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Mid-Infrared Photothermal Spectroscopy for the Detection of Caffeine in Beverages.

飲料中のカフェイン検出のための赤外光熱分光法 (機械翻訳の邦題)

Sensors (Basel, Switzerland)2024Ricchiuti G, Riedlsperger L, Dabrowska A, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト
出版年
2024
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

本研究では、飲料中のカフェイン分析の代替手法として、量子カスケードレーザーとマッハツェンダー干渉計を用いた中赤外光熱分光法を提案した。コーヒー、紅茶、エナジードリンク中のカフェインを検出し、ガスクロマトグラフィーおよびフーリエ変換赤外分光法と比較した。カフェイン標準液(0.1〜2.5 mg mL-1)で校正した結果、定量結果はガスクロマトグラフィーと一致し、検出限界は研究用フーリエ変換赤外分光計に匹敵した。本手法は、高速で高感度、非破壊、消耗品不要、小型化の可能性を有する代替技術を提供する。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Caffeine is the most widely consumed stimulant and is the subject of significant ongoing research and discussions due to its impact on human health. The industry's need to comply with country-specific food and beverage regulations underscores the importance of monitoring caffeine levels in commercial products. In this study, we propose an alternative technique for caffeine analysis that relies on mid-infrared laser-based photothermal spectroscopy (PTS). PTS exploits the high-power output of the quantum cascade laser (QCL) sources to enhance the sensitivity of the mid-IR measurement. The laser-induced thermal gradient in the sample scales with the analytes' absorption coefficient and concentration, thus allowing for both qualitative and quantitative assessment. We evaluated the performance of our experimental PTS spectrometer, incorporating a tunable QCL and a Mach-Zehnder interferometer, for detecting caffeine in coffee, black tea, and an energy drink. We calibrated the setup with caffeine standards (0.1-2.5 mg mL-1) and we benchmarked the setup's capabilities against gas chromatography (GC) and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Quantitative results aligned with GC analysis, and limits of detection matched the research-grade FTIR spectrometer, indicating an excellent performance of our custom-made instrument. This method offers an alternative to established techniques, providing a platform for fast, sensitive, and non-destructive analysis without consumables as well as with high potential for miniaturization.

MeSH

BeveragesCaffeineHumansLasers, SemiconductorSpectrophotometry, InfraredSpectroscopy, Fourier Transform Infrared

DOI 10.3390/s24061974

PMID 38544236

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