普通咖啡與低因咖啡：利用 紫外吸收光譜法測量咖啡因
實驗背景
咖啡，作為一種流行飲品在很多打工人的現代生活中占據一席之地。隨著流行文化和市場的帶動發展，各種口味和品類的咖啡層出不窮。 但是對消費者而言，咖啡最大的爭議之處，還是咖啡中的咖啡因。盡管沒有直接的證據表明咖啡因的攝入會對人體健康產生不良影響，但過量咖啡因的攝入的確會影響人的睡眠質量。與此同時，根據網絡數據顯示，全球咖啡因不耐受的人群占比高達61.25%，對于這部分人而言，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、擔心晚上睡不著的消費者，再次走入了咖啡的消費場景中。 低因咖啡的咖啡因含量比普通咖啡少97%。但是人們對它仍存在一些誤解，有人認為低因咖啡或許含有更多的咖啡因，還有人認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一探究竟。
PART01 實驗系統與方法 實驗樣品 我們將分別測量普通咖啡和低因咖啡，并通過對比測量觀察它們是否存在咖啡因的吸收峰。此外，我們還測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：實驗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; 實驗系統 本實驗系統如圖2所示，使用的光譜儀為AvaSpec-ULS2048x64-EVO，波長范圍200 ~ 450 nm。 本實驗使用的光源為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。實驗中使用的其他附件包括：CUV-FL-UV/VIS比色皿支架，兩根長0.3m芯徑100μm的光纖。 圖2：光譜測量系統 實驗方法 本實驗使用AvaSoft軟件中的Absorbance吸光度模式進行測量，使用充滿水的1mm比色皿作為參考，積分時間設為10ms，平均次數為100。
樣品被放置在比色皿中
PART02 實驗結果 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) 正如預期的那樣，普通咖啡和含咖啡因的果汁都在紫外區域出現了吸光度峰，并與文獻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處出現吸光度峰(圖3)。低因咖啡樣品沒有顯示出咖啡因對應的吸光度峰，而是在290-320 nm處出現淺峰 (圖4)。含咖啡因的果汁樣品也在273.50 nm處出現吸光度峰(圖5)。 圖6:普通咖啡(藍色)低因咖啡(紅色) 含咖啡因果汁(綠色)的吸光度光譜圖 結果分析 所有樣品的吸光度光譜如圖6所示。 比較三個樣品，很明顯，普通咖啡樣品和含咖啡因的果汁樣品都出現了咖啡因對應的吸光度峰。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 本實驗利用紫外吸收光譜法分別檢測了普通咖啡，低因咖啡和含咖啡因果汁樣品中的咖啡因。通過對比普通咖啡和低因咖啡的吸光度光譜可以發現低因咖啡不含紫外區域范圍內可檢測的咖啡因，這一結果與事實相吻合。
