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）

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.

表1 三氯甲烷与样品不同体积比混合所测得的咖啡因浓度(mg/L)Table 1 Determination of concentration of caffeine with different volume ratios of chloroform to sample

2.3 样品分析和标准加入的回收率

用本研究中建立的方法对康师傅绿茶、康师傅红茶、可口可乐(瓶装)、可口可乐(灌装)、百事可乐(瓶装)、百事可乐(灌装)中的咖啡因含量进行了测定,结果见表2.从表2可以看出康师傅红茶中所含咖啡因的浓度最小,为54.29 mg/L;百事可乐(灌装)所含咖啡因的浓度最大,为118.21 mg/L.

在6种不同的可乐饮料中加入不同浓度的咖啡因标准溶液进行加标回收实验,结果见表3.从表3可以看出所得回收率的数据在94.0%～112.0%之间,说明该方法对饮料中咖啡因的分析结果较准确.

表2 饮料中咖啡因浓度测定结果Table 2 Results obtained for the determination of caffeine in beverages

表3 饮料中加入不同浓度标准咖啡因的回收率测定结果Table 3 Recovery of caffeine from spiked samples

结论:用紫外光谱分析法测定了市售饮料中的咖啡因浓度.该方法具有快速、准确、溶剂消耗少等特点.

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Determination of caffeine in beverages by ultraviolet spectrophotometry

SUN Yan-chun,ZHANG Ying

(Department of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Sichuan Institute of Technology,Zigong643000,Sichuan,China)

O 159

A

1008-1011(2011)01-0077-03

2010-08-28.

孙延春(1979-),女,讲师,主要研究方向为超分子化学.E-mail:sunyanchun2000@sina.com.