茶葉中咖啡因檢測(cè)方法研究進(jìn)展

摘 要：茶葉富含多種生物活性成分，而咖啡因則是其關(guān)鍵成分之一?？Х纫虿粌H能夠提振精神、加速新陳代謝，還具備其他生物活性功能，但過(guò)量攝入可能對(duì)健康造成負(fù)面影響。因此，精確測(cè)定茶葉中的咖啡因含量至關(guān)重要。本文全面回顧了近年來(lái)茶葉中咖啡因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，涵蓋了高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（Ultra-high Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，UPLC-MS/MS）、紫外分光光度法、毛細(xì)管電泳法（Capillary Electrophoresis，CE）以及其他新型檢測(cè)手段，旨在為茶葉的質(zhì)量控制與科研工作提供有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：茶葉；咖啡因；檢測(cè)方法

Abstract： Tea is rich in a variety of bioactive ingredients， and caffeine is one of its key ingredients. Caffeine not only boosts spirits and accelerates metabolism， but also has other bioactive functions， but excessive intake can have negative health effects. Therefore， it is crucial to accurately determine the exact content of caffeine in tea leaves. This paper comprehensively reviews the recent development of caffeine detection technology in tea， covering the high performance liquid chromatography （HPLC）， ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry （UPLC-MS/MS）， ultraviolet spectrophotometry， capillary electrophoresis （CE） and other new detection means， aiming to provide strong technical support for tea quality control and scientific research work.

咖啡因作為自然界中的一種生物堿，其在茶葉中的存在不僅為茶賦予了獨(dú)特的風(fēng)味，同時(shí)也帶來(lái)了提神醒腦的效果。茶葉內(nèi)咖啡因的含量直接影響著茶飲的品鑒體驗(yàn)及消費(fèi)者的感受，且不同種類(lèi)茶葉間的咖啡因含量差異顯著。因此，精確測(cè)定茶葉中咖啡因的含量對(duì)于茶葉的質(zhì)量評(píng)價(jià)、食品安全以及相關(guān)科學(xué)研究至關(guān)重要[1]。從茶葉品質(zhì)的視角出發(fā)，咖啡因含量是評(píng)判茶葉品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，掌握并調(diào)控茶葉中的咖啡因含量，能有效提升茶葉的整體品質(zhì)，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)茶葉的追求。此外，就食品安全而言，適度攝取咖啡因?qū)θ梭w大有裨益，如能提升注意力與警覺(jué)性，但過(guò)量攝入則可能引發(fā)諸如失眠、心率加快、焦慮等副作用[2]。鑒于此，準(zhǔn)確測(cè)定茶葉制品中的咖啡因含量，有助于制訂合理的飲用建議，以維護(hù)消費(fèi)者的健康[3]。因此，深入研究茶葉中咖啡因檢測(cè)方法，對(duì)保障茶葉安全、推進(jìn)茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 高效液相色譜法

高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）現(xiàn)已成為檢測(cè)茶葉中咖啡因最常用且高效的手段之一，以其出色的分離效能、高度敏感性和重現(xiàn)性著稱(chēng)，能精確且迅速地評(píng)估茶葉中咖啡因的濃度。近年來(lái)，研究者通過(guò)改進(jìn)色譜柱、優(yōu)化流動(dòng)相配置以及調(diào)整檢測(cè)參數(shù)，顯著提升了HPLC在茶葉咖啡因檢測(cè)上的精準(zhǔn)度與效率。李勝楠等[4]運(yùn)用HPLC方法測(cè)量了來(lái)自湖北省不同產(chǎn)地的茶葉中咖啡因的含量，并通過(guò)模擬泡茶過(guò)程，探究了泡茶方式對(duì)咖啡因浸出量的影響，為茶葉品質(zhì)控制提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。吳以龍等[5]提出，在HPLC的應(yīng)用中，色譜柱的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)理想的分離效果至關(guān)重要，常用的色譜柱類(lèi)型包括C18柱和C8柱，都展現(xiàn)出卓越的分離性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，流動(dòng)相的選擇對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性有著直接影響，常見(jiàn)的流動(dòng)相組合包括甲醇-水溶液和乙腈-水溶液。通過(guò)調(diào)整流動(dòng)相的比例及流速，可以進(jìn)一步優(yōu)化分離效果。

2 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法

超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（Ultra-high Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，UPLC-MS/MS）技術(shù)作為現(xiàn)代分析化學(xué)領(lǐng)域的新興技術(shù)，集超高效液相色譜（UPLC）的高分辨率與質(zhì)譜（MS/MS）的高選擇性于一體，為復(fù)雜樣本中微量成分的定性和定量分析提供了強(qiáng)有力的支持。UPLC技術(shù)通過(guò)優(yōu)化色譜柱填料、流動(dòng)相組成及儀器參數(shù)，顯著提高了液相色譜的分離效率和分辨率。相較于傳統(tǒng)的高效液相色譜（HPLC），UPLC能夠在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的柱效和更好的峰形，從而有效縮短分析周期，提高檢測(cè)效率。同時(shí)，UPLC的高靈敏度使得其在微量成分分析中具有顯著優(yōu)勢(shì)。質(zhì)譜技術(shù)，特別是串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS），以其高選擇性、高靈敏度和豐富的結(jié)構(gòu)信息成為復(fù)雜樣本分析的重要工具。MS/MS通過(guò)兩次質(zhì)譜檢測(cè)，不僅能夠準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)化合物的分子量，還能通過(guò)碎片離子的質(zhì)荷比信息進(jìn)一步確認(rèn)化合物的結(jié)構(gòu)，從而大大提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性。林磊[6]的研究采用了超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，該方法集超高效液相色譜的高分辨率與質(zhì)譜的高選擇性于一體，有效減少了其他物質(zhì)的干擾，極大地增強(qiáng)了檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是檢測(cè)茶葉中咖啡因的一種經(jīng)濟(jì)高效且操作簡(jiǎn)單的手段。該方法基于咖啡因在特定波長(zhǎng)（272～274 nm）下具有最大的吸收特性，通過(guò)測(cè)量吸光度來(lái)估算咖啡因濃度。其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)須精密儀器，操作流程簡(jiǎn)潔明了，適用于初篩及大批量樣本的快速分析。例如，董天秋等[7]采用超聲波提取技術(shù)快速提取茶葉中的咖啡因，隨后結(jié)合紫外分光光度法進(jìn)行定量檢測(cè)，結(jié)果令人滿(mǎn)意。該方法通過(guò)超聲波輔助提高咖啡因提取效率，接著利用紫外分光光度計(jì)對(duì)提取液中的咖啡因進(jìn)行定量化分析。紫外分光光度法尤其適用于大規(guī)模樣本的迅速篩查，為茶葉生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控提供了強(qiáng)有力的支持。為了確保檢測(cè)結(jié)果的精確性，實(shí)際操作中通常需要優(yōu)化樣本前處理流程。陳婷婷等[8]已經(jīng)嘗試了多種方法來(lái)提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性和敏感度，其中包括以下3方面。①優(yōu)化提取條件：選擇適宜的溶劑（如水或乙醇）并調(diào)整提取時(shí)長(zhǎng)與溫度，能顯著提高咖啡因的提取效率。②合理選擇溶劑與提取時(shí)間：不同溶劑及提取時(shí)間可能影響最終提取液中咖啡因的濃度，因此應(yīng)根據(jù)具體情況調(diào)整這些參數(shù)以實(shí)現(xiàn)最佳提取效果。③運(yùn)用導(dǎo)數(shù)紫外分光光度法：這是一種通過(guò)對(duì)原始吸光度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的技術(shù)，能增強(qiáng)譜圖分辨率，清晰地分離出目標(biāo)物質(zhì)與背景干擾，進(jìn)而提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性和敏感度。

4 毛細(xì)管電泳法

毛細(xì)管電泳（Capillary Electrophoresis，CE）技術(shù)因其高效、快速及低樣品消耗的特點(diǎn)，近年來(lái)在茶葉中咖啡因的檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。該技術(shù)具有分離效能卓越、分析周期短且操作簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于微量樣品的檢測(cè)。代鑫[9]利用毛細(xì)管區(qū)帶電泳法精確測(cè)定茶葉中的咖啡因含量，通過(guò)精心調(diào)整電泳緩沖液、電壓與溫度等參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了茶葉中咖啡因的高效分離與準(zhǔn)確檢測(cè)。研究結(jié)果顯示，該方法展現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能與檢測(cè)靈敏度，有效降低了其他成分的干擾，為茶葉中咖啡因的定量分析提供了穩(wěn)定可靠的技術(shù)保障。毛細(xì)管電泳法的工作原理是利用樣品中各成分在電場(chǎng)作用下的不同遷移速度和分配系數(shù)差異進(jìn)行有效分離。在進(jìn)行茶葉中咖啡因的檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)茶葉樣本進(jìn)行適當(dāng)前處理，然后將樣本注入毛細(xì)管中，在電場(chǎng)的影響下完成分離過(guò)程。之后，通過(guò)檢測(cè)器識(shí)別并量化分離出的組分，常用的檢測(cè)器有紫外檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器，其中紫外檢測(cè)器因其操作簡(jiǎn)便、成本效益高而備受推崇。為了提高毛細(xì)管電泳法的檢測(cè)準(zhǔn)確性和靈敏度，科研人員持續(xù)探索優(yōu)化方法。例如，引入新型電泳緩沖液或改進(jìn)毛細(xì)管涂層技術(shù)，能顯著提升分離效果和檢測(cè)敏感度。

5 其他檢測(cè)方法

除了常見(jiàn)的幾種檢測(cè)手段之外，近年來(lái)還涌現(xiàn)出多種創(chuàng)新方法，為茶葉中咖啡因的分析提供了額外的選擇與可能。蔡偉雅等[10]探索了碳點(diǎn)熒光傳感器在茶葉咖啡因檢測(cè)中的應(yīng)用，這一技術(shù)借助碳點(diǎn)獨(dú)有的熒光特性，運(yùn)用熒光共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)咖啡因的精準(zhǔn)檢測(cè)。碳點(diǎn)熒光傳感器操作便捷、反應(yīng)迅速且靈敏度高，能在較短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)定茶葉內(nèi)的咖啡因含量。何倩等[11]于2024年探索了結(jié)合虛擬模板分子印跡聚合物（Molecular Imprinting Polymers，MIPs）與固相萃?。⊿olid-Phase Extraction，SPE）的聯(lián)用技術(shù)，用于茶葉粗提物中咖啡因的分離與純化。通過(guò)制備虛擬模板MIPs，再配以SPE技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了咖啡因的高效分離和純化，同時(shí)能有效清除茶葉中的雜質(zhì)，提升咖啡因純度。該技術(shù)具備高選擇性、高回收率和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，特別適合大規(guī)模生產(chǎn)中的咖啡因分離與純化，為茶葉中咖啡因的提取與應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。聶珂楠等[12]的研究提出了優(yōu)化的堿性-乙醇法，用于茶葉中咖啡因的脫除，為后續(xù)的分析工作提供了創(chuàng)新思路。相較于傳統(tǒng)的高溫高壓或大量有機(jī)溶劑處理方法，此法在溫和條件下進(jìn)行，不僅有效去除咖啡因，還能最大限度地保留茶葉中的其他活性成分。具體操作時(shí)，將茶葉置于堿性溶液中，使咖啡因轉(zhuǎn)化為水溶性鹽類(lèi)，然后以乙醇為萃取劑，將咖啡因從茶葉中分離。通過(guò)調(diào)節(jié)pH值、乙醇濃度及處理時(shí)間等參數(shù)，達(dá)到理想的去咖啡因效果[13]。此外，有研究從統(tǒng)計(jì)方法方面對(duì)茶葉中咖啡因的檢測(cè)方法進(jìn)行分析。王船英等[14]通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法，得到了從茶葉中提取咖啡因的最佳工藝條件，分析了各因素對(duì)咖啡因提取率的影響程度，得到了最優(yōu)的提取條件組合。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)茶葉中咖啡因的檢測(cè)方法取得了顯著進(jìn)展。高效液相色譜法作為最常用的方法之一，在靈敏度和準(zhǔn)確性方面表現(xiàn)出色；超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法集高分辨率和高選擇性于一體，有效減少了其他物質(zhì)的干擾，使其檢測(cè)出的物質(zhì)更為準(zhǔn)確；紫外分光光度法操作簡(jiǎn)便、成本低廉，適用于快速檢測(cè)；毛細(xì)管電泳法具有高效、快速、微量的優(yōu)點(diǎn)；而其他新興檢測(cè)方法也為茶葉中咖啡因的檢測(cè)提供了更多選擇。未來(lái)，隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展，茶葉中咖啡因的檢測(cè)方法將更加多樣化、精準(zhǔn)化和快速化，為茶葉質(zhì)量控制和科學(xué)研究提供更加有力的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]郭舉，王相勇，李宏河，等.從茶葉中提取茶多酚和咖啡因?qū)嶒?yàn)優(yōu)化研究[J].廣東化工，2024，51（16）：52-54.

[2]卞紫琦，郭軍，李翠紅.池州石臺(tái)夏秋茶葉中咖啡因的提取工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2024（1）：38-40.

[3]傅春燕，袁治倩，劉永輝，等.茶葉中咖啡因提取工藝、含量測(cè)定及多變量統(tǒng)計(jì)分析[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，20（3）：67-76.

[4]李勝楠，趙軒，陳婷婷.HPLC法測(cè)湖北產(chǎn)地多種茶葉的茶水中咖啡因的含量[J].廣州化工，2024，52（3）：83-85.

[5]吳以龍，王康，武增才，等.高效液相色譜法測(cè)定與比較5種不同提取方法提取的茶葉咖啡因[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2023，44（3）：195-200.

[6]林磊.超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定茶葉中的咖啡因[J].福建分析測(cè)試，2024，33（5）：44-46.

[7]董天秋，陳嫻，馬文思.超聲提取法快速測(cè)定茶葉中咖啡因[J].現(xiàn)代食品，2024（5）：208-211.

[8]陳婷婷，趙軒，李勝楠.超聲波乙醇法提取茶葉中咖啡因的實(shí)驗(yàn)研究[J].廣州化工，2023，51（11）：105-107.

[9]代鑫.毛細(xì)管電泳在茶葉有效成分分離檢測(cè)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（6）：174-175.

[10]蔡偉雅，盧維玉，陳曉，等.碳點(diǎn)熒光傳感器檢測(cè)茶葉中咖啡因的應(yīng)用研究[J].昆明學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，43（3）：24-28.

[11]何倩，孫亞坤，程煜鳳，等.虛擬模板MIPs-SPE聯(lián)用技術(shù)對(duì)茶葉粗提物中咖啡因的分離純化研究[J].新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，47（7）：1014-1018.

[12]聶珂楠，范玉文，王玉麗，等.堿性-乙醇法脫除茶葉中咖啡因的工藝優(yōu)化[J].食品工業(yè)，2023，44（9）：80-85.

[13]連增維，許巧玲，胡彧嫻，等.基于控制圖法評(píng)定茶葉中咖啡因的測(cè)量不確定度[J].廣州化工，2023，51（5）：139-142.

[14]王船英，桑蕾，邾枝花，等.正交實(shí)驗(yàn)法提取茶葉中咖啡因的工藝研究[J].長(zhǎng)春師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，41（8）：94-98.