咖啡豆挥发性成分及质量标准研究

摘要

咖啡豆为茜草科(Rubiaceae)咖啡属(coffea)植物小果咖啡Coffeaarabica L、中果咖啡C.canephora Pierre ex Froehn及大果咖啡C.liberica Bull.Ex Hien的种子，主要产自巴西、蓝山、哥伦比亚等地，在中国主要产于云南、海南、广东等地。种子暗绿色或暗棕色，有特异香气，味微苦、涩。咖啡豆不仅作为饮品被广泛使用，而且具有一定的药用价值。广西中药志记载:“咖啡豆有兴奋利尿作用，经焙炒过的咖啡豆可帮助消化。”现代研究表明，咖啡豆具有兴奋中枢、降血压、抗氧化、抗肿瘤等作用。目前，咖啡豆作为香精香料使用极为广泛，而国内外对咖啡豆香味成分的研究较少，对于其使用也无相关完善的质量标准作为参考，因此本课题对咖啡豆中挥发性化学成分进行研究，并建立咖啡豆质量标准，为咖啡豆的综合利用提供科学依据。
　　 咖啡豆因其特殊香味而在香精香料行业内被广泛应用，本研究通过水蒸气提取(SD)与气质联用(GC/MS)、顶空固相微萃取(HS-SPME)与气质联用(GC/MS)等技术的综合应用，对巴西产咖啡豆挥发性成分进行了较为全面的研究分析。同时以纤维萃取头的类型、样品用量、萃取温度、萃取时间及解析时间为考察因素，最终确定咖啡豆顶空固相微萃取的最佳萃取条件。通过SD-GC/MS分析，在咖啡豆挥发油中共分离出29个峰，确定了其中27个组分，占总挥发性成分的96.65％。其中含量较高的为2-甲氧基-3-烯丙基苯酚(18.75％)、2，6-二甲基吡嗪(13.55％)、棕榈酸(12.81％)、2-氨基-4，6-二甲基吡啶(11.58％)、5-甲基糠醛(7.52％)。利用HS-SPME-GC/MS从咖啡豆中共鉴定化合物49种，占咖啡豆总挥发性成分的87.57％。其中含量最高的为2-呋喃甲醇(13.89％)，其余含量较高的有4-乙烯基愈创木酚(8.99％)、咖啡因(6.46％)、2，5-二甲基吡嗪(3.7％)等。在咖啡豆中，通过SD-GC/MS和HS-SPME-GC/MS共鉴定出化学成分71种，其中两种方法共同鉴定出的化合物有5种，分别为:2-甲氧基苯酚、4-乙基愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、正十四烷、鲸蜡烷。
　　 咖啡豆中咖啡因和绿原酸是其主要活性成分。绿原酸具有抑菌、抗病毒、降血压、降血脂、清除自由基、抗肿瘤等多种药理作用[3]。咖啡因具有兴奋神经中枢、松弛平滑肌、助消化、利尿等生理活性[4]。本文首次以绿原酸、咖啡因为对照品，通过考察了制样方法、展开系统等因素，建立了咖啡豆中绿原酸、咖啡因的薄层色谱定性鉴别方法。咖啡因以硅胶GF254薄层板，甲苯-丙酮(6∶4)为展开剂，置紫外灯(254nm)下检视;绿原酸以1％氢氧化钠溶液制成的硅胶G薄层板，乙酸丁酯-甲酸-水(14∶6∶5)上层为展开剂，喷以三氯化铝试液，晾干，加热5min，置紫外灯(365nm)下检视。结果表明，本研究所用方法所得斑点清晰，重复性好，可作为咖啡因、绿原酸的薄层鉴别方法。
　　 同时本文采用高效液相色谱法对咖啡豆中绿原酸和咖啡因的含量进行测定，并建立两者RP-HPLC的测定方法，拟定咖啡豆中绿原酸、咖啡因的含量限度，即咖啡豆中含绿原酸(C16H18O9)不得少于0.4％，含咖啡因(C8H10N4O2)不得少于0.8％。
　　 本课题参照《中华人民共和国药典》2010版一部附录的测定方法对咖啡豆进行了挥发油含量、水分、总灰分、酸不溶性成分、浸出物的测定，方法准确、可靠，重复性好，初步制定了咖啡豆质量标准，为咖啡豆资源的开发和合理应用奠定良好的基础。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章 咖啡豆挥发性成分的研究

第一节 咖啡豆挥发油化学成分分析

1．仪器和材料

2．方法和结果

3．讨论

第二节 固相微萃取分析咖啡豆挥发性化学成分

1．仪器和材料

2．方法与结果

3．讨论

第二章 咖啡豆质量标准的研究

第一节 咖啡豆薄层色谱研究

1．仪器与试药

2．咖啡因的薄层色谱鉴别

3．绿原酸的薄层色谱鉴别

第二节 咖啡豆中咖啡因的含量测定

1．仪器与试药

2．方法与结果

第三节 咖啡豆中绿原酸的含量测定

1．仪器与试药

2．方法与结果

第四节 咖啡豆质量标准草案

第五节 咖啡豆质量标准(草案)起草说明

第三章 文献综述

讨论

结语

参考文献

附录

附图

致谢