普通咖啡與低因咖啡：利用 紫外吸收光譜法測(cè)量咖啡因
實(shí)驗(yàn)背景
咖啡，作為一種流行飲品在很多打工人的現(xiàn)代生活中占據(jù)一席之地。隨著流行文化和市場(chǎng)的帶動(dòng)發(fā)展，各種口味和品類的咖啡層出不窮。 但是對(duì)消費(fèi)者而言，咖啡最大的爭(zhēng)議之處，還是咖啡中的咖啡因。盡管沒(méi)有直接的證據(jù)表明咖啡因的攝入會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響，但過(guò)量咖啡因的攝入的確會(huì)影響人的睡眠質(zhì)量。與此同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示，全球咖啡因不耐受的人群占比高達(dá)61.25%，對(duì)于這部分人而言，飲用咖啡也成為了一種“奢侈”。 于是，“低因咖啡”由此誕生，它讓很多咖啡因不耐受、擔(dān)心晚上睡不著的消費(fèi)者，再次走入了咖啡的消費(fèi)場(chǎng)景中。 低因咖啡的咖啡因含量比普通咖啡少97%。但是人們對(duì)它仍存在一些誤解，有人認(rèn)為低因咖啡或許含有更多的咖啡因，還有人認(rèn)為它的咖啡因含量和普通咖啡一樣多。低因咖啡是否含有咖啡因呢？我們打算利用光譜技術(shù)一探究竟。
PART01 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法 實(shí)驗(yàn)樣品 我們將分別測(cè)量普通咖啡和低因咖啡，并通過(guò)對(duì)比測(cè)量觀察它們是否存在咖啡因的吸收峰。此外，我們還測(cè)量一種添加了咖啡因的果汁樣品，其中的咖啡因是從紅茶和綠茶中提取獲得（圖1）。 圖1：實(shí)驗(yàn)中使用的含咖啡因液體樣本 從左至右:深烘焙咖啡;中烘焙低因咖啡; 添加了咖啡因的果汁; 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示，使用的光譜儀為AvaSpec-ULS2048x64-EVO，波長(zhǎng)范圍200 ~ 450 nm。 本實(shí)驗(yàn)使用的光源為AvaLight-XE-HP，一款高功率脈沖氙燈光源。此光源尺寸小巧，適宜集成，它可以提供的最大功率為6w。實(shí)驗(yàn)中使用的其他附件包括：CUV-FL-UV/VIS比色皿支架，兩根長(zhǎng)0.3m芯徑100μm的光纖。 圖2：光譜測(cè)量系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)方法 本實(shí)驗(yàn)使用AvaSoft軟件中的Absorbance吸光度模式進(jìn)行測(cè)量，使用充滿水的1mm比色皿作為參考，積分時(shí)間設(shè)為10ms，平均次數(shù)為100。
樣品被放置在比色皿中
PART02 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖3：普通咖啡樣品的吸光度光譜 (咖啡因吸光度峰在276.03 nm處) 圖4：低因咖啡樣品的吸光度光譜 (無(wú)咖啡因吸光度峰存在) 圖5:含咖啡因果汁樣品的吸光度光譜 (咖啡因吸光度峰在273.50 nm處) 正如預(yù)期的那樣，普通咖啡和含咖啡因的果汁都在紫外區(qū)域出現(xiàn)了吸光度峰，并與文獻(xiàn)資料中的咖啡因吸光度峰(約273 nm)相匹配。普通咖啡樣品在276.03 nm處出現(xiàn)吸光度峰(圖3)。低因咖啡樣品沒(méi)有顯示出咖啡因?qū)?yīng)的吸光度峰，而是在290-320 nm處出現(xiàn)淺峰 (圖4)。含咖啡因的果汁樣品也在273.50 nm處出現(xiàn)吸光度峰(圖5)。 圖6:普通咖啡(藍(lán)色)低因咖啡(紅色) 含咖啡因果汁(綠色)的吸光度光譜圖 結(jié)果分析 所有樣品的吸光度光譜如圖6所示。 比較三個(gè)樣品，很明顯，普通咖啡樣品和含咖啡因的果汁樣品都出現(xiàn)了咖啡因?qū)?yīng)的吸光度峰。有趣的是，果汁宣傳自己的咖啡因含量（每8盎司80毫克）幾乎與普通咖啡(每8盎司90毫克)一樣多，但普通咖啡樣品的吸光度值明顯高于含咖啡因的果汁樣品。另外，普通咖啡樣品中吸光度峰位于波長(zhǎng)276.03 nm，略大于資料所給出的約273nm的咖啡因吸光度峰。 PART03 總結(jié) 本實(shí)驗(yàn)利用紫外吸收光譜法分別檢測(cè)了普通咖啡，低因咖啡和含咖啡因果汁樣品中的咖啡因。通過(guò)對(duì)比普通咖啡和低因咖啡的吸光度光譜可以發(fā)現(xiàn)低因咖啡不含紫外區(qū)域范圍內(nèi)可檢測(cè)的咖啡因，這一結(jié)果與事實(shí)相吻合。
