Xác định hàm lượng caffeine trong đồ uống bằng vi sắc tố lỏng
2026-08-24
Caffeine là một chất alkaloid methylxanthine tự nhiên có mặt rộng rãi trong nguyên liệu thô như hạt cà phê, lá trà và hạt ca cao.Nó phục vụ như một chất phụ gia chức năng cốt lõi và hợp chất hương vị đặc trưng trong đồ uống có sẵn trên thị trường, bao gồm đồ uống có ga, đồ uống năng lượng, đồ uống dựa trên trà và đồ uống cà phê.Tuy nhiên, tiêu thụ quá mức và lâu dài có thể dễ dàng gây ra các phản ứng bất lợi, bao gồm nhịp tim, mất ngủ và quá kích thích thần kinh.trẻ em, và những người mắc bệnh tim mạch có ngưỡng dung nạp thậm chí thấp hơn.Các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm ở nhiều quốc gia đã thiết lập các giới hạn quy định rõ ràng về hàm lượng caffeine trong đồ uống.
Ở Trung Quốc, tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc gia có tựa đề "Quyết định caffeine trong đồ uống" (GB 5009.139-2014) là cơ sở pháp lý để xác định định lượng caffeine trong ma trận đồ uốngChromatography chất lỏng hiệu suất cao (HPLC), do độ phân giải tuyệt vời, khả năng chống nhiễu ma trận mạnh mẽ và độ chính xác định lượng cao,đã trở thành phương pháp được lựa chọn để phân tích các mẫu ma trận phức tạp, bao gồm các loại đồ uống hỗn hợp khác nhau, đồ uống có chứa sữa và đồ uống chức năng thảo dược.Thí nghiệm này được thực hiện theo phương pháp sắc tố lỏng hiệu suất cao được chỉ định trong tiêu chuẩn quốc gia GB 5009.139-2014, thiết lập giao thức xử lý trước mẫu và phân tách/xác định nhiễm sắc thể lỏng cho các mẫu đồ uống,và hoàn thành việc xác định chất lượng và phân tích định lượng caffeine trong các loại đồ uống khác nhau.
Từ khóa: Chromatography chất lỏng hiệu suất cao; caffeine; đồ uống; xác định hàm lượng.
1. Công cụ và chất phản ứng
1.1 Danh sách cấu hình hệ thống nhiễm sắc thể lỏng
Bảng 1. Danh sách cấu hình thiết bị
|
Không, không. |
Tên |
Qty |
|
1 |
Hệ thống Chromatography LC3500 |
1 |
|
2 |
P3500B Máy bơm gradient áp suất cao kép |
1 |
|
3 |
CT3500 Cửa lò cột |
1 |
|
4 |
AS3500 Máy lấy mẫu tự động hiệu suất cực cao |
1 |
|
5 |
SmartLab CDS 2.0 Chromatography Data Station |
1 |
|
6 |
C18 Cột, 5μm, 4,6 × 250 mm |
1 |
1.2 Danh sách các chất phản ứng và tiêu chuẩn
Bảng 2. Danh sách các chất phản ứng và tiêu chuẩn
|
Không, không. |
Chất phản ứng hoặc tiêu chuẩn tham chiếu |
Độ tinh khiết |
|
1 |
Methanol |
LC lớp |
|
2 |
Nước siêu tinh khiết |
️ |
|
3 |
Magnesium oxit |
Mức độ AR |
|
4 |
axit trichloroacetic |
Mức độ AR |
1.3 Vật liệu thí nghiệm và thiết bị phụ trợ
Máy làm sạch siêu âm;
Máy trộn xoáy;
0.45μm màng lọc pha nước microporous
2Phương pháp thí nghiệm
2.1 Chuẩn bị các giải pháp tiêu chuẩn
2.1.1 Giải pháp dự trữ tiêu chuẩn caffeine (2,0 mg/mL): Đánh nặng chính xác 20 mg tiêu chuẩn tham khảo caffeine (đến 0,1 mg gần nhất) vào một bình 10mL, hòa tan và làm đầy theo thể tích với methanol.Lưu trữ trong tủ lạnh ở 4°C. Thời hạn sử dụng là 6 tháng.
2.1.2 Caffeine Standard Intermediate Solution (200μg/mL): Chuyển chính xác 5,0mL dung dịch gốc tiêu chuẩn caffeine (2.1.1) vào một bình 50 ml và làm đầy với nước.°C. Thời hạn sử dụng là 1 tháng.
2.1.3 Các dung dịch làm việc tiêu chuẩn caffeine cho đường cong hiệu chuẩn: Chuyển 0,5 mL, 1,0 mL, 2,0 mL, 5,0 mL và 10,0 mL dung dịch trung gian tiêu chuẩn caffeine (2.1.2) vào các bình 10 ml riêng biệt, và làm đầy với nước.0μg/mL, 20.0μg/mL, 40.0μg/mL, 100μg/mL, và 200μChuẩn bị ngay trước khi sử dụng.
2.2 Xử lý trước mẫu
2.2.1 Đồ uống giống cola
(a) Khử khí: Sonicate mẫu bằng cách sử dụng một chất tẩy rửa siêu âm ở 40 °C°C trong 5 phút.
b) Làm sạch: Đánh nặng 5g mẫu (chính xác đến 0,001g), chuyển vào một bình 5ml,và bổ sung đến khối lượng bằng nước (đảm bảo rằng hàm lượng caffeine trong dung dịch mẫu nằm trong phạm vi đường cong hiệu chuẩn). Trộn kỹ. Thêm 0,5g magie oxit, lắc tốt, và để đứng. Lấy supernatant và lọc nó qua màng vi lỗ cho phân tích tiếp theo.
2.2.2 Các sản phẩm cà phê và trà lỏng có chứa sữa
Đánh nặng 1g mẫu (chính xác đến 0,001g), chuyển vào một bình 10mL,và bổ sung đến khối lượng bằng dung dịch axit trichloroacetic (đảm bảo rằng hàm lượng caffeine trong dung dịch mẫu nằm trong phạm vi đường cong hiệu chuẩn). trộn kỹ và để đứng cho sự kết tủa protein. lấy chất siêu và lọc nó qua màng vi phân để phân tích sau đó.
2.3 Điều kiện thử nghiệm
2.3.1 Điều kiện nhiễm sắc thể
Cột: C18, 4.6×250mm, 5μm
Giai đoạn di động: Methanol/nước = 24/76 (v/v)
Tốc độ lưu lượng: 1,0 mL/min
Nhiệt độ cột: 25°C
Độ dài sóng phát hiện: 272nm
Khối lượng tiêm: 10μL
3Kết quả thí nghiệm.
3.1 Không chứa

Hình 1. Chromatogram của dung môi trống
3.2 Phạm vi tuyến tính

Hình 2. Kết quả tuyến tính của Tiêu chuẩn tham chiếu caffeine
Bảng 3. Phạm vi tuyến tính của Tiêu chuẩn tham chiếu caffeine
|
Phân tích |
Phạm vi tuyến tính (μg/mL) |
Tỷ lệ tương quan (R) |
|
Caffeine |
10 ¢ 200 |
1.00000 |
3.3 Khả năng lặp lại

Hình 3. Chromatograms lặp lại của tiêu chuẩn tham chiếu caffeine (n = 6)
Bảng 4. Các thông số nhiễm sắc thể lặp lại cho tiêu chuẩn tham chiếu caffeine (n = 6)
|
Không, không. |
Tên mẫu |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
|
1 |
Caffeine 100μg/mL |
7.192 |
2842.304 |
|
2 |
7.167 |
2843.223 |
|
|
3 |
7.158 |
2846.331 |
|
|
4 |
7.167 |
2841.149 |
|
|
5 |
7.167 |
2844.688 |
|
|
6 |
7.192 |
2844.154 |
|
|
Trung bình |
7.174 |
2843.641 |
|
|
SD |
0.014 |
1.831 |
|
|
RSD (%) |
0.202 |
0.064 |
3.4 Mẫu

Hình 4. Chromatogram của một mẫu đồ uống Cola
Bảng 5. Kết quả nhiễm sắc thể cho một mẫu đồ uống Cola
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Nghị quyết |
Nồng độ được tính toán |
|
1 |
Đỉnh 1 |
2.508 |
2.976 |
14.722 |
5846 |
1.049 |
5.859 |
N.a. |
|
2 |
Đỉnh 2 |
3.300 |
20.292 |
113.287 |
9016 |
1.471 |
18.572 |
N.a. |
|
3 |
Caffeine |
7.225 |
240.207 |
2718.737 |
10379 |
1.120 |
N.a. |
95.525μg/mL |

Hình 5. Chromatogram của một mẫu đồ uống trà sữa thương hiệu nhất định
Bảng 6. Kết quả nhiễm sắc thể cho một mẫu đồ uống trà sữa
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Nghị quyết |
Nồng độ được tính toán |
|
1 |
Đỉnh 1 |
2.550 |
25.229 |
153.304 |
4651 |
1.482 |
1.196 |
N.a. |
|
2 |
Đỉnh 2 |
2.767 |
4.739 |
28.484 |
2705 |
0.938 |
0.821 |
N.a. |
|
3 |
Đỉnh 3 |
2.908 |
13.669 |
82.811 |
7711 |
1.241 |
3.072 |
N.a. |
|
4 |
Đỉnh 4 |
3.367 |
6.123 |
42.158 |
6584 |
0.847 |
2.789 |
N.a. |
|
5 |
Đỉnh 5 |
3.850 |
2.084 |
14.257 |
7269 |
1.038 |
14.487 |
N.a. |
|
6 |
Caffeine |
7.208 |
66.015 |
740.484 |
10377 |
1.094 |
2.255 |
26.171μg/mL |
|
7 |
Đỉnh 7 |
7.925 |
2.316 |
32.576 |
8076 |
0.950 |
N.a. |
N.a. |
3.5 Phục hồi tăng

Hình 6. Chromatogram phục hồi Spiking cho một mẫu đồ uống Cola thương hiệu nhất định (nồng độ Spiking: 40μg/mL)
Bảng 7. Kết quả nhiễm sắc thể cho sự phục hồi tăng trong một mẫu đồ uống cola (nồng độ tăng: 40μg/mL)
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Nghị quyết |
Nồng độ được tính toán |
Sự phục hồi tăng |
|
1 |
Đỉnh 1 |
3.300 |
20.854 |
157.799 |
8264 |
1.512 |
18.217 |
N.a. |
️ |
|
2 |
Caffeine |
7.192 |
338.236 |
3802.534 |
10401 |
1.158 |
N.a. |
133.521 μg/mL |
94.99% |

Hình 7. Chromatogram của sự phục hồi Spiking cho một mẫu đồ uống trà sữa thương hiệu nhất định (nồng độ Spiking: 40μg/mL)
Bảng 8. Kết quả nhiễm sắc thể cho sự phục hồi tăng trong một mẫu đồ uống trà sữa nhất định (nồng độ tăng: 40μg/mL)
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Nghị quyết |
Nồng độ được tính toán |
Sự phục hồi tăng |
|
1 |
Đỉnh 1 |
3.367 |
6.042 |
39.762 |
6697 |
0.923 |
2.828 |
N.a. |
️ |
|
2 |
Đỉnh 2 |
3.858 |
2.233 |
15.315 |
7099 |
1.038 |
14.375 |
N.a. |
️ |
|
3 |
Caffeine |
7.217 |
163.054 |
1826.133 |
10323 |
1.108 |
2.301 |
64.232μg/mL |
95.15% |
|
4 |
Đỉnh 4 |
7.967 |
2.388 |
35.059 |
7512 |
1.048 |
N.a. |
N.a. |
️ |
3.6 Giới hạn phát hiện

Hình 8. Chromatogram cho giới hạn phát hiện của một mẫu đồ uống Cola
Bảng 9. Kết quả nhiễm sắc thể cho giới hạn phát hiện của một mẫu đồ uống Cola
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn |
Nồng độ được tính toán |
Giới hạn phát hiện (mg/kg) |
|
1 |
Caffeine |
7.150 |
0.044 |
0.687 |
5238 |
1.048 |
11.368 |
0.235μg/mL |
0.0446 |

Hình 9. Chromatogram cho giới hạn phát hiện của một thương hiệu nhất định của mẫu đồ uống trà sữa
Bảng 10. Kết quả nhiễm sắc thể cho giới hạn phát hiện của một mẫu đồ uống trà sữa
|
Không, không. |
Tên hợp chất |
Thời gian lưu giữ (phút) |
Chiều cao đỉnh (mAU) |
Khu vực đỉnh (mAU) |
Màn hình lý thuyết |
Nhân tố đuôi |
Tỷ lệ tín hiệu-tầm ồn |
Nồng độ được tính toán |
Giới hạn phát hiện (mg/kg) |
|
1 |
Caffeine |
7.142 |
0.036 |
0.656 |
3758 |
0.948 |
9.241 |
0.234μg/mL |
0.075 |
4Kết luận
Thí nghiệm này được thực hiện theo GB 5009.139-2014 "Tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc gia️Xác định caffeine trong đồ uống", sử dụng hệ thống sắc tố lỏng Wayeal LC3500 được trang bị một máy dò mảng diode (DAD) để xác định caffeine trong các mẫu đồ uống.Dữ liệu thí nghiệm cho thấy rằng đỉnh mục tiêu thể hiện một hình dạng đối xứng với số lượng tấm lý thuyết caoĐường cong hiệu chuẩn cho loạt dung dịch tiêu chuẩn trên phạm vi nồng độ 10.0μg/mL đến 200.0μg/mL cho thấy hệ số tương quan tuyến tính lớn hơn 0.9999Phương pháp này cho thấy khả năng lặp lại tuyệt vời, với các giá trị RSD cho cả thời gian giữ lại và khu vực đỉnh dưới 0,3%, cho thấy độ chính xác của thiết bị tốt.️Cola và trà sữa️được thử nghiệm. hàm lượng caffeine của chúng được xác định là 95,051mg/kg và 260,0456mg/kg, tương ứng.Mất lượng mẫu không đáng kểCác giới hạn phát hiện (LODs) là 0,0446mg/kg cho đồ uống loại cola và 0,75mg/kg cho đồ uống trà có chứa sữa,phản ánh độ nhạy cao và tiếng ồn cơ bản thấp của thiết bị.