TWI758757B - 電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法及其電化學檢測系統 - Google Patents

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本發明提供一種電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法及其電化學檢測系統，該方法用於檢測一待檢測樣品綠原酸及咖啡因的濃度，包含步驟a以及步驟b。步驟a：將一待檢測樣品與一檢測套組混合，形成一混合溶液以增加導電度並降低量測雜訊；步驟b：混合溶液滴入一電極試片，並藉由電化學伏安法對電極試片於一第一電位區段以及一第二電位區段進行電流峰值的偵測，以獲得綠原酸及咖啡因的濃度，本發明電化學檢測系統具有一檢測裝置能配合前述檢測方法之進行；藉此，本發明簡化檢測流程，並能達成同時檢測綠原酸及咖啡因之濃度的功效。

Description

電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法及其電化學檢測系統
本發明係關於一種檢測技術，尤指一種電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法及其電化學檢測系統。
目前市售的飲料中通常含有茶類以及咖啡成分，茶類與咖啡中的咖啡因能刺激腦部中樞神經，讓飲用者產生亢奮，達到提神及解除疲勞的效果，且咖啡中更含有綠原酸的組成，綠原酸在醫學文獻中記載具有抗氧化、抗發炎、輔助防癌等特性，有助於提升人體新陳代謝的功效。
一般檢測飲料中咖啡因的含量之方式，如大陸發明專利公開號CN102539612A，係利用高效液相層析法(HPLC)檢測瓜拉那果粉中天然咖啡因的含量，其中，高效液相層析法(HPLC)的檢測過程，待檢測樣品需進行不同色譜柱的純化處理，以分離咖啡因的含量，最後藉由光學檢測器獲得對應於咖啡因的峰信號。
然而，習知高效液相層析法(HPLC)的檢測流程需嚴格純化，使得待檢測樣品反覆通過色譜柱，造成檢測速度及效率無法有效提升；除此之外，高效液相層析法(HPLC)設備成本昂貴，且色譜柱皆屬於經常性淘汰的耗材，因此檢測完畢的色譜柱無法重複利用，進而提高檢測的成本負擔。
本案之主要目的，在於解決習知檢測流程繁複，造成檢測速度及效率無法有效提升。
為達到上述目的，本發明提供一種電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其用於檢測一待檢測樣品綠原酸及咖啡因的濃度，方法包含步驟a以及步驟b。步驟a：將一待檢測樣品與一檢測套組混合，形成一混合溶液以增加導電度並降低量測雜訊；步驟b：混合溶液滴入一電極試片，並藉由電化學伏安法對電極試片於一第一電位區段以及一第二電位區段進行電流峰值的偵測，以獲得綠原酸及咖啡因的濃度。
本發明另一實施例提供一種綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其包含一電極試片以及一檢測裝置。電極試片具有一用於裝載一混合溶液之滴定檢測部，該電極試片更具有一工作電極及一對電極，工作電極與對電極分別連接於滴定檢測部；檢測裝置包含有以及一供電極試片電連結的檢測連結部、一中央處理單元以及一耦接中央處理單元之電化學處理單元，電化學處理單元連接於工作電極與對電極，並利用電化學伏安法對電極試片施加電壓，針對一第一電位區段以及一第二電位區段進行電流峰值的偵測，以獲得綠原酸及咖啡因的濃度。
藉此，本發明簡化檢測流程，藉由待檢測樣品與檢測套組混合，以增加導電度並降低量測雜訊，並能提高檢測分析的準確性，而且，本發明藉由電化學伏安法進行微量檢測，以節省調配混合溶液的成本，並能達成同時檢測綠原酸及咖啡因之濃度的功效。
請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統100，其包含一電極試片10以及一檢測裝置20。
電極試片10，其具有一用於裝載一混合溶液之滴定檢測部11，其中，滴定檢測部11設於電極試片10之一端，且滴定檢測部11能裝載0.1毫升至1毫升的混合溶液，電極試片10更具有一工作電極12及一對電極13，工作電極12與對電極13分別設於電極試片10之另一端，且工作電極12與對電極13各別連接於滴定檢測部11，在一較佳實施例中，電極試片10更具有一連接滴定檢測部11之參考電極14，參考電極14遠離對電極13設置於工作電極12之一側，使工作電極12位於對電極13與參考電極14間。
檢測裝置20，包含有一供電極試片10電連結的檢測連結部21、一中央處理單元22以及一耦接中央處理單元22之電化學處理單元23，在一較佳實施例中，電極試片10插入於檢測連結部21，使電化學處理單元23連接於電極試片10之工作電極12與對電極13，此時電化學處理單元23利用電化學伏安法對電極試片10施加電壓，針對一第一電位區段S1以及一第二電位區段S2進行電流峰值的偵測，以獲得綠原酸及咖啡因的濃度。
進一步說明，請配合圖3所示，第一電位區段S1的電流峰值對應於綠原酸的含量，且第一電位區段S1介於200毫伏至400毫伏，第二電位區段S2的電流峰值對應於咖啡因的含量，且第二電位區段S2介於1100毫伏至1300毫伏，其中，第一電位區段S1與第二電位區段S2相差介於700毫伏至1100毫伏，在一較佳實施例中，第一電位區段S1與第二電位區段S2相差介於850毫伏至950毫伏。
在一較佳實施例中，請配合圖2所示，檢測裝置20更設有一標準資料庫24以及一濃度判斷單元25，標準資料庫24與濃度判斷單元25分別耦接中央處理單元22，標準資料庫24建立有一對應於綠原酸的第一標準電位資料A，舉例如圖4所示，以及一對應於咖啡因的第二標準電位資料B，舉例如圖5所示，濃度判斷單元25接收電化學處理單元23所檢測的第一電位區段S1與第二電位區段S2之電流峰值，並與標準資料庫24進行第一標準電位資料A以及第二標準電位資料B的比對，取得一對應於綠原酸之第一濃度資料，以及一對應於咖啡因之第二濃度資料。
更進一步的說明，第一標準電位資料A的建立方法係透過已知的綠原酸濃度進行對應電流的資料建立，以取得如圖4之比對線段；另一方面，第二標準電位資料B的建立方法係透過已知的咖啡因濃度進行對應電流的資料建立，以取得如圖5之比對線段。
在一較佳實施例中，檢測裝置20更設有一通訊單元26以及一儲存單元27，通訊單元26與儲存單元27分別耦接中央處理單元22，通訊單元26更耦接一數位終端機30，用於傳輸綠原酸及咖啡因的第一濃度資料及第二濃度資料，並透過數位終端機30顯示，儲存單元27用於選擇儲存檢測結果之濃度資料；進一步說明，在本實施例中，數位終端機30係為智慧型行動裝置，通訊單元26與數位終端機30彼此藍芽連結，使通訊單元26能將綠原酸及咖啡因的濃度資料無線傳輸至數位終端機30顯示，且數位終端機30能無線控制檢測裝置20執行檢測，在一些實施例中，數位終端機30為檢測裝置20的顯示介面，能提供使用者觸控操作。
請參見圖6及圖7所示，如上述系統實施例之外，本發明之一項實施例提供一種電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其用於檢測一待檢測樣品之綠原酸及咖啡因的濃度，電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法包含下列步驟：
步驟a：將一待檢測樣品與一檢測套組混合，形成前述混合溶液以增加導電度並降低量測雜訊，其中，待檢測樣品可為咖啡飲料、能量飲料、果汁以及茶飲料等其他需要進行綠原酸或咖啡因濃度的物品，於本實施例中，檢測套組包含有一稀釋試劑與一導電試劑，稀釋試劑可為水、鹽水、硫酸、鹽酸、草酸及醋酸等，導電試劑可為鹽水、硫酸、鹽酸、草酸及醋酸等，本實施例待檢測樣品係為黑咖啡。
進一步說明，請參見圖7所示，步驟a更包含有步驟a1以及步驟a2。
步驟a1：將待檢測樣品與稀釋試劑混合，以取得一稀釋溶液，其中，本實施例稀釋試劑係為水，取0.1毫升的待檢測樣品與0.9毫升的稀釋試劑混合成稀釋溶液，以降低待檢測樣品的雜訊含量。
步驟a2：將稀釋溶液與導電試劑混合，以取得混合溶液，其中， 取0.9毫升的稀釋溶液加入導電試劑形成混合溶液，用於增加稀釋溶液之導電度。
更進一步說明，若已知待檢測樣品為特定種類如咖啡或能量飲料後，即代表可進一步的確定其所需要稀釋及導電的試劑濃度，因此該檢測套組也可以是已完成混合試劑調配的單一試劑，只要將待檢測樣品直接與檢測套組進行混合完成步驟a，即可進行後續步驟。
步驟b：混合溶液滴入電極試片10，並藉由電化學伏安法對電極試片10於第一電位區段S1以及第二電位區段S2進行電流峰值的偵測(如圖3所示)，以獲得綠原酸及咖啡因的濃度；進一步說明，本實施例取0.2毫升至0.3毫升的混合溶液滴入至電極試片10之滴定檢測部11，並藉由前述檢測裝置20進行分析混合溶液之綠原酸及咖啡因的濃度；藉此，本發明簡化檢測流程，藉由待檢測樣品與檢測套組混合，以增加導電度並降低量測雜訊，並能提高檢測分析的準確性，而且，本發明藉由電化學伏安法進行微量檢測，以節省調配混合溶液的成本，並能達成同時檢測綠原酸及咖啡因之濃度的功效。
此外，本發明電化學處理單元23的電化學伏安法為線性伏安法或脈衝伏安法，且電化學處理單元23利用電化學伏安法之檢測時間小於5分鐘，更佳的，可小於30秒，在一較佳實施例中，電化學處理單元23之電化學伏安法係為脈衝伏安法，且電化學處理單元23之檢測時間介於10至20秒，其中，脈衝伏安法在短時間快速充電，避免雜訊的產生以提升分析靈敏度，達到優化檢測效率的功效。
藉此，本發明具有下列功效：
1.本發明簡化檢測流程，藉由待檢測樣品與檢測套組混合，以增加導電度並降低量測雜訊，並能提高檢測分析的準確性。
2.本發明檢測裝置20之電化學處理單元23藉由電化學伏安法能大幅縮短檢測時間，並能避免雜訊的產生以提升分析靈敏度，達到優化檢測效率的功效。
3.本發明檢測裝置20體積小且便於攜帶，檢測過程將電極試片10連結於檢測裝置20即能迅速檢測綠原酸及咖啡因之濃度，大幅降低檢測環境的需求、檢測時間以及檢測成本。
4.本發明藉由電化學伏安法進行微量檢測，以節省調配混合溶液的成本，並能達成同時檢測綠原酸及咖啡因之濃度的功效。
以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。
100:電化學檢測系統 10:電極試片 11:滴定檢測部 12:工作電極 13:對電極 14:參考電極 20:檢測裝置 21:檢測連結部 22:中央處理單元 23:電化學處理單元 24:標準資料庫 25:濃度判斷單元 26:通訊單元 27:儲存單元 30:數位終端機 S1:第一電位區段 S2:第二電位區段 A:第一標準電位資料 B:第二標準電位資料 a:步驟 a1:步驟 a2:步驟 b:步驟
圖1係為本發明實施例之系統架構圖。 圖2係為本發明實施例之功能方塊圖。 圖3係為本發明實施例之測試曲線圖。 圖4係為本發明實施例咖啡因之標準曲線圖。 圖5係為本發明實施例綠原酸之標準曲線圖。 圖6係為本發明實施例之步驟流程圖。 圖7係為本發明實施例之流程示意圖。
a:步驟 b:步驟

Claims (12)

  1. 一種電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其用於檢測一待檢測樣品綠原酸及咖啡因的濃度，該方法包含下列步驟：步驟a：將一待檢測樣品與一檢測套組混合，形成一混合溶液以增加導電度並降低量測雜訊；以及步驟b：該混合溶液滴入一電極試片，該電極試片包含有單一的一工作電極以及一對電極，並藉由電化學伏安法對該電極試片於一第一電位區段以及一第二電位區段同時進行電流峰值的偵測，以在一整段連續的波形中由一電流峰值判斷綠原酸的濃度，而另一電流峰值判斷咖啡因的濃度。
  2. 如請求項1所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，該檢測套組包含有一稀釋試劑與一導電試劑，該步驟a包含有以下步驟：步驟a1：將該待檢測樣品與一稀釋試劑混合，以取得一稀釋溶液；步驟a2：將該稀釋溶液與一導電試劑混合，以取得該混合溶液。
  3. 如請求項2所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，該稀釋試劑係選自於由，為稀釋試劑可為水、鹽水、硫酸、鹽酸、醋酸及草酸所組成之群組；該導電試劑係選自於由鹽水、硫酸、鹽酸、醋酸及草酸所組成之群組。
  4. 如請求項2所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，在該步驟a1中，該待檢測樣品的體積為0.1毫升至1毫升。
  5. 如請求項1所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，在該步驟b中，電化學伏安法為線性伏安法或脈衝伏安法，該第一電位區段介於200 毫伏至400毫伏，該第二電位區段介於1100毫伏至1300毫伏，且該第一電位區段與該第二電位區段相差介於700毫伏至1100毫伏。
  6. 如請求項5所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，該第一電位區段與該第二電位區段相差介於850毫伏至950毫伏。
  7. 如請求項1所述之電化學檢測綠原酸及咖啡因的方法，其中，該步驟b中，取用0.1毫升至1毫升的該混合溶液滴入該電極試片，且電化學伏安法之檢測時間小於5分鐘，藉此獲得對應於綠原酸之該第一電位區段的電流峰值，以及對應於咖啡因之該第二電位區段的電流峰值。
  8. 一種綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其包含：一電極試片，其具有一用於裝載一混合溶液之滴定檢測部，該電極試片更具有單一的一工作電極及一對電極，該工作電極與該對電極分別連接於該滴定檢測部；以及一檢測裝置，包含有以及一供該電極試片電連結的檢測連結部、一中央處理單元以及一耦接該中央處理單元之電化學處理單元，該電化學處理單元連接於該工作電極與該對電極，並利用電化學伏安法對該電極試片施加電壓，針對一整段連續的波形之一第一電位區段以及一第二電位區段進行電流峰值的偵測，以同時獲得綠原酸及咖啡因的濃度。
  9. 如請求項8所述之綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其中，該電化學處理單元之電化學伏安法為線性伏安法或脈衝伏安法，該電化學處理單元利用電化學伏安法之檢測時間小於30秒。
  10. 如請求項8所述之綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其中，該滴定檢測部能裝載0.1毫升至1毫升的該混合溶液。
  11. 如請求項8所述之綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其中，該檢測裝置更設有一標準資料庫以及一濃度判斷單元，該標準資料庫與該濃度判斷單元分別耦接該中央處理單元，該標準資料庫建立有一對應於綠原酸的第一標準電位資料，以及一對應於咖啡因的第二標準電位資料，該濃度判斷單元接收該第一電位區段與該第二電位區段之電流峰值，並與該標準資料庫進行該第一標準電位資料以及該第二標準電位資料的比對，取得一對應於綠原酸之第一濃度資料，以及一對應於咖啡因之第二濃度資料。
  12. 如請求項11所述之綠原酸及咖啡因的電化學檢測系統，其中，該檢測裝置更設有一通訊單元，該通訊單元耦接一數位終端機，該通訊單元用於傳輸綠原酸及咖啡因的濃度資料，並透過該數位終端機顯示。
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