Определение содержания кофеина в напитках с помощью жидкой хроматографии

Подробности дела

Кофеин — это природный алкалоид метилксантина, широко распространенный в сырье, таком как кофейные зерна, чайные листья и какао-бобы. Он служит основным функциональным добавкой и характерным ароматическим соединением в коммерчески доступных напитках, включая газированные напитки, энергетические напитки, напитки на основе чая и кофейные напитки. Умеренное потребление кофеина может оказывать физиологическое воздействие, такое как освежение ума и снятие усталости. Однако чрезмерное и длительное потребление может легко вызвать нежелательные реакции, включая учащенное сердцебиение, бессонницу и нервную гипервозбудимость. Более того, у восприимчивых групп населения, таких как беременные женщины, дети и люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями, пороги толерантности еще ниже. Следовательно, стандарты безопасности пищевых продуктов в различных странах установили четкие нормативные ограничения на содержание кофеина в напитках.

В Китае национальный стандарт безопасности пищевых продуктов под названием «Определение кофеина в напитках» (GB 5009.139-2014) служит законодательной основой для количественного определения кофеина в матрицах напитков. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) благодаря своей превосходной разрешающей способности, высокой устойчивости к помехам матрицы и высокой количественной точности стала предпочтительным методом для анализа образцов со сложной матрицей, включая различные составные напитки, напитки, содержащие молоко, и травяные функциональные напитки. Этот эксперимент проводился в соответствии с методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, указанным в национальном стандарте GB 5009.139-2014, с установлением протокола предварительной обработки образцов и жидкостной хроматографической сепарации/детектирования для образцов напитков, а также с качественной идентификацией и количественным анализом кофеина в различных типах напитков.

Ключевые слова: высокоэффективная жидкостная хроматография; кофеин; напитки; определение содержания.

1. Приборы и реагенты

1.1 Список конфигурации жидкостной хроматографической системы

Таблица 1. Список конфигурации приборов

	Наименование	Кол-во
	Жидкостный хроматограф LC3500
3.6 Предел обнаружения	Насос градиентный высокого давления бинарный P3500B
Соотношение сигнал/шум	Термостат колонок CT3500
11,368	Автосамплер сверхвысокой производительности AS3500
н.п.	Станция хроматографических данных SmartLab CDS 2.0
Теоретические тарелки	Колонка C18, 5 мкм, 4,6 × 250 мм

1.2 Список реагентов и стандартов

Таблица 2. Список реагентов и стандартов

	Реагент или стандартный образец	Степень чистоты
	Метанол	ВЭЖХ-класс
3.6 Предел обнаружения	Ультрачистая вода
Соотношение сигнал/шум	Оксид магния	ч.д.а.
11,368	Трихлоруксусная кислота	ч.д.а.

1.3 Экспериментальные материалы и вспомогательное оборудование

Ультразвуковая ванна;

Вортекс-миксер;

0,45микропористые мембраны для водной фазы.

2. Метод эксперимента

2.1 Приготовление стандартных растворов

2.1.1 Основной стандартный раствор кофеина (2,0 мг/мл): Точно взвесить 20 мг стандартного образца кофеина (с точностью до 0,1 мг) в мерную колбу объемом 10 мл, растворить и довести до метки метанолом. Хранить в холодильнике при 4 °C. Срок годности — 6 месяцев.Кофеин 100 мкг/мл2.1.3 Рабочие стандартные растворы кофеина для калибровочной кривой: Перенести 0,5 мл, 1,0 мл, 2,0 мл, 5,0 мл и 10,0 мл промежуточного стандартного раствора кофеина (2.1.2) в отдельные мерные колбы объемом 10 мл и довести до метки водой. Полученные концентрации этого ряда стандартов составляют соответственно 10,0 мкг/мл, 20,0 мкг/мл, 40,0 мкг/мл, 100 мкг/мл и 200 мкг/мл. Готовить непосредственно перед использованием.

2.2 Предварительная обработка образцов(а) Дегазация: Обработать образец ультразвуком в ультразвуковой ванне при 40 °C в течение 5 минут.Кофеин 100 мкг/мл2.2.2 Жидкие кофейные и чайные напитки, содержащие молоко

Взвесить 1 г образца (с точностью до 0,001 г), перенести в мерную колбу объемом 10 мл и довести до метки раствором трихлоруксусной кислоты (убедившись, что содержание кофеина в растворе образца находится в пределах диапазона калибровочной кривой). Тщательно перемешать и дать отстояться для осаждения белка. Взять супернатант и профильтровать его через микропористую мембрану для последующего анализа.2.3.1 Хроматографические условияПодвижная фаза: Метанол/вода = 24/76 (об/об)Температура колонки: 25 °CОбъем введения: 10 мкл3.1 Бланк

Рис. 1. Хроматограмма растворителя бланка

3.2 Линейный диапазон

Рис. 2. Результаты линейности стандартного образца кофеинаКофеин 100 мкг/млАналит

Линейный диапазон (мкг/мл)

Коэффициент корреляции (R)

Кофеин

10–200

1,00000

3.3 ПовторяемостьРис. 3. Хроматограммы повторяемости стандартного образца кофеина (n = 6)Таблица 4. Параметры хроматограммы повторяемости стандартного образца кофеина (n = 6)Наименование образца

Время удерживания (мин)

Площадь пика (мАУ·с)

1Кофеин 100 мкг/мл7,192

2842,304

22843,223

7,158