高效液相色谱法测定饮料中咖啡因的含量【文献综述】

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应用化学

高效液相色谱法测定饮料中咖啡因的含量咖啡因（Caffeine ）是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱。茶、咖啡、可乐这三大非酒精饮品和许多功能饮料都有咖啡因成分。适量摄入咖啡因对人体是有益的，如可以缓解工作压力，起到提神醒脑作用等。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。所以每人每天咖啡因的摄入量不宜过高。摄入咖啡因量可分为以下等级:成人每天摄入80 ～250 mg 咖啡因( 1.1 ～3.5 mg/kg·d- 1 ) 为低摄入量, 300 ～ 400 mg ( 4 ～6 mg/kg·d- 1 )为中摄入量，超过500 mg(7mg/kg·d- 1 )为高摄入量。滥用咖啡因通常也有吸食和注射两种形式，其兴奋刺激作用及毒副反应、症状、药物依赖性与苯丙胺相近。

咖啡因是受国家管制的精神药品。作为中枢兴奋药中的清醒药,低、中摄入量时能够振奋精神、提高注意力、增强自信心、提高工作效率、减少疲乏感、增强识别能力、提高瞬时口头记忆力。而高摄入量的咖啡因可引起焦虑、烦躁、失眠、易怒及精细运动功能受损。作为中枢神经系统兴奋药，小剂量能兴奋大脑皮质，改善思维活动,提高对外界的感应性。大剂量则可兴奋延髓的呼吸中枢和血管运动中枢,增加呼吸频率和深度。已有研究表明大量摄入咖啡因容易上瘾 ,导致慢性中毒,引起众多严重后果,如影响睡眠, 引起局部缺血性心脏病，出现心律不齐、心悸及心动过速，降低女性受孕率，提高孕妇自然流产率和致畸率，引发阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝脏、胃、肾等器官,诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤疾病等。

咖啡因在全球范围内作为一种神经兴奋剂被广泛使用，并且是唯一一种可以添加在食物中的药物。虽然公认适量饮用不会有任何不良作用，但是咖啡因还是会增加患上一些疾病的风险。怀孕的妇女不能喝咖啡，不能使用咖啡因，也不能使有任何包含甲基黄嘌呤的物质，因为这样会增加其流产和产下低体重婴儿的风险。咖啡因会引起心跳加快和轻微的血压升高，这种影响会同样发生在母亲和婴儿身上。动物实验显示，咖啡因会

导致出生缺陷。咖啡因促进高血压，骨质疏松，并在一定程度上提高患肠癌的风险，并且会导致失眠，焦虑，心悸以及缩短月经周期。虽然咖啡因并不像其他强力的成因毒品一样作用于大脑的区域，它仍被认为轻微成瘾，并且导致一些机体依赖性。一旦咖啡因上瘾，每天早上没有喝到固定的咖啡就会性情乖戾和头痛。咖啡因上瘾的症状包含了通常的头痛，易怒，失眠，虚弱，压抑，表现不佳，注意力不集中以及“反应灵敏紊乱”。

目前提取天然咖啡因的主要方法有：水提法、醇提法、升华法及其它有机溶剂提取法。

醇提法是一种比较经典的实验提取方法，该法的特点是使用一次量的溶剂在索氏提取器中连续抽提，通过重复循环流动，固体物质不断与新鲜溶剂接触，大大提高萃取效率。某些在有机溶剂中溶解度较低的物质也能通过延长萃取时间，得到较好的萃取，而且咖啡因由升华提纯，所得产品纯度较高。但缺点一是萃取时间长，二是若升华操作不当，经常使实验失败。实验中的改进有: (1)用一支比索氏提取器内径细的试管封口端顶在圆形滤纸的中间，然后用试管将滤纸推入到索氏提取器内,这样滤纸在索氏提取器内就自然成圆柱状，如果滤纸筒在索氏提取器内的高度太高，则可在滤纸推入前将滤纸边缘剪去一截，滤纸筒上端不封口，回流时，乙醇直接滴入茶叶,可提高萃取效果。(2)保证一定的回流时间，一般2．5～3h即可满足。(3)蒸馏回收乙醇时不可将提取液蒸得太干，否则容易结焦碳化。(4)焙炒要充分，蒸馏残液加氧化钙或氯化钙吸水后，应在酒精灯隔石棉网焙炒片刻，务使水分全部除去，焙炒过程必须不停搅拌、翻动，防止结焦。(5)升华操作是关键，咖啡因约在178℃升华较快，千万不可加热温度太高，否则会使产物碳化，影响产物收率。

水提法中选用碱性强度较弱的CaCO

为好，茶汁颜色较淡、稀薄透明，而且CaCO3 和

3

茶叶中的单宁或没食子酸反应生成不溶性的钙盐，使咖啡因作为可溶性的生物碱留在水溶液中, 易于分离和提纯；提取时间以20min为宜。这种方法与醇提法相似，只是提取剂由水取代了乙醇，后期的提纯与醇提法一致。但提取时间在20～30min的变化不大，太短则茶叶中的咖啡因提取不完全，太长则咖啡因易在100℃就失去结晶水而开始升华，提取收率也不高。由于水提法为一步提取工艺，缺乏像醇提法中的连续回流效果，因此，咖啡因的收率要较醇提法低，但作为实验方法是能够取得成功的。

升华：是纯化固体有机物的方法之一。某些物质在固态时有相当高的蒸气压，当加热时不经进液态而直接气化，蒸气遇次则凝结成固体，这个过程叫做升华。升华得到的产品有较高的纯度，这种方法特别适用于纯化易潮解或与溶剂起分解的物质。

升华法只能用于纯化在不太高的温度下，有足够的蒸气压（在熔点以下高于266.6Pa）的固态物质，因此，有一定的局限性。

有机溶剂萃取法的特点是有机溶剂进行萃取，相对时间较短。但也存在一些缺点，主要原因是由于咖啡因经过了多次相转移，势必会造成咖啡因的损失，影响产物收率。

各种提取法各有优劣，但利用有机溶剂萃取法, 与水提法、醇提法相比较，提取较为安全，且相对时间较短。

目前测定咖啡因的方法很多，如薄层色谱法、紫外分光光度法和高效液相色谱法。前两种方法样品预处理过程比较复杂；HPLC法灵敏、快速、准确，样品预处理较简单，可广泛用于咖啡因含量的测定，对于确保人类健康有着重要的意义。

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