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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毕业论文文献综述
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
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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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