茶叶中咖啡因检测方法研究进展

摘 要：茶叶富含多种生物活性成分，而咖啡因则是其关键成分之一。咖啡因不仅能够提振精神、加速新陈代谢，还具备其他生物活性功能，但过量摄入可能对健康造成负面影响。因此，精确测定茶叶中的咖啡因含量至关重要。本文全面回顾了近年来茶叶中咖啡因检测技术的发展，涵盖了高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、超高效液相色谱-串联质谱法（Ultra-high Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，UPLC-MS/MS）、紫外分光光度法、毛细管电泳法（Capillary Electrophoresis，CE）以及其他新型检测手段，旨在为茶叶的质量控制与科研工作提供有力的技术支撑。

关键词：茶叶；咖啡因；检测方法

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.

咖啡因作为自然界中的一种生物碱，其在茶叶中的存在不仅为茶赋予了独特的风味，同时也带来了提神醒脑的效果。茶叶内咖啡因的含量直接影响着茶饮的品鉴体验及消费者的感受，且不同种类茶叶间的咖啡因含量差异显著。因此，精确测定茶叶中咖啡因的含量对于茶叶的质量评价、食品安全以及相关科学研究至关重要[1]。从茶叶品质的视角出发，咖啡因含量是评判茶叶品质的关键指标之一，掌握并调控茶叶中的咖啡因含量，能有效提升茶叶的整体品质，满足市场对高品质茶叶的追求。此外，就食品安全而言，适度摄取咖啡因对人体大有裨益，如能提升注意力与警觉性，但过量摄入则可能引发诸如失眠、心率加快、焦虑等副作用[2]。鉴于此，准确测定茶叶制品中的咖啡因含量，有助于制订合理的饮用建议，以维护消费者的健康[3]。因此，深入研究茶叶中咖啡因检测方法，对保障茶叶安全、推进茶叶产业发展具有重要的现实意义。

1 高效液相色谱法

高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）现已成为检测茶叶中咖啡因最常用且高效的手段之一，以其出色的分离效能、高度敏感性和重现性著称，能精确且迅速地评估茶叶中咖啡因的浓度。近年来，研究者通过改进色谱柱、优化流动相配置以及调整检测参数，显著提升了HPLC在茶叶咖啡因检测上的精准度与效率。李胜楠等[4]运用HPLC方法测量了来自湖北省不同产地的茶叶中咖啡因的含量，并通过模拟泡茶过程，探究了泡茶方式对咖啡因浸出量的影响，为茶叶品质控制提供了可靠的科学依据。吴以龙等[5]提出，在HPLC的应用中，色谱柱的选择对于实现理想的分离效果至关重要，常用的色谱柱类型包括C18柱和C8柱，都展现出卓越的分离性能和稳定性。同时，流动相的选择对检测结果的准确性有着直接影响，常见的流动相组合包括甲醇-水溶液和乙腈-水溶液。通过调整流动相的比例及流速，可以进一步优化分离效果。

2 超高效液相色谱-串联质谱法

超高效液相色谱-串联质谱（Ultra-high Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，UPLC-MS/MS）技术作为现代分析化学领域的新兴技术，集超高效液相色谱（UPLC）的高分辨率与质谱（MS/MS）的高选择性于一体，为复杂样本中微量成分的定性和定量分析提供了强有力的支持。UPLC技术通过优化色谱柱填料、流动相组成及仪器参数，显著提高了液相色谱的分离效率和分辨率。相较于传统的高效液相色谱（HPLC），UPLC能够在更短的时间内实现更高的柱效和更好的峰形，从而有效缩短分析周期，提高检测效率。同时，UPLC的高灵敏度使得其在微量成分分析中具有显著优势。质谱技术，特别是串联质谱（MS/MS），以其高选择性、高灵敏度和丰富的结构信息成为复杂样本分析的重要工具。MS/MS通过两次质谱检测，不仅能够准确识别目标化合物的分子量，还能通过碎片离子的质荷比信息进一步确认化合物的结构，从而大大提高分析的准确性和可靠性。林磊[6]的研究采用了超高效液相色谱-串联质谱技术，该方法集超高效液相色谱的高分辨率与质谱的高选择性于一体，有效减少了其他物质的干扰，极大地增强了检测的灵敏度和准确性。

3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是检测茶叶中咖啡因的一种经济高效且操作简单的手段。该方法基于咖啡因在特定波长（272～274 nm）下具有最大的吸收特性，通过测量吸光度来估算咖啡因浓度。其优势在于无须精密仪器，操作流程简洁明了，适用于初筛及大批量样本的快速分析。例如，董天秋等[7]采用超声波提取技术快速提取茶叶中的咖啡因，随后结合紫外分光光度法进行定量检测，结果令人满意。该方法通过超声波辅助提高咖啡因提取效率，接着利用紫外分光光度计对提取液中的咖啡因进行定量化分析。紫外分光光度法尤其适用于大规模样本的迅速筛查，为茶叶生产过程的质量监控提供了强有力的支持。为了确保检测结果的精确性，实际操作中通常需要优化样本前处理流程。陈婷婷等[8]已经尝试了多种方法来提升检测的准确性和敏感度，其中包括以下3方面。①优化提取条件：选择适宜的溶剂（如水或乙醇）并调整提取时长与温度，能显著提高咖啡因的提取效率。②合理选择溶剂与提取时间：不同溶剂及提取时间可能影响最终提取液中咖啡因的浓度，因此应根据具体情况调整这些参数以实现最佳提取效果。③运用导数紫外分光光度法：这是一种通过对原始吸光度数据进行数学处理的技术，能增强谱图分辨率，清晰地分离出目标物质与背景干扰，进而提升检测的准确性和敏感度。

4 毛细管电泳法

毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）技术因其高效、快速及低样品消耗的特点，近年来在茶叶中咖啡因的检测领域得到了广泛运用。该技术具有分离效能卓越、分析周期短且操作简易的优点，尤其适用于微量样品的检测。代鑫[9]利用毛细管区带电泳法精确测定茶叶中的咖啡因含量，通过精心调整电泳缓冲液、电压与温度等参数，成功实现了茶叶中咖啡因的高效分离与准确检测。研究结果显示，该方法展现出优异的分离性能与检测灵敏度，有效降低了其他成分的干扰，为茶叶中咖啡因的定量分析提供了稳定可靠的技术保障。毛细管电泳法的工作原理是利用样品中各成分在电场作用下的不同迁移速度和分配系数差异进行有效分离。在进行茶叶中咖啡因的检测时，需要对茶叶样本进行适当前处理，然后将样本注入毛细管中，在电场的影响下完成分离过程。之后，通过检测器识别并量化分离出的组分，常用的检测器有紫外检测器和荧光检测器，其中紫外检测器因其操作简便、成本效益高而备受推崇。为了提高毛细管电泳法的检测准确性和灵敏度，科研人员持续探索优化方法。例如，引入新型电泳缓冲液或改进毛细管涂层技术，能显著提升分离效果和检测敏感度。

5 其他检测方法

除了常见的几种检测手段之外，近年来还涌现出多种创新方法，为茶叶中咖啡因的分析提供了额外的选择与可能。蔡伟雅等[10]探索了碳点荧光传感器在茶叶咖啡因检测中的应用，这一技术借助碳点独有的荧光特性，运用荧光共振能量转移机制，实现了对咖啡因的精准检测。碳点荧光传感器操作便捷、反应迅速且灵敏度高，能在较短时间内准确测定茶叶内的咖啡因含量。何倩等[11]于2024年探索了结合虚拟模板分子印迹聚合物（Molecular Imprinting Polymers，MIPs）与固相萃取（Solid-Phase Extraction，SPE）的联用技术，用于茶叶粗提物中咖啡因的分离与纯化。通过制备虚拟模板MIPs，再配以SPE技术，成功实现了咖啡因的高效分离和纯化，同时能有效清除茶叶中的杂质，提升咖啡因纯度。该技术具备高选择性、高回收率和操作简单的特点，特别适合大规模生产中的咖啡因分离与纯化，为茶叶中咖啡因的提取与应用开辟了新路径。聂珂楠等[12]的研究提出了优化的碱性-乙醇法，用于茶叶中咖啡因的脱除，为后续的分析工作提供了创新思路。相较于传统的高温高压或大量有机溶剂处理方法，此法在温和条件下进行，不仅有效去除咖啡因，还能最大限度地保留茶叶中的其他活性成分。具体操作时，将茶叶置于碱性溶液中，使咖啡因转化为水溶性盐类，然后以乙醇为萃取剂，将咖啡因从茶叶中分离。通过调节pH值、乙醇浓度及处理时间等参数，达到理想的去咖啡因效果[13]。此外，有研究从统计方法方面对茶叶中咖啡因的检测方法进行分析。王船英等[14]通过正交实验法，得到了从茶叶中提取咖啡因的最佳工艺条件，分析了各因素对咖啡因提取率的影响程度，得到了最优的提取条件组合。

6 结语

综上所述，近年来茶叶中咖啡因的检测方法取得了显著进展。高效液相色谱法作为最常用的方法之一，在灵敏度和准确性方面表现出色；超高效液相色谱-串联质谱法集高分辨率和高选择性于一体，有效减少了其他物质的干扰，使其检测出的物质更为准确；紫外分光光度法操作简便、成本低廉，适用于快速检测；毛细管电泳法具有高效、快速、微量的优点；而其他新兴检测方法也为茶叶中咖啡因的检测提供了更多选择。未来，随着分析技术的不断发展，茶叶中咖啡因的检测方法将更加多样化、精准化和快速化，为茶叶质量控制和科学研究提供更加有力的支持。

参考文献

[1]郭举，王相勇，李宏河，等.从茶叶中提取茶多酚和咖啡因实验优化研究[J].广东化工，2024，51（16）：52-54.

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[3]傅春燕，袁治倩，刘永辉，等.茶叶中咖啡因提取工艺、含量测定及多变量统计分析[J].邵阳学院学报（自然科学版），2023，20（3）：67-76.

[4]李胜楠，赵轩，陈婷婷.HPLC法测湖北产地多种茶叶的茶水中咖啡因的含量[J].广州化工，2024，52（3）：83-85.

[5]吴以龙，王康，武增才，等.高效液相色谱法测定与比较5种不同提取方法提取的茶叶咖啡因[J].食品研究与开发，2023，44（3）：195-200.

[6]林磊.超高效液相色谱-串联质谱法测定茶叶中的咖啡因[J].福建分析测试，2024，33（5）：44-46.

[7]董天秋，陈娴，马文思.超声提取法快速测定茶叶中咖啡因[J].现代食品，2024（5）：208-211.

[8]陈婷婷，赵轩，李胜楠.超声波乙醇法提取茶叶中咖啡因的实验研究[J].广州化工，2023，51（11）：105-107.

[9]代鑫.毛细管电泳在茶叶有效成分分离检测中的应用[J].南方农业，2016，10（6）：174-175.

[10]蔡伟雅，卢维玉，陈晓，等.碳点荧光传感器检测茶叶中咖啡因的应用研究[J].昆明学院学报，2021，43（3）：24-28.

[11]何倩，孙亚坤，程煜凤，等.虚拟模板MIPs-SPE联用技术对茶叶粗提物中咖啡因的分离纯化研究[J].新疆医科大学学报，2024，47（7）：1014-1018.

[12]聂珂楠，范玉文，王玉丽，等.碱性-乙醇法脱除茶叶中咖啡因的工艺优化[J].食品工业，2023，44（9）：80-85.

[13]连增维，许巧玲，胡彧娴，等.基于控制图法评定茶叶中咖啡因的测量不确定度[J].广州化工，2023，51（5）：139-142.

[14]王船英，桑蕾，邾枝花，等.正交实验法提取茶叶中咖啡因的工艺研究[J].长春师范大学学报，2022，41（8）：94-98.