Development of Analysis Method of Caffeine and Content Survey in Commercial Foods by HPLC

HPLC를 이용한 카페인의 분석법 개발 및 시판 식품중 함유량 조사

A simple and practical method for determination of caffeine in foods was developed. The analysis of caffeine was performed by reverse phase high performance liquid chromatography using a ${\mu}-Bondapak\;C_{18}$ column at isocratic condition with methanol-acetic acid-water(20 : 1 : 79) on UV detector at 280 nm. The clean-up and extraction of caffeine in samples were based on a simple pretreatment using a Sep-Pak $C_{18}$ cartridge. Recovery rates obtained with this method for cider, candy, cookie, milk, ice cream and persimmon leaf tea were 99.23%, 99.50%, 99.17%, 99.37%, 98.93% and 99.10% respectively. And the detection limit of caffeine was $0.1\;{\mu}g/mL$. With this method, the range of caffeine contents extracted from coffee, green tea, black tea, Oolong tea(tea bag), soft drinks, ice cream, milk and commercial confectionery were $3.38{\sim}37.50\;mg/g,\;16.30{\sim}26.10\;mg/g,\;10.80{\sim}16.65\;mg/g,\;11.25\;mg/g,\;0.06{\sim}0.11\;mg/g,\;0.04{\sim}0.44\;mg/g,\;0.04{\sim}0.39\;mg/g\;and\;0.10{\sim}1.80\;mg/g$, respectively. But caffeine was not detected in the other tea such as Acanthopanax sessiliflorum tea, Angelica gigas tea, Angelica tea, Arrow root tea, Duchu'ng tea, Dunggulle tea, Ganoerma lucidum tea, Ginger tea powder, Persimmon leaf tea, Ssanghwa tea and Cocoa mix powder.

식품중 분석법에 대한 공정 시험법이 확립되어 있지 않은 카페인에 대해 우리 실정에 적용 가능한 시험방법을 개발, 확립함과 동시에 확립된 시험방법을 토대로 우리나라 국민들의 카페인 식이섭취 실태파악의 기초자료로 활용하고자 식품중의 카페인 함량을 측정하였다. 카페인 정량은 Sep-pak $C_{18}$ cartridge를 이용한 간단한 전처리를 통해 효과적으로 불순물을 제거한 후 메틸알콜-초산-물(20 : 1 : 79)을 이동상으로 하고 ${\mu}-Bondapak\;C_{18}$ 칼럼을 사용하여 파장 280 nm에서 고속 액체크로마토그라피분석을 행하였다. 동 조작조건에서 조사대상 식품군 별인 다류, 아이스크림, 가공유류, 과자류 중 카페인 무함유 식품인 감잎차, 바닐라아이스크림, 우유, 쿠키, 캔디, 사이다를 대상으로 회수율을 검토한 결과는 각각 99.10%, 98.93%, 99.37%, 99.17%, 99.50% 및 99.23%이었고 검출 한계는 $0.1\;{\mu}g/mL$였다. 또한 시중에 유통되고 있는 다류 15종 82품목, 아이스크림 1종 4품목, 가공유류 1종 2품목, 과자류 4종 13품목 및 청량음료 1종 13품목 등 총 22종 114품목을 조사대상 식품으로 하여 식품의 카페인 함량을 분석한 결과는 다음과 같다. 커피중 자판기용커피는 37.50 mg/g, 원두커피는 12.24 mg/g, 인스탄트커피는 19.74 mg/g, 탈카페인 커피는 3.38 mg/g이었으며, 녹차는 leaves(common grade)가 26.10 mg/g, leaves(crude)는 17.00 mg/g, tea bag은 16.30 mg/g이었고, 홍차는 분말에서 16.65 mg/g, tea bag은 10.80 mg/g이었다. 우롱차는 tea bag에서 11.25 mg/g이었으며, 코코아차, 기타 다류인 오가피차, 당귀차 칡차, 두충차, 둥굴레차, 영지차, 생강차, 명일엽차, 감잎차 및 쌍화차 등에서는 검출되지 않았다. 캔음료 중 캔커피 $0.18{\sim}0.75\;mg/g$, 캔녹차 0.11mg/g, 캔우롱차 0.06mg/g, 콜라 $0.06{\sim}0.11\;mg/g$이었으며, 아이스크림 중 커피 아이스크림 $0.05{\sim}0.44\;mg/g$ 초콜릿 아이스크림 $0.04{\sim}0.29\;mg/g$이었고, 가공유류중 저지방 커피우유 0.39 mg/g 및 초콜릿우유 0.04 mg/g이었다. 과자류중 초콜릿함유 과자류는 0.40mg/g 및 비스킷 $0.18{\sim}0.30\;mg/g$이었으며, 초콜릿과 캔디는 각각 $0.40{\sim}1.80\;mg/g$과 $0.10{\sim}0.47\;mg/g$이었다. 이상의 결과로서 본 시험법은 간단하고 신속하게 다량의 시료를 처리할 수 있는 분석방법으로서 식품중 공정시험법으로 적용할 수 있으며, 또한 본 분석결과를 토대로 우리나라 국민들의 카페인 식이 섭취 실태파악에 기초자료로서 활용이 기대된다.