普通咖啡与低因咖啡：利用 紫外吸收光谱法测量咖啡因
实验背景
咖啡，作为一种流行饮品在很多打工人的现代生活中占据一席之地。随着流行文化和市场的带动发展，各种口味和品类的咖啡层出不穷。 但是对消费者而言，咖啡最大的争议之处，还是咖啡中的咖啡因。尽管没有直接的证据表明咖啡因的摄入会对人体健康产生不良影响，但过量咖啡因的摄入的确会影响人的睡眠质量。与此同时，根据网络数据显示，全球咖啡因不耐受的人群占比高达61.25%，对于这部分人而言，饮用咖啡也成为了一种“奢侈”。 于是，“低因咖啡”由此诞生，它让很多咖啡因不耐受、担心晚上睡不着的消费者，再次走入了咖啡的消费场景中。 低因咖啡的咖啡因含量比普通咖啡少97%。但是人们对它仍存在一些误解，有人认为低因咖啡或许含有更多的咖啡因，还有人认为它的咖啡因含量和普通咖啡一样多。低因咖啡是否含有咖啡因呢？我们打算利用光谱技术一探究竟。
PART01 实验系统与方法 实验样品 我们将分别测量普通咖啡和低因咖啡，并通过对比测量观察它们是否存在咖啡因的吸收峰。此外，我们还测量一种添加了咖啡因的果汁样品，其中的咖啡因是从红茶和绿茶中提取获得（图1）。 图1：实验中使用的含咖啡因液体样本 从左至右:深烘焙咖啡;中烘焙低因咖啡; 添加了咖啡因的果汁; 实验系统 本实验系统如图2所示，使用的光谱仪为AvaSpec-ULS2048x64-EVO，波长范围200 ~ 450 nm。 本实验使用的光源为AvaLight-XE-HP，一款高功率脉冲氙灯光源。此光源尺寸小巧，适宜集成，它可以提供的最大功率为6w。实验中使用的其他附件包括：CUV-FL-UV/VIS比色皿支架，两根长0.3m芯径100μm的光纤。 图2：光谱测量系统 实验方法 本实验使用AvaSoft软件中的Absorbance吸光度模式进行测量，使用充满水的1mm比色皿作为参考，积分时间设为10ms，平均次数为100。
样品被放置在比色皿中
PART02 实验结果 图3：普通咖啡样品的吸光度光谱 (咖啡因吸光度峰在276.03 nm处) 图4：低因咖啡样品的吸光度光谱 (无咖啡因吸光度峰存在) 图5:含咖啡因果汁样品的吸光度光谱 (咖啡因吸光度峰在273.50 nm处) 正如预期的那样，普通咖啡和含咖啡因的果汁都在紫外区域出现了吸光度峰，并与文献资料中的咖啡因吸光度峰(约273 nm)相匹配。普通咖啡样品在276.03 nm处出现吸光度峰(图3)。低因咖啡样品没有显示出咖啡因对应的吸光度峰，而是在290-320 nm处出现浅峰 (图4)。含咖啡因的果汁样品也在273.50 nm处出现吸光度峰(图5)。 图6:普通咖啡(蓝色)低因咖啡(红色) 含咖啡因果汁(绿色)的吸光度光谱图 结果分析 所有样品的吸光度光谱如图6所示。 比较三个样品，很明显，普通咖啡样品和含咖啡因的果汁样品都出现了咖啡因对应的吸光度峰。有趣的是，果汁宣传自己的咖啡因含量（每8盎司80毫克）几乎与普通咖啡(每8盎司90毫克)一样多，但普通咖啡样品的吸光度值明显高于含咖啡因的果汁样品。另外，普通咖啡样品中吸光度峰位于波长276.03 nm，略大于资料所给出的约273nm的咖啡因吸光度峰。 PART03 总结 本实验利用紫外吸收光谱法分别检测了普通咖啡，低因咖啡和含咖啡因果汁样品中的咖啡因。通过对比普通咖啡和低因咖啡的吸光度光谱可以发现低因咖啡不含紫外区域范围内可检测的咖啡因，这一结果与事实相吻合。
