房若宇

（浙江大學，浙江 杭州 310058）

咖啡因（1，3，7－三甲基－2，6二氧嘌呤，圖1）是一種天然生物堿，存在于茶葉、咖啡豆、可可等植物中。因其具有較強的中樞神經系統(tǒng)興奮作用，廣泛用于諸如腦清片、撲熱息痛、散利痛等解熱鎮(zhèn)痛藥物。在食品和飲料領域，咖啡因也被普遍采用為添加劑。人體攝入適當劑量的咖啡因具有祛除疲勞和興奮神經的效能，但是過量攝入對人體尤其是孕婦和兒童健康的危害不容小視。另外，咖啡因由于其自身的毒性可引發(fā)心臟病，在中國被列為毒品管制物。

圖1 咖啡因的結構

咖啡因是決定茶葉滋味和顏色等性狀的主要成分之一，茶葉中咖啡因的含量因其產地和種類而有所不同，一般在1%～5%之間。對于茶葉，尤其是直接用于飲用的茶水中咖啡因的定性和定量檢測具有一定的現(xiàn)實意義。常用咖啡因的檢測手段如碘量法、重量法、氣相色譜－質譜聯(lián)用法和高效液相色譜法等普遍存在靈敏度不足及預處理和測定過程繁瑣等缺點，尤其是對茶水樣品的直接檢測往往不適用。

激光拉曼光譜分析對液體樣品，尤其是水溶液體系的定性檢測簡便可靠。紫外光譜分析法檢測成本較低，可以給出定量的檢測結果。本實驗把激光拉曼光譜法和紫外光譜法結合起來，對由常見茶葉直接一次浸泡而得的飲用茶水中的咖啡因進行了直接的定性和定量檢測。本方法操作簡便、重現(xiàn)性好、靈敏度高，結果令人滿意。

1 實 驗

1.1 實驗儀器

激光拉曼光譜儀：LRS－Ⅲ型，天津港東生產；紫外－可見光譜儀：UV－2450型，日本島津生產。

1.2 實驗材料

茶葉：市售碧螺春、龍井、普洱茶葉，均為一級；飲用水：由直飲水機獲得。

1.3 實驗材料處理

3種用于檢測的茶水均在日常飲用條件下由茶葉直接一次浸泡而得.茶葉（2.0 g）放入90℃水（50 mL）中，30 min后過濾，濾液收集到100 mL容量瓶中，以水稀釋到刻度（溶液A，2倍稀釋）。10 mL溶液A轉移到100 mL容量瓶中，以水稀釋到刻度（溶液B，20倍稀釋）。10 mL溶液B轉移到100 mL容量瓶中，以水稀釋到刻度（溶液C，200倍稀釋）。各茶水樣品在檢測前均避光保存。

1.4 激光拉曼光譜和紫外光譜檢測

茶水樣品B用于激光拉曼光譜檢測，儀器由四氯化碳校正，工作范圍200～300 n m，掃描間隔0.1 n m。茶水樣品C用于紫外光譜檢測，以水為參比，樣品池寬度1 c m，掃描范圍200～600 n m，掃描步長1 n m，中速掃描。

2 結果與討論

2.1 激光拉曼光譜對茶水中咖啡因的定性檢測

由3種茶葉一次浸泡而得的茶水（20倍稀釋）測得的激光拉曼光譜圖如圖2所示。碧螺春、龍井和普洱樣品的拉曼散射峰分別出現(xiàn)在263.8、263.9、267.9 n m 處，該結果和文獻報道的咖啡因265 n m特征峰相符［1］。其峰強度順序為：碧螺春＞龍井 ＞普洱，顯示其相應咖啡因含量逐次減少。

在拉曼光譜圖的其他波段，由于茶葉成分較為復雜，可以觀察到其他物質的散射峰，但這并不影響對咖啡因特征峰的判斷。

圖2 3種茶水（20倍稀釋）的激光拉曼光譜圖

2.2 紫外光譜對茶水中咖啡因的定量檢測

圖3顯示由碧螺春、龍井和普洱三種茶葉一次浸泡而得的茶水（200倍稀釋）所測得的紫外光譜圖，表現(xiàn)出較高的靈敏度。

圖3 3種茶水（200倍稀釋）的紫外光譜圖

由圖可見3種樣品分別在273、272、273 n m處表現(xiàn)出一個強烈的吸收峰，為咖啡因的特征吸收峰，和有關文獻報道一致［2－3］。其吸收強度順序亦為：碧螺春 ＞ 龍井 ＞普洱，和上述拉曼光譜結果相符。

采用紫外光譜的測定結果可以對各茶水中的咖啡因含量進行定量分析.根據(jù)朗伯－比爾定律：

式中：A為測得的樣品吸光度；ε為摩爾吸光系數(shù)；b為吸收池光程長，本實驗中為1 c m；c為樣品濃度，單位為mol／L。文獻報道在水溶液體系中咖啡因的摩爾吸光系數(shù)為11 150 L／mol·c m［4］。由此根據(jù)圖3中各樣品咖啡因成分的吸光度計算出的各1次浸泡茶水中的咖啡因含量如表1所示：

表1 3種茶葉一次浸泡茶水中的咖啡因含量

由該結果可見，在直接一次浸泡的茶水中，碧螺春茶水內的咖啡因含量最高，龍井茶水次之，普洱茶水最低。

3 結 論

利用激光拉曼光譜法結合紫外光譜法對茶水中的咖啡因進行了定性和定量檢測，分析了碧螺春、龍井和普洱3種茶葉直接一次浸泡茶水中的咖啡因含量.該方法就咖啡因檢測而言避免了有機溶劑的使用，便捷易行，具有較高的靈敏度，為茶水中咖啡因的直接檢測提供了一條有效的途徑.

［1］彭軍，梁敏華，馮錦澎.常見飲料中咖啡因的拉曼光譜定性檢測［J］.大學物理實驗，2011，24（3）：29－31.

［2］張?zhí)m桐，蔣午峻，劉玲玲，等.多波長K系數(shù)分光光度法測定腦清片中氨基比林和咖啡因的含量［J］.光譜學與光譜分析，1996，16（4）：115－118.

［3］丁明珍，鄒建凱.離心萃取－紫外光譜法測定可樂飲料中咖啡因的含量［J］.分析化學研究簡報，2008，36（3）：381－384.

［4］Belay A，Ture K，Redi M，et al.Measurement of Caffeine in Coffee Beans with UV／vis Spectrometer［J］.Food Chemistr y，2008，108（1）：310－315.