡因自身的毒性,可引发心脏病,对人体骨骼状况及钙平衡产生不利影响等[4].饮料已成为我们日常生活中不可缺少的摄取水分和营养的产品,咖啡因的含量是饮料的一个重要品质指标,因此测定饮料中咖啡因的含量一直备受研究人员关注.测定咖啡因的方法有很多,如气相色谱法[5]、高效液相色谱法[6]、薄层色谱法[7]、毛细管电泳[8]及紫外分光光度法等[9-10].本实验采用三氯甲烷作为萃取剂,将混合液充分振荡后离心分离,可取得较理想的萃取效果.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京谱析通用仪器有限责任公司);电子天平(日本岛津);DHG-9203A常压干燥箱(上海-恒科技有限公司);超声波清洗器(上海-恒科技有限公司);DT5-6A型离心机(北京时代北利有限公司).

苯,乙酸乙酯,二氯甲烷,三氯甲烷均为市售分析纯试剂;咖啡因(分析纯,武汉恒通化工有限公司);各种可乐饮料(购自当地超市).

1.2 实验方法

1.2.1 咖啡因标准曲线的绘制

准确称取咖啡因标准样品0.050 0 g于250 mL容量瓶中,用三氯甲烷定容得质量浓度为200 mg/L的储备液.配成 2 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L、40 mg/L、50 mg/L的系列标准溶液,以三氯甲烷作参比溶液,分别测定其在276 nm处的吸光度值,绘制标准曲线.

1.2.2 样品分析

取少量饮料,用超声波清洗器在常温下超声脱气5 min,用移液管准确量取1.00 mL脱气后的饮料至10 mL比色管中,加入8 mL三氯甲烷,充分振荡后离心分离2 min,取有机层,以三氯甲烷作参比,测定其紫外吸收.重复三次,取平均值.通过标准曲线计算咖啡因的含量.

1.2.3 样品加标回收实验

用移液管移取0.10 mL脱气后的饮料三份分别置于三支10 mL比色管中,向三支比色管中分别加入200 mg/L咖啡因标准溶液0.25 mL、0.5 mL、1.0 mL,然后再分别加入5 mL三氯甲烷,充分振荡后离心分离2 min,取有机层,以三氯甲烷作参比,测定其紫外吸收.通过标准曲线计算咖啡因的含量.

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

观察咖啡因的标准曲线可知随着咖啡因含量的增加,其在最大吸收波长处的吸光度也逐渐增加,呈现较好的线性关系.线性方程为:Y=0.031 74+0.050 62X.相关系数 r=0.999 7.

2.2 咖啡因分析条件的优化

2.2.1 溶剂的选择

准确移取三份1.0 mL 200 mg/L咖啡因水溶液于三支10 mL比色管中,分别加入二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯8.0 mL,充分震荡,萃取后离心分离,取清液在250～300 nm波长范围内扫描.比较咖啡因在不同溶剂中的紫外吸收光谱,可以看出三氯甲烷作溶剂时,吸光度最大,最大吸收峰位于276 nm.由此可知三氯甲烷的萃取效率最佳.因此,本实验选用三氯甲烷作溶剂.

2.2.2 样品和溶剂的混合体积比选择

本实验选用5 mL溶剂,样品用量分别选0.35 mL、0.60 mL、1.00 mL,即体积比分别为14∶1、8∶1、5∶1进行测定,结果见表1.厂家报道的咖啡因含量为:可口可乐95.7 mg/L,百事可乐104.2 mg/L[11].从表1可以看出14∶1与8∶1时所测得的萃取液中的咖啡因浓度与标准值相近.而5∶1时测得结果偏低.因此样品测定中溶剂与溶液的体积比采用8∶1.