咖啡因的快速測(cè)定

咖啡因的快速測(cè)定

咖啡因（cal-又稱咖啡因）是在茶葉和咖啡因中提取的一種堿堿，具有消除疲勞、興奮和神經(jīng)的作用。它用于治療神經(jīng)疲勞和昏迷恢復(fù)。它也被用作復(fù)合物，廣泛用于今天的許多藥物和飲料。隨著快速消費(fèi)品、飲料等行業(yè)的快速發(fā)展，咖啡因已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂米疃嗟乃幬锘钚晕镔|(zhì)。許多關(guān)于咖啡因的測(cè)定有報(bào)道。經(jīng)典的分析方法包括重量法、碘法、比色法等。這些方法簡(jiǎn)單、操作復(fù)雜、測(cè)量周期長(zhǎng)，在應(yīng)用上受到一定限制。目前，目前的咖啡因測(cè)量方法主要包括色度法和紫外分光光度法。其中，色度法主要常用高效液相色度法。紫外分光光度法是利用咖啡因結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵系統(tǒng)在2724.274nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)最大吸收，然后進(jìn)行分析。此外，還有一個(gè)帶的紫外分光光度法。該算法利用導(dǎo)數(shù)技術(shù)進(jìn)行光度法的分析，解決了混合成分測(cè)定中的相互干擾。同時(shí)，它有效地消除了混溶液的散射效應(yīng)和背景吸收，提高了光譜分辨率。傅立葉逆變換光譜法（atr-tr）廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、高等材料、礦物、石油等的定性和定量分析。最大的特點(diǎn)是，樣品可以直接測(cè)量，并可以保持樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。也有許多關(guān)于紅光刻法的定量分析。當(dāng)完全反射角超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，樣品的折射角大于入射角（atr-tr）。樣品制備簡(jiǎn)單，分析速度快，抗彎效應(yīng)全反射（atr）是一種特殊的紅外光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)，尤其用于固體樣品和聚合物分析。其原理是，當(dāng)光透射樣品從光密介質(zhì)的晶體傳播到光稀疏介質(zhì)的空氣中時(shí)，晶體的折射角大于入射角。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，光線在晶體表面上被多次完全反射，緊密接觸晶體表面的物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致光和電能量的衰減。1實(shí)驗(yàn)部分1.1譜儀:將不同步驟設(shè)置的譜儀傅立葉變換紅外光譜儀:FT-IR,NEXUS-870,美國(guó)Nicolet公司;高效液相色譜儀:VarianProstar210,美國(guó)Varian公司;電子天平:FA1004,上海精密儀器儀表有限公司.鐵氰化鉀(AR),溴化鉀(AR),咖啡因標(biāo)樣(純度大于99.9%,國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司),二次蒸餾水,測(cè)試條件:掃描次數(shù):32,分辨率:4cm-1.1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1索氏抽從“干”到“更氣”的分離.溴化鉀和鐵氰化鉀在進(jìn)行測(cè)定前要進(jìn)行干燥處理,待測(cè)的咖啡因是通過(guò)茶葉研磨成碎末然后用乙醇作溶劑在索氏提取器中進(jìn)行回流萃取,得到粗產(chǎn)品用于分析測(cè)定.1.2.2成分配樣品時(shí),樣品通過(guò)研磨法和紅外光譜吸收劑研磨,研磨法測(cè)紅外光譜成像率,并將樣品中的樣品作在電子天平上,準(zhǔn)確稱取6份KBr0.08g和內(nèi)標(biāo)物0.01g,分別稱取咖啡因標(biāo)樣按1.0mg、3.7mg、7.1mg、10.0mg、16.0mg、27.7mg(準(zhǔn)確到±0.0002g)置于瑪瑙研缽中,充分研磨,注意研磨過(guò)程中不要讓樣品損失.充分混合均勻后控制一定的壓力進(jìn)行制樣,繪制混合樣品的紅外光譜吸收譜圖,對(duì)每一個(gè)混合樣品均進(jìn)行3次測(cè)定,測(cè)定其平均值.2結(jié)果與討論2.1基含量的測(cè)定咖啡因的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1中2號(hào)碳原子上的羰基,由于臨近兩氮原子的誘導(dǎo)效應(yīng)的影響,對(duì)應(yīng)的吸收波數(shù)為1698cm-1,所以出現(xiàn)較高的波數(shù),而6號(hào)位的羰基所對(duì)應(yīng)的吸收在1655cm-1處,在波數(shù)1698或1655cm-1處為低波數(shù)最強(qiáng)的特征吸收峰,而且受水峰的干擾小,該實(shí)驗(yàn)選擇1698cm-1處的羰基的特征吸收峰作為測(cè)定峰,同時(shí)選擇鐵氰化鉀為內(nèi)標(biāo)物,鐵氰化鉀的吸收峰位置在2117cm-1處,與樣品峰無(wú)干擾,見(jiàn)圖2所示.用儀器自帶的OMNIC應(yīng)用軟件和基線法測(cè)量吸收峰高,按咖啡因的特征吸收峰與內(nèi)標(biāo)峰之比和咖啡因的濃度依賴關(guān)系進(jìn)行線性回歸,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)計(jì)算待測(cè)樣的含量.2.2標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立通過(guò)參閱現(xiàn)有的檢測(cè)方法,確立了一種以鐵氰化鉀為內(nèi)標(biāo)物的紅外光譜法(見(jiàn)圖3),通過(guò)選擇咖啡因的特征吸收峰與內(nèi)標(biāo)物特征吸收峰的峰高之比與其濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,根據(jù)圖3測(cè)定結(jié)果,以濃度作橫坐標(biāo),以峰高比(1、2、3、4、5、6)作縱坐標(biāo),建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖4所示,線性擬合方程為Y=?0.1250+0.02618?XY=-0.1250+0.02618?X其中,Y為h2/h1,X為咖啡因濃度;相關(guān)系數(shù)r=0.9953,從茶葉中提取的咖啡因通過(guò)該方法測(cè)定,由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線獲得待測(cè)咖啡因的含量,并且與高效液相色譜標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定進(jìn)行了比較.2.3方法精密度實(shí)驗(yàn)將已處理好的咖啡因用內(nèi)標(biāo)物和溴化鉀稀釋成濃度不同的3份樣品,每份分別平行測(cè)定5次,結(jié)果見(jiàn)表1.可以看出低(29.33mg·g-1)、中(112.40mg·g-1)、高(203.10mg·g-1)濃度樣品的質(zhì)量濃度測(cè)定值,其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為0.52%、0.34%、0.26%,說(shuō)明該方法的精密度較好.2.4對(duì)照品的驗(yàn)證按該實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定了待測(cè)樣品中咖啡因的含量并加標(biāo)準(zhǔn)的咖啡因?qū)φ掌愤M(jìn)行了驗(yàn)證,回收率為98.00%～100.50%(見(jiàn)表2),取得了較為滿意的結(jié)果.2.5紅外光譜吸收譜圖準(zhǔn)確稱取10mg從茶葉中提取的咖啡因的粗產(chǎn)品,分別加入80mg溴化鉀和10mg的鐵氰化鉀內(nèi)標(biāo)物,充分研磨并混合均勻,控制與標(biāo)樣相同的壓力進(jìn)行制樣,繪制混合樣品的紅外光譜吸收譜圖,對(duì)每一個(gè)混合樣品均進(jìn)行3次測(cè)定,測(cè)定其平均值(見(jiàn)圖5所示).測(cè)得咖啡因的特征峰(1698cm-1)峰高h(yuǎn)2=0.059;鐵氰化鉀內(nèi)標(biāo)峰(2117cm-1)峰高h(yuǎn)1=0.030,二者之比h2/h1為1.967.以h2/h1為定量依據(jù),標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程計(jì)算得C=79.91mg·g-1,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:ω=79.91%.2.6不同濃度c采用hplc法測(cè),待測(cè)因子濃度.準(zhǔn)確稱取咖啡因的標(biāo)樣以乙醇作溶劑配制標(biāo)準(zhǔn)系列咖啡因高效液相色譜圖見(jiàn)圖6所示,以溶液濃度對(duì)色譜峰面積作圖,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線,曲線的擬合線性方程為:Y=34512.9X-43344.6,r=0.9940,見(jiàn)圖7所示,以紅外光譜法測(cè)定的咖啡因按照25.00μg·mL-1的濃度配制溶液用HPLC法測(cè)定.測(cè)定結(jié)果:C=20.10μg·mL-1,又C0=25.00μg·mL-1,故HPLC法測(cè)得待測(cè)咖啡因濃度為80.40%,相對(duì)誤差為(79.91%-80.40%)/80.40%=-0.61%,與標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行比較,說(shuō)明測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度較高.3鐵氰化鉀的用量ATR紅外光譜法定量的影響因素較多,首先要控制好測(cè)定環(huán)境的溫度和濕度,每次采集紅外光譜時(shí)應(yīng)在相同的條件下操作.使用衰減全反射(ATR)附件測(cè)定時(shí),必須保證樣品與折射率很高的Ge晶體表面進(jìn)行充分的接觸,用壓力塔進(jìn)行壓制時(shí)要保證每次測(cè)定時(shí)具有相同的壓力,否則會(huì)對(duì)測(cè)定的結(jié)果造成很大的影響,該實(shí)驗(yàn)用鐵氰化鉀作為內(nèi)標(biāo)物可以消除上述影響.在制樣過(guò)程中要使樣品與內(nèi)標(biāo)物和稀釋劑充分研磨并混合均勻,這樣可以提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度.主要特點(diǎn)如下:重現(xiàn)性好,由于咖啡因中的羰基對(duì)紅外光的吸收性強(qiáng),所以特征性也強(qiáng);測(cè)定快速,一般幾分鐘可以完成一個(gè)樣品測(cè)定;不破壞試樣,樣品仍可進(jìn)行其他分析;試樣用量少、一般只需毫克級(jí);操作簡(jiǎn)便不需要特殊的前處理;能測(cè)定各種狀態(tài)的試樣,適合咖啡因的固體樣品的常量組分的測(cè)定;不消耗有機(jī)溶劑,對(duì)環(huán)境友好;適應(yīng)性廣,受雜質(zhì)種類限制少.從茶葉中提取的待測(cè)咖啡因樣品采用該方法進(jìn)行分析的結(jié)果與HPLC標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)