可乐饮料中咖啡因含量的测定

第９卷第４期　贵阳学院学报（自然科学版）　（季刊）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＩＹＡＮＧ　ＣＯＬＬＥＧＥ　Ｖ０１．９　Ｎｏ．４　２０１４年１２月　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ）　Ｄｅｃ．２０１４　可乐饮料中咖啡因含量的测定　武思齐　（贵阳学院生物与环境工程学院，贵州贵阳５５０００５）　摘要：为检测可乐饮料中咖啡因含量，采用紫外分光光度法，通过配制不同浓度的咖啡因标准溶液，进行　紫外光谱扫描，测定咖啡因的最适波长为２７６．４。将不同浓度的咖啡因标准品在２７６．４ｎｍ波长处测定其吸　光值，绘制标准曲线，得出线性回归方程为Ｙ：０．０４８６ｘ一０．００７６，相关系数Ｒ　＝０．９９７１。再对可乐饮料样　品进行检测，结果表明：相对偏差在０．１％一０．２％之间，实验操作简单，快速。　关键词：咖啡因；紫外分光光度法；可乐饮料；准确度；精密度　中图分类号：Ｑ９３—３３ｌ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—６１２５（２０１４）０４—００５４—０３　Ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｉｎ　ｃｏｌａ　ｄｒｉｎｋｓ　ＷＵ　Ｓｉ一０ｉ　（Ｔｈｅ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｙａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ　Ｇｕｉｚｈｏｕ　５５０００５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｂｙ　ｃｏｎｆｅｅｔｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｓｃａｎｎｉｎｇ，ｍｅａｓｕｒｅ（］　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　２７６．４．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｔ　２７６．４　ｎｍ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ　ｖａｌｕｅ，ａｎｄ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｕｒｖｅ，ｔｈｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｆｏｒ　Ｙ＝０．０４８９　ｘ一０．００８４．ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｆ　Ｒ　＝０．９９９１．ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ａｔ　２７６．４　ｎｍ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｏｆｆｉｃｉｌ　ｄａｔａ，ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔａｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ，ｒａｐｉｄ，ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｉｓ　０．　１％～０．２％．ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｏｆｉｃｉｆａｌ　ｄａｔａ　ａｒｅ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｉｄｅｎｔｉｃａ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｆｆｅｉｎｅ；ＵＶ　ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ；ｃｏｌａ　ｄｒｉｎｋｓ；ａｃｃｕｒａｃｙ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　１　前言　咖啡因，又名咖啡碱，在食品饮料等生产工业　容易推广的分析方法用于测定可乐饮料中咖啡因　的含量非常重要。本文运用紫外分光光度法测定　可乐饮料中咖啡因含量，为可乐饮料中咖啡因含量　的快速测定提供一定的参考。　中被普遍使用，具有提神醒脑、减少疲劳感、增强大　脑皮质兴奋程度的作用。但长期或大量摄取咖啡　因对人体的健康有损，如咖啡因自身的毒性，会引　起心脏病等；特别是妇女和儿童更加需要在医生的　指导下服用咖啡因　卜Ｌ　２　Ｊ。　在众多可乐型饮料中大多含有咖啡因，且含量　不一，同时各国对可乐饮料中咖啡因的含量也都做　了不同的规定。设计一种简便、有效、经济、快速、　２实验材料与方法　２．１实验材料　可口可乐（瓶装），可口可乐（罐装），百事可乐　（瓶装），百事可乐（灌装），无咖啡因儿童可乐。　２．２实验仪器　收稿日期：２０１４—０９—１７　作者简介：武思齐（１９８４一），女，山东莱芜人，贵阳学院生物与环境工程学院实验师、硕士。主要研究方向：应用微生物学。　５４－・－－——　表１实验仪器　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　主要实验仪器和设备　生产厂家　ＵＶ一２５５０Ｎ＃Ｆ｝ＪＪ￣ｔ　日本岛津公司　８０—１离心沉降机　姜堰市新康医疗器械有限公司　ＡＬＢ一２２４型电子分析天平　赛多利斯科学仪器有限公司　医用注射器　常州市双马医疗器材有限公司　２．３实验试剂　表２实验试剂　Ｔａｂ．２　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅａｇｅｎｔｓ　ｌ主要试剂　生产厂家　ｌ咖啡因标准品　上海梅香实业有限公司　ｌ＝氯甲烷　东营市隆兴化工有限责任公司　２．４咖啡因标准品测定　。卜［　］　２．４．１　咖啡因标准溶液的配制　精确称取０．０５００ｇ咖啡因标准品于ｌＯＯｍｌ容　量瓶中，以三氯甲烷为溶剂，配制成ｌＯＯｍｌ咖啡因　溶液，即５００ｍｇ／Ｌ的标准品溶液。分别吸取０ｍｌ、　１ｍｌ、２ｍｌ、３ｍｌ、４ｍｌ、５ｍｌ、６ｍｌ标准品溶液于１００ｍｌ　容量瓶中，配制成０　ｍｇ／ｍｌ、５　ｍｇ／ｍｌ、１０　ｍｇ／ｍｌ、１５　ｍｇ／ｍｌ、２０　ｍｇ／ｍｌ、２５　ｍｇ／ｍｌ、３０　ｍｇ／ｍｌ的标准溶　液。　２．４．２　咖啡因最大吸收波长的测定　取上述配制的不同浓度的咖啡因标准品溶液，　以三氯甲烷作为空白对照，于波长２３０—３１０ｎｍ范　围内进行紫外光谱扫描，确定最适波长。　２．４．３标准曲线的绘制　对上述配制成的０　ｍｇ／ｍｌ、５　ｍｇ／ｍｌ、１０　ｍｇ／ｍｌ、　１５　ｍｇ／ｍｌ、２０　ｍｇ／ｍｌ、２５　ｍｇ／ｍｌ、３０　ｍｅ，／ｍｌ的标准溶　液，以氯仿为空白对照，在最适波长处进行吸光度　测定。　２．５可乐样品的测定　一［４１　２．５．１　可乐样品的前处理　取少量市售可乐饮料于烧杯中，于电炉上进行　加热搅拌脱气，准确量取脱完气的可乐饮料０．１ｍｌ　移至５ｍｌ的离心管中，加入三氯甲烷２ｍｌ，在　２６００ｒ／ｍｉｎ下离心两分钟，用医用注射器吸取下层　清液进行紫外分光光度法分析。　２．５．２样品的测定　按照２．５．１的方法对不同的市售可乐饮料进　行样品前处理，以无咖啡因儿童饮料作为对照品，　在最适波长处对同一样品、同一时间进行８次平行　测定，然后对同一样品、不同时间进行８次测定。　３结果与分析　３．１　咖啡因最大吸收波长的测定　取上述配制的不同浓度的咖啡因标准品溶液，　以三氯甲烷作为空白对照，于波长２３０—３ｌＯｎｍ范　围内进行紫外光谱扫描，测得结果如图１，得最适　波长为２７６．４ｎｍ。　＼　　。．　｛　／一一　，一－　一　～　。　．—■＿■～——　■瞄嚣　一　；　ｌ　；Ｉ　＂　ｚ　Ｚ７Ｉｋ”　，Ｖ．Ｖ　ｌ辘ｑ　图１　咖啡因标准品在三氯甲烷中的紫外光谱　Ｆｉｇ．１　ＵＶ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉｎ　ｃｈｉｏｒｏｆｏｒｍ　３．２标准曲线的绘制　本实验称取的咖啡因标准品为０．０５００ｇ，配制　成的浓度为０　ｍｇ／ｍｌ、５．０２　ｍｇ／ｍｌ、１０．０４　ｍｅ，／ｍｌ、　１５．０６　ｍｇ／ｍｌ、２０．０２８ｍｇ／ｍｌ、２５．１０　ｍｇ／ｍｌ、３０．１２　ｍｇ／ｍｌ，在２７６．４ｒｉｍ处，以三氯甲烷为空白对照，进　行紫外光谱测定，其结果如图２。　２・０　１．５　１．Ｏ　０．５　Ｏ．Ｏ　Ｏ　１Ｏ　２０　３０　４０　浓度／（ｍｇ．Ｌ　）　图２咖啡因标准曲线　Ｆｉｇ．２　Ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　从图２所知，咖啡因的线性方程为Ｙ＝０．０４８６ｘ　一０．００７６，Ｒ　＝０．９９７１，具有良好的线性关系，因此　在此浓度范围内适合咖啡因的紫外光谱测定。　３．３可乐样品中咖啡因含量的测定　在最适波长处对同一样品、同一时间进行８次　平行测定，然后对同一样品、不同时间进行８次测　一５５—　定，其结果如表３、表４。　３．３．１　测定方法的精密度分析　文——多次测量的平均值　ｎ——测定次数　Ｓ——标准偏差　Ｓ　——相对标准偏差　相对标准偏差ｓ　计算公式为：　Ｓ＝　按此公式计算表３和表４的ＲＳＤ值，其结果　相对标准偏差在０．１％一０．２％之间，因此从实验　结果可知此方法精密度高。　相对标准偏差亦称变异系数为：　Ｓ　：　其中：　——单次测定数值　Ｘ　表３　同一样品、同一时间测定的咖啡因含量　Ｔａｂ．３　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｓａｎｌｅ　ｓａｍｐｌｅ　＼次数　样　＼　１　２　３　４　５　６　７　８　平均值　Ｓ值　ＲＳＤ值　可可可乐（瓶装）　９７．８ｌ　９７．６２　９７．８２　９７．５３　９７．６４　９７．７ｌ　９７．６６　９７．５４　９７．６５　０．１０９３　０．００ｌｌ】９　可可可乐（灌装）　９８．９１　９８．８５　９８．６５　９８．７１　９８．６８　９８．５７　９８．７２　９８．９５　９８．７６　０．１３３７　０．００１３５４　百事可乐（瓶装）　１１５．９１　１１５．８６　１１６．０１　１１５．８７　ｌ１６．０９　ｌ１５．７２　１１５．９４　ｌ１５．７５　１１５．９０　０．１２３６　０．００１０６７　百事可乐（灌装）　ｌ１９．０１　１１８．９５　ｌ１８．８６　１１８．８７　１１９．１４　１１８．９４　１１８．７４　１１８．８６　１１８．９２　０．１１９５　０．ｏｏ１Ｏ０４　表４　同一样品、不同时间测定的咖啡因含量　Ｔａｂ．４　Ｔｈｅ　ｃａｆｆｅｉｎｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓａｍｐｌｅ，ｄｉｆｆｅｖｅｎｔ　ｔｉｍｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　、＼样　次数　１　２　３　４　５　６　７　８　平均值　Ｓ值　ＲＳＤ值　可可可乐（瓶装）　９７．８ｌ　９７．４７　９７．７５　９７．４５　９７．５５　９７．７９　９７．６３　９７．７１　９７．６５　０．１４２１　０．０ｏ１４５６　可可可乐（灌装）　９８．９ｌ　９８．４９　９８．６９　９８．７３　９８．６４　９８．７５　９８．６６　９８．８９　９８．７２　０．１３６２　０．（）０ｌ３７９　百事可乐（瓶装）　１１５．９１　ｌ１５．８４　１ｌ６．０２　１１５．６７　１１６．０６　１ｌ５．８ｌ　ｌ１５．９２　ｌ１５．６９　１１５．８７　０．１４ｌ１　０．０ＨＤｌ２ｌ８　百事可乐（灌装）　ｌ１９．０１　ｌ１８．８９　１１８．８４　１１８．９１　１１９．１５　１１８．９１　１１８．７７　１１８．７９　１１８．９１　０．１２３６　Ｏ．ｏ０１Ｏ３９　４　结论　通过本实验的探究，得到一种简便、有效、经　济、快速的咖啡因测定方法。本方法对不同浓度的　各项结果都取得了倜－１４－意的结果。　参考文献：　［１］中药大辞典．南京中医药大学［Ｍ］．上海：上海科学技　术出版社，２００６：３３３９．　咖啡因标准品进行紫外光谱扫描，测得咖啡因的最　适波长为２７６．４。对不同浓度的咖啡因标准品在　［２］刘阳，孙艳丽．高效液相色谱法测定可乐中咖啡因的含　量［Ｊ］．山东化工，２０１３，４２（５）：７２—７３，７６．　［３］孙延春，张英．紫外光谱法测定饮料中咖啡因含量［Ｊ］．　化学研究，２０１１，２２（１）：７７—７９．　２７６．４ｎｍ波长处，进行吸光值的测定，绘制线性曲　线，得线性回归方程为Ｙ＝０．０４８６ｘ一０．００７６，相关　系数Ｒ　：０．９９７１。对不同的可乐饮料在同一时间　［４］刘清华．紫外分光光度法测定可乐中咖啡因的含量　和不同时间进行紫外光谱分析，得到的精密度在　Ｏ．１％一０．２％之间，准确度与官方数据基本一致，　［Ｊ］．广东化工，２０１３，４０（１９）：１５８—１５９，１６７．　一５６一