茶叶中咖啡因的纸基质室温.pdf

茶叶中咖啡因的纸基质室温 光法体内药代动力学研究 卫艳丽 姚建国 李建晴 董 川 3 山西大学化学化工学院 太原030006 摘 要 以快速定量滤纸为基质 用KI2NaAc为重原子微扰剂建立了测定痕量咖啡因的滤纸基质室温 光 PS 2 RTP 分析法 并用于茶叶中咖啡因的测定及其在人体内的药代动力学研究 实验表明 PS2RTP法用于 茶叶中咖啡因的测定准确 灵敏 受试者饮茶后1 2 h尿样中咖啡因排泄达高峰 24 h后基本排泄完毕 咖 啡因的尿排泄量占总摄取量的64 25 关键词 咖啡因 室温 光分析 药代动力学 2002203218收稿 2002207208接受 本文系国家自然科学基金 No 20275022 和山西省自然科学基金 No 20011010 1 引 言 茶叶中含丰富的维生素 氨基酸 咖啡因 茶碱 茶单宁等多种对人体有益的成分 其中咖啡因的含 量为3 5 1 咖啡因 caffeine CF 是黄嘌呤甲基衍生物 具有兴奋 利尿 松弛平滑肌等作用 2 目 前 CF的尿药浓度测定方法主要有配有紫外检测的各种色谱法 3 5 PS2RTP法是一种新型的微量技术 与痕量分析相结合的分子发射光谱技术 具有操作简便 取样量少 L级 灵敏度高 比吸光光度法高 3个数量级 检出限低 一般绝对检出限达ng 斑 选择性好等特点 很适于茶叶中CF的痕量分析 李 建晴等 6 已将此方法用于氧氟沙星在人体内的药代动力学研究 结果准确可靠 而利用PS2RTP法研究 CF在人体内的药代动力学尚未见文献报道 本文详细研究了混合重原子微扰剂KI2NaAc对CF产生 PS2RTP的影响 以及酸度 重原子浓度 干燥时间等适宜条件的选择 建立了测定痕量CF的PS2RTP法 该方法快速 方便 准确 并将此方法用于茶叶中CF含量的测定及CF在茶叶和尿液中的回收等研究 在此基础上对CF的药物代谢动力学进行了研究 为茶叶中CF在人体内的代谢规律研究提供了新的途 径 2 实验部分 2 1 试剂和仪器 CF标准品 Sigma公司 于100 下烘烤1 h 配制成5 10 3 mol L的储备液 使用时用pH 5 1的 Britton2Robinson缓冲溶液稀释成1 10 4 mol L工作液 其它试剂均为分析纯 用二次重蒸馏水配制 F24500型荧光分光光度计 日本日立公司 附 光配件 室温 光样品架和红外灯干燥装置 本实 验室自制 pHS22型酸度计 上海第二分析仪器厂 5 L无存液进样器 上海医用激光仪器厂 快速定 量滤纸 中国杭州新华造纸厂 2 2 实验方法 2 2 1 茶汤的制备 文献 7 报道 茶叶与水的重量比在1 40 1 100之间为宜 本文选取茶叶与水之 比为1 50 即准确称取适量茶叶先冲入100倍的沸水中 15 min后倒出第一道茶汤 再冲入50倍的沸 水 浸泡15 min后倒出第二泡茶汤 合并两次的茶汤 测量时用pH 5 1的Britton2Robinson缓冲溶液稀 释10倍 2 2 2 PS2RTP的测量 将滤纸裁成17 mm 14 mm的纸条 在光斑照射处刻一划痕 标记点样位置 用微量进样器取重原子微扰剂KI2NaAc 2 0 5 mol L 的混合溶液5 L一次加在点样位置 在红外灯 95 下预烘烤30 s后取出 再在同一位置加样品溶液 pH 5 1 4 L 继续干燥2 5 min后取出 盖上 石英片立即置于室温 光样品架上 在激发和发射通带均为5 nm下 进行CF的PS2RTP测量 第31卷 2003年2月 分析化学 FENXI HUAXUE 研究简报 Chinese Journal of Analytical Chemistry 第2期 208 211 3 结果与讨论 3 1 条件确定 3 1 1 咖啡因的PS2RTP光谱 分别扫描CF标准品 茶汤 尿样空白及滤纸背景的PS2RTP光谱 结果 图1 CF及茶叶的PS2RTP光谱 Fig 1 Paper substrate room temperature phosphorescence spectra of caffeine tea and urine 11咖啡因 caffeine CF 2 天山红茶 black tea 3 尿样 urine 4 滤纸 paper ex em 277 440 nm 见图1 由图可见 CF纯品和茶汤的最大激发波长 ex都在277 nm处 最大发射波长 em都在440 nm处 其Stokes位移 163 nm 另外实验也表明CF的 最大荧光发射峰 em位于397 nm处 可见 CF的PS2 RTP光谱较其荧光光谱红移43 nm 从而使其选择性 得到大大提高 另外可以看出 在CF最大发射波长 处 尿样和滤纸有微弱 光产生 即尿样和滤纸有一 定的室温 光本底值 故测量时 应采用扣除空白 值的方法加以校正 3 1 2 酸度效应 酸度对PS2RTP强度有较大影响 结果表明 CF的PS2RTP信号在较宽的pH 2 8 范 围内变化不大 而在pH 10时 有一定猝 灭 本实验选择pH 5 1为适宜的测量酸度 3 1 3 重原子的选择 考察了41种无机盐重原子 微扰剂对CF的PS2RTP的影响 结果表明 当把KI和NaAc混合起来时 产生的重原子增强效应很高 其增强因子f f为加入重原子后的净 光强度与不加重原子的净 光强度之比 达9 2 这是由于 NaAc的存在有利于光分子与固体表面形成氢键 干燥后NaAc晶体可以和滤纸一起构成保护性刚性环 境 从而使分子的非辐射跃迁几率降低 PS2RTP强度大为增强 本文选用KI2NaAc混合体系作重原子 微扰剂 此外 对不同浓度比的KI和NaAc进行考察表明 KI2NaAc适宜的浓度比例为2 0 5 mol L 3 1 4 干燥温度 预烘烤时间 烘烤时间及稳定性测定 实验表明 烘烤温度在95 时 3种化合物的 PS2RTP强度值高且稳定 分别对预烘烤时间和烘烤时间稳定性进行考察 实验表明 预烘烤30 s 烘烤 2 5 min时 CF的PS2RTP强度最高 其4 min内不发生变化 而PS2RTP的测定仅需1 2 min即可完成 3 2 方法建立 3 2 1 分析特性 配制一系列不同浓度的CF标准系列 以lgIP lgC作标准曲线 结果表明 CF在 5144 699 08 ng 斑点范围内 光强度 Ip 与浓度C呈良好线性关系 相关系数为0 993 检出限为 0178 ng 斑点 相对标准偏差为1 7 回归方程为lgIP 0 77lgC 5 61 3 2 2 标准加入回收率 为了考虑以上建立CF的PS2RTP分析方法用于实际样品茶叶和尿样中的CF 测定的准确性 本文在CF标准曲线的线性范围内选择了3个浓度水平进行实际样品的标准加入回收实 验 首先制备茶汤 测定其 光强度 计算本底CF浓度 茶叶和尿样中的本底值分别为42 31 mol L 7 60 mol L 然后 加入标准 混合后 再测定 光强度 计算混合浓度 两浓度相减后得出回收量 由回 收量与加入量计算回收率 实验结果见表1 表1 茶汤和尿液中咖啡因的标准加入回收 n 6 Table 1 Standard addition recovery of caffeine in tea and urine n 6 样品物质 Sample 加入量 Added mol L 测得量 X Obtained mol L 回收率 Recovery 样品物质 Sample 加入量 Added mol L 测得量 X Obtained mol L 回收率 Recovery 天山红茶 Black tea 25175 51150 102199 25142 0 29 49 90 0 44 99 90 0 83 98 70 1 13 96 90 0 85 96 90 0 83 尿样 Urine sample 20 00 50 00 100 00 19 30 0 31 52 36 0 52 103 01 0 85 96 50 1 55 104 72 1 04 103 01 0 85 由表可见 CF在茶汤中的回收率在96 07 99 83 之间 CF在尿样中的回收率在94 95 105 76 之间 可见 PS2RTP法完全可用于茶汤和尿液中CF的测定 902第2期卫艳丽等 茶叶中咖啡因的纸基质室温 光法体内药代动力学研究 3 3 茶叶中的咖啡因在人体尿中排泄规律测定 3 3 1 给药方法及样品收集 准确称取天山红茶6 000 g 制备300 mL茶汤 健康受试者2名 饮茶前 一周禁服其它药物 早晨排宿尿后饮水100 mL 1 h后留取空白尿样 饮冲泡好的茶水300 mL 分别于饮 茶后0 5 1 0 2 0 3 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 24 0 h收集尿样并记录尿量 于冰箱中保存待测定 每 次采样后饮水150 mL 受试者禁食早餐 3 3 2 样品测定 分别准确量取各段时间原尿样及空白尿样1 mL于10 mL比色管中 再加9 mL缓冲 溶液 摇匀 测定PS2RTP强度 3 3 3 尿样中CF排出速率的测定 首先 对受试者所饮茶叶中CF的含量进行测定 结果为3 28 则受试者所饮6 g茶叶中的CF摄入量为176 8 mg 由回归方程 lg IP 0 77lgC 5 61 求得尿中CF尿 图2 咖啡因尿药排出速率 Fig 2 Excretion velocity of caffeine in urine 药浓度 然后乘尿样体积及稀释倍数即为该段时间 的药物排出量 用不同时间的尿药排出量 XU 计 算各采样间隔内 t 尿药平均排出速率 结果见表 2 用 XU t对采样间隔的中点时间t作CF尿药 排出速率图 见图2 从表中数据可见 甲 乙两人尿中CF排出情况 基本一致 即茶叶中CF对不同受试者的作用基本一 致 由图表还可以看出 茶叶中CF在尿中的排出速 率曲线呈偏正态分布 即开始时排出快 随后排出速 率变小 最大尿药浓度出现的时间为1 2 h 24 h后 基本排泄完毕 0 5 h时药物含量已可检出 甲 乙在 6 h累积排泄率为44 23 这表明CF在机体内的留 存时间较大多数兴奋物质留存时间长 此结果与前人研究结果一致 饮用一杯咖啡5 h后 仍然有一半 的CF存在于机体的血循环中 同时 这也充分说明了CF能和茶多酚形成茶乳酪 茶乳酪在小肠的偏碱 性条件下缓慢溶解 即CF是缓慢释放出来的 8 因此 饮茶摄入的CF一般不表现出药用CF所导致的 心悸 失眠 头痛 耳鸣乃至惊厥等副作用 由尿药累积排泄量与总摄入量相比得出尿中累积排出率 甲 乙在24 h累积排出率分别为 64150 64 00 平均累积排出率为64 25 这从一个侧面反映出茶叶中CF经人体生理过程作用 后 有64 25 的CF分子由原样从尿中排出 其余35 左右经其它方式排泄或被人体吸收 代谢了 表2 两名受试者尿药排出速率数据 M Ai Ai Table 2 The data of excretion velocity of two volunteers M Ai Ai 集尿时间 Collecting time h 排出量 Excretion quantum 甲 a 乙 b 平均排出量A Average excretion mg 平均排出速率 Average velocity mg h M 0 5 3 78 3 67 3 725 7 45 3 28 1 014 7715 3415 05515 09913 26 2 017 6917 7217 70517 70515 59 3 011 9210 9811 4511 4510 08 4 010 6810 7510 71510 7159 43 6 019 4919 6419 5659 78517 22 8 014 8514 7214 7857 3913 01 10 010 2410 1610 205 108 98 12 05 345 625 482 744 82 24 05 284 564 920 414 33 0 24114 04113 16113 6 012 分 析 化 学第31卷 References 1 Department of Chemistry Beijing University Compile 北京大学化学系 Experiment of Organic Chemistry 有机化学实验 Beijing 北京 Peking University Press 北京大学出版社 1990 252 2 Yan Hongde 严鸿德 Wang Dongfeng 汪东风 Edited Deep Process Technology of Tea 茶叶深加工技术 Beijing 北京 China Light Industry Press 中国轻工业出版社 1999 73 74 3 Nyrki A Biollaz J Kessslring U W Decosterd L A J Chromatogr B Biomed Sci Appl 2001 755 122 73 84 4 Bendriss E K Markoglou N Wainer I W J Chromatogr B Biomed Sci Appl 2000 746 2 331 338 5 Suyatna F D Wiria M S Setiawati E Rosalina L Tamin W Asia Pac J Harmacol 2000 14 3 61 66 6 Li Jianqing 李建晴 Feng Xiaohua 冯小花 Dong Chuan 董 川 Chinese J Anal Chem 分析化学 2001 29 8 930 932 7 Yu Lajia 于腊佳 Yu Xinsheng 于新生 Xiamen University Transaction 厦门大学学报 自然科学版 1992 31 3 286 290 8 Yan Shouhe 严守和 Biochemistry of Instant Tea 速溶茶生物化学 Beijing 北京 Peking University Press 北京大学出版 社 1990 Determination of Caffeine Metabolizing in Vivo by Paper Substrate Room Temperature Phosphorescence Wei Yanli Yao Jianguo Li Jianqing Dong Chuan3 College of Chemistry and Chemical Engineering Shanxi University Taiyuan030006 Abstract A method of room temperature phosphorescence PS2RTP is proposed to determine caffeine