高效液相色譜法測(cè)不同大洲咖啡豆綠原酸和咖啡酸的含量

周湧智，毛瑋琪，袁棟勇，畢建辛，張黔文，紀(jì)曉娜,2*

1.長(zhǎng)春工程學(xué)院理學(xué)院（長(zhǎng)春 130012）；2.吉林省城市污水處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)春 130012）

咖啡樹(shù)是屬茜草科多年生灌木或小喬木，而咖啡豆就是指咖啡樹(shù)果實(shí)里面的果仁。優(yōu)等咖啡豆主要產(chǎn)自緯度在0°至南北15°，平均海拔為1 500～3 000 m地區(qū)，咖啡是世界上最受歡迎的飲料，它有自己的特點(diǎn)味道和香味?？Х戎械牡湫突衔?，如咖啡因、葫蘆巴堿和綠原酸，已知會(huì)影響咖啡風(fēng)味，增加了酸度，賦予了澀味苦澀。評(píng)價(jià)咖啡商品質(zhì)量的化學(xué)成分及其含量、精確和準(zhǔn)確的分析手段是用于測(cè)定這些化學(xué)物質(zhì)多項(xiàng)調(diào)查結(jié)果為確定咖啡中的成分，包括咖啡酸、綠原酸，都是由高效液相色譜法進(jìn)行分析。綠原酸具有多種生物學(xué)特性，包括抗氧化性抗細(xì)菌、抗氧化和抗癌活性特別是低血糖和降血脂的影響?？Х人嵋簿哂锌咕?、抗病毒、中樞興奮等生物活性[1]，通常飲用的咖啡是用咖啡豆配合各種不同的烹煮器具制作出來(lái)的。咖啡酸和綠原酸是影響各種風(fēng)味咖啡的兩大重要有機(jī)物質(zhì)。綠原酸的含量檢測(cè)是咖啡豆提取物產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵。楊清山等[6]研究了咖啡豆中綠原酸和咖啡因的測(cè)定方法，Azuma等[7]研究表明綠原酸不像咖啡酸能很好地從消化道吸收，而且對(duì)容易被吸收的形式幾乎沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)變化。蔡榮華等[12]研究了咖啡豆中綠原酸和咖啡因的測(cè)定方法，楊剴舟等[15]研究了響應(yīng)面優(yōu)化水-乙醇法提取咖啡豆中有機(jī)酸。段麗娜等[16]研究了測(cè)定咖啡中七種有機(jī)酸的方法。Atlabachew Minaleshewa等[17]提出了鹽析輔助液液萃取法（SALLE）用于咖啡生物堿和綠原酸的提取。而目前還沒(méi)有文獻(xiàn)對(duì)于同緯度同海拔的咖啡豆進(jìn)行橫向比較，研究通過(guò)探索提取液中甲醇與水的配比、色譜條件等過(guò)程，進(jìn)一步優(yōu)化了咖啡豆提取的方法，該方法方便快捷、簡(jiǎn)單有效，可用于咖啡行業(yè)綠色咖啡樣品的質(zhì)量控制和產(chǎn)地溯源的研究，對(duì)檢測(cè)咖啡質(zhì)量提供了參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

甲醇、乙腈（色譜純，山東禹王實(shí)業(yè)有限公司化工分公司）；乙酸（色譜純，佛山西隴化工有限公司）；咖啡酸（色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；綠原酸（色譜純，上海源葉生物科技有限公司）；大洋洲巴布亞新幾內(nèi)亞拉瑪莉咖啡豆（長(zhǎng)沙萬(wàn)物食品貿(mào)易有限公司）；非洲埃塞俄比亞西達(dá)摩沃爾卡咖啡豆（長(zhǎng)沙萬(wàn)物食品貿(mào)易有限公司）；印度尼西亞蘇門(mén)答臘曼特寧迷塔咖啡豆（長(zhǎng)沙萬(wàn)物食品貿(mào)易有限公司）；危地馬拉奧聯(lián)特SHB咖啡豆（長(zhǎng)沙萬(wàn)物食品貿(mào)易有限公司）；埃塞俄比亞耶加雪菲咖啡豆（長(zhǎng)沙萬(wàn)物食品貿(mào)易有限公司）；超純水，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

1260 HPLC型高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）；Poroshell 120 EC-C18型高效液相色譜柱（美國(guó)安捷倫公司）；咖啡豆研磨器（90 mm×210 mm帶軸承款，北京惠誠(chéng)聯(lián)合貿(mào)易有限公司）；針式濾膜（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

1.3 色譜條件分析

根據(jù)文獻(xiàn)[4]及條件試驗(yàn)2.1.2小節(jié)，確定DAD檢測(cè)波長(zhǎng)：285 nm；柱溫為35.0 ℃；流速：1 mL/min；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相A：0.5%乙酸水溶液，B：乙腈，梯度洗脫V（A）：V（B）=95∶5（0～20 min），85∶15（20～25 min）。

1.4 樣品前處理方法

用手搖磨豆機(jī)將咖啡豆打碎，根據(jù)文獻(xiàn)[5]所述咖啡豆粉碎至0.425 mm通過(guò)率80%以上細(xì)度，每次磨碎后多次清洗磨豆機(jī)，保證下一次無(wú)雜質(zhì)出現(xiàn)，將篩上物和篩下物混合均勻后，作為待測(cè)樣。參考文獻(xiàn)[5]和GB/T 22250—2008[9]《保健食品中綠原酸含量測(cè)定》中方法進(jìn)行超聲提取，即分別取五個(gè)不同產(chǎn)地的咖啡豆，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500 g待測(cè)樣，置于25 mL容量瓶中，加入20 mL 70%甲醇溶液，室溫超聲提取1.5 h，等待冷卻后，取0.100 mL溶液于2 mL樣品瓶中，加入0.900 mL 70%甲醇后，過(guò)0.45 μm濾膜，進(jìn)樣檢測(cè)。

1.5 定性和定量分析

利用保留時(shí)間（tR）定性分析，兩種物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 綠原酸和咖啡酸的混標(biāo)色譜圖

精密稱(chēng)取100.0 mg綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品，將其全部移入50 mL容量瓶中，并用70%甲醇水定容，得到2 000 mg/L綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品母液。采用10 mL容量瓶，用70%甲醇水稀釋至質(zhì)量濃度分別為5.0，10.0，25.0，50.0，75.0，100.0，200.0和300.0 mg/L的綠原酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，作為梯度標(biāo)準(zhǔn)工作液。

精密稱(chēng)取20.0 mg咖啡酸標(biāo)準(zhǔn)品，將全部其移入50 mL的容量瓶中，并用70%甲醇水定容，即配得400 mg/L咖啡酸標(biāo)準(zhǔn)品母液。采用10 mL容量瓶，用70%甲醇水稀釋至質(zhì)量濃度分別為0.2，1.0，2.5，5.0，7.5，15.0，25.0和45.0 mg/L咖啡酸標(biāo)準(zhǔn)梯度溶液，作為梯度標(biāo)準(zhǔn)工作液。將配制好的梯度工作曲線(xiàn)進(jìn)樣測(cè)試并采用外標(biāo)法分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 綠原酸和咖啡酸的色譜定性分析數(shù)據(jù)

1.6 咖啡豆中綠原酸和咖啡酸濃度計(jì)算

取一定量的咖啡豆進(jìn)行萃取前處理，濃縮定容，高效液相色譜檢測(cè)，通過(guò)式（1）和式（2）確定咖啡酸和綠原酸的濃度。

式中：c咖啡酸和c綠原酸為試樣中咖啡酸和綠原酸的質(zhì)量濃度，mg/L；A為液相色譜圖對(duì)應(yīng)綠原酸或咖啡酸色譜峰面積，mAU·min；V為萃取、濃縮后試樣體積，mL；V0為水樣體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 提取液的確定

提取不同體積分?jǐn)?shù)的甲醇水溶液對(duì)咖啡豆粉的提取效果情況見(jiàn)表2。取5份同種同質(zhì)的咖啡豆粉，按照1.3小節(jié)樣品前處理方法，分別加入等量不同濃度的甲醇水溶液進(jìn)行提取試驗(yàn)（40%，50%，60%，70%和80%體積分?jǐn)?shù)的甲醇水溶液）對(duì)咖啡豆中綠原酸和咖啡酸的提取效果情況。結(jié)果表明，70%甲醇提取出的綠原酸含量均高于其他幾種提取溶劑，因此選擇70%甲醇作為提取溶劑。

表2 咖啡粉提取液的選擇

2.1.2 流動(dòng)相的選擇

在流動(dòng)相的選擇上，根據(jù)文獻(xiàn)[2-5]，分別用流動(dòng)相[a.流動(dòng)相V（0.5%甲酸水溶液）∶V（乙腈）=95∶5；b.流動(dòng)相V（0.5%乙酸水溶液）∶V（乙腈）=95∶5；c.流動(dòng)相V（0.5%乙酸水溶液）∶V（乙腈）=85∶15；d.流動(dòng)相V（1.0%乙酸水溶液）∶V（乙腈）=95∶5]對(duì)同種咖啡豆提取液進(jìn)行試驗(yàn)。

根據(jù)圖譜數(shù)據(jù)，流動(dòng)相b的分離度較好，色譜峰清晰且樣品流出時(shí)間較短，故選用流動(dòng)相V（0.5%乙酸水溶液）∶V（乙腈）=95∶5對(duì)于檢測(cè)綠原酸和咖啡酸較為適宜。

經(jīng)過(guò)以上優(yōu)化試驗(yàn)，確定了HPLC-DAD測(cè)定咖啡豆中咖啡酸和綠原酸的色譜條件：DAD檢測(cè)波長(zhǎng)285 nm；柱溫35.0 ℃；流速1 mL/min；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相V（0.5%乙酸水溶液）∶V（乙腈）=95∶5。

2.2 咖啡豆提取液測(cè)試

取咖啡豆水樣按1.3小節(jié)方法進(jìn)行前處理，色譜分析結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 埃塞俄比亞西達(dá)摩咖啡豆提取液色譜分析圖

按式（1）和式（2）對(duì)綠原酸和咖啡酸分別定量，結(jié)果為見(jiàn)表3。

表3 咖啡HPLC定量分析數(shù)據(jù)

2.3 加標(biāo)回收率

對(duì)咖啡豆提取液進(jìn)行3水平加標(biāo)回收試驗(yàn)（見(jiàn)表4），綠原酸的回收率為82.4%～86.3%，咖啡酸的回收率為86.8%～92.4%，說(shuō)明前處理檢測(cè)方法可靠。

表4 三水平加標(biāo)回收率

2.4 最低檢出限

將含有1.600 mg/kg的綠原酸和咖啡酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別多次稀釋后進(jìn)行液相色譜分析，至信噪比（rSN）在2～5之間，確定最低檢出限，綠原酸為0.320 mg/kg（rSN=2.35），咖啡酸為0.200 mg/kg（rSN=3.58）。

2.5 精密度

取不同大洲咖啡豆的提取溶液重復(fù)測(cè)定7次，得到綠原酸和咖啡酸的平均濃度、偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表5。對(duì)五種咖啡豆分別進(jìn)行七次平行試驗(yàn)，檢測(cè)圖譜中未出現(xiàn)咖啡酸，故咖啡酸均未檢出。

表5 咖啡豆樣品中綠原酸的定量結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)考察了萃取液使用甲醇和水的比例、流動(dòng)相的選用和流動(dòng)相的比例三個(gè)色譜條件，確定了HPLCDAD檢測(cè)咖啡豆中綠原酸和咖啡酸的含量的最優(yōu)條件。研究建立了一種咖啡豆中綠原酸及咖啡酸的定量方法，并使用該方法初步分析了不同大洲咖啡豆中咖啡酸和綠原酸含量的變化。結(jié)果表明，綠原酸和咖啡酸的線(xiàn)性關(guān)系、檢出限、精密度、重復(fù)性以及加標(biāo)回收率等都滿(mǎn)足檢測(cè)需求，方法簡(jiǎn)便、快速，檢測(cè)設(shè)備要求低、結(jié)果準(zhǔn)確。并可初步判斷非洲產(chǎn)出的咖啡豆較其他大洲的綠原酸含量更高，風(fēng)味更好，方法可以廣泛應(yīng)用于咖啡豆中綠原酸和咖啡酸的含量檢測(cè)，同時(shí)也可繼續(xù)優(yōu)化，進(jìn)一步檢測(cè)咖啡豆中更多有機(jī)酸的含量。