基于UV检测饮料中CAF的研究
2020-06-22康茂约
康茂约
摘 要：本文讨论了紫外光谱（UV）测定茶饮料中的CAF，通过分析比较不同萃取剂的萃取效果，以及不同的萃取剂量对饮料中CAF含量的影响，最终确定实验方案，并进行了验证性实验。
关键词：饮料;CAF;萃取;紫外光谱
咖啡因（Caffeine，简称CAF）又名咖啡碱，化学名称：1，3，7-三甲基黄嘌呤，分子式：C8H10N4O2·H2O，属于甲基黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时驱走睡意并恢复精力，具有提神醒脑刺激中枢神经的作用，但易上瘾，目前CAF也是世界上使用最普遍的精神药品。
如今随着碳酸饮料、咖啡、茶饮料等在全世界的风靡，其日常摄入量越来越大，这类饮料中的CAF含量尤受关注。目前测定CAF的方法有HPLC、GC、GC-MS、NIRS及UV等，而UV法相较于仪器法有着成本低、快速、方便等优点，关键是无需配备昂贵的仪器。
本文主要以茶饮料为例，采用CHCl3作为萃取剂，萃取剂和样品按一定比例进行混合，然后将混合液充分振荡后离心分离，取萃取液体测定其紫外吸收，计算得出CAF含量。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
电子天平（赛多利斯，BSA224S）;紫外可见分光光度计（北京普析，T6新世纪）;烘箱（德国宾得，FED115）;超声波清洗机（宁波新芝生物科技，SB-800DT）;离心机（上海安享，800B）。
CAF标准品（BePure，99.8%），去离子水;CHCl3（使用前重蒸，下同），无水硫酸钠，盐酸，氢氧化钠等，试剂均为分析纯。
各种茶饮料。
1.2 实验方法
1.2.1 CAF标曲的绘制
精确称取CAF标准样品0.050 0 g于100 mL的容量瓶中，用CHCl3溶解后定容，得浓度0.5 mg/mL的CAF标准储备液。
取上述制备好的CAF标准储备液中，用CHCl3分别配成0、2.5、5、10μg/mL与20 μg/mL的CAF系列标准溶液。以零管作参比，用1 cm比色皿测定其在276.5 nm处的吸光度值，绘制标准曲线。
1.2.2 样品处理及检测
用移液管准确量取1.00 mL样品至10 mL比色管中，加入8 mL CHCl3，充分振荡，在2 500 r/min下离心3 min，取有机层，以零管作参比，測定其紫外吸收，通过标准曲线计算CAF的含量。同时做试剂空白试验。
1.2.3 CAF含量的计算
样品中CAF含量的计算公式如式（1）所示。
2 结果与讨论
2.1 萃取条件的确定
2.1.1 不同萃取剂的比较分析
取CAF标准储备液配成5 μg/mL的标准稀释液，准确移取2.00 mL于4支10 mL比色管中，分别加入CHCl3、CH2Cl2、C6H6、C4H8O2各8.0 mL，充分震荡，萃取后离心分离，取清液比较其在276.5 nm处的吸光度值，结果发现不同的萃取剂吸光度值不同，吸光度值结果如下：CHCl3>CHCl>C4H8O2、C6H6。
由实验可以得出，使用CHCl3作为萃取剂，其萃取效果最佳，CAF在CHCl3中的分配比最高。而C4H8O2等与水互溶，因此在饮料中的CAF萃取过程中，若取少量的饮料与萃取溶剂混合时，饮料中的水及其他各组分和溶剂会形成一个混容体系而不好分层，且水在CHCl3中的溶解度很小。综合考虑，本实验选择CHCl3作为萃取剂。
2.1.2 不同pH下的吸光度情况
取5 μg/mL标准稀释液，用0.1 mol/L的HCl和0.1 mol/LNaOH溶液，将pH值调节在1、3、5、7、9与11，按上述方法进行检测。结果发现在不同的pH下检测CAF含量，其萃取效果和吸光度并无明显差异，如图1。
2.1.3 不同萃取剂量的比较分析
吸取样品量1.00 mL，选取不同剂量（5、8、15 mL）的CHCl3进行比较分析。结果发现5 mL萃取剂的CAF检测结果偏低，其余2个结果并无明显区别（如图2）。本实验选取的萃取剂与样品量的比例为8∶1。
2.2 标准曲线的绘制
从图3中的CAF标准曲线可以看，出随着CAF含量的增加，其在最大吸收波长处的吸光度也逐渐增加，且呈良好的线性关系。由实验可以得出CAF的标准曲线线性方程为：Y=0.033 2X-0.001 2，其R2为0.999 8，符合要求。
2.3 验证性实验结果
实验选取了不同品牌、种类的市售茶饮料进行检测，同时与HPLC法比对分析并做加标回收测试。结果发现精密度、加标回收实验符合要求，与HPLC法相比并无明显差异，结果见表1。
3 结语
通过实验研究，本文开展的UV法检测可以满足市售茶饮料中CAF浓度的检测需求，其他碳酸饮料、咖啡等饮料也可以参照此法开展检测。该法溶剂消耗少、仪器配置简单，且对人员要求不高，且该法快速、简便、耗费低，相对于HPLC、GC、GC-MS与NIRS法需配备昂贵的仪器以及专业的研究人员等相比，具有一定的优势。
