咖啡因含量检测实验及饮用指南

我们之前已经深入探讨了咖啡因对睡眠的影响。然而，咖啡作为现代生活中最常见的饮品之一，许多人仍然难以完全戒除。那么，究竟在日常生活中，我们该如何选择咖啡，并合理饮用呢？我们希望从更全面的角度，给出一个直白且实用的答案。

还有一个重要原因：排除咖啡因对睡眠的影响，咖啡本身是一种有益的长寿饮品；绿茶等中国茶类也是同理。咖啡富含多种有益成分，尤其是多酚（如绿原酸）。这些成分对抗炎症、调节代谢和肠道菌群等方面有显著的健康益处，特别是浅烘焙工艺能更好地保留这些活性物质（我们会在后续单独分享多酚的作用机制）。

如果一种人们广泛喜爱的饮品，同时还能对健康和长寿产生长期积极作用，那无疑是最理想的选择。这也是为什么我们决定深入了解低因咖啡（DeCaf），为大家提供更全面的介绍。

一、咖啡因实验设计与概览

基于近期的睡眠研究，Prime Lab 调研了工业界主流的低因（脱咖啡因）制备工艺，并对常见市售咖啡的咖啡因含量进行了横向对比，尝试给出一套尽量不影响入睡的“科学喝咖啡”策略。

实验方案及基本原则如下：

• 咖啡采用1:18 粉水比，95℃ 热水冲泡，萃取获得473mL 咖啡液作标准杯；绿茶、红茶、乌龙茶、普洱茶选用5 g 干茶 100℃ 水泡制 10min得到的500 mL为标准杯；测定上述饮品标准杯咖啡因含量。

• 以快代谢基因表型 3 h 咖啡因半衰期进行计算；夜间23:00入睡前血液咖啡因浓度需要≤0.5 微克/毫升；225 mg 咖啡因摄入后血液咖啡因达到 6 微克/毫升；计算得到各类咖啡及茶水每天一个标准杯及两个标准杯的饮用时间安排。

实验结果总结如下：

• 各款饮品咖啡因含量以星巴克普通热美式为基线，按比例体现。例如，星巴克热拿铁咖啡因含量绝对值为 150 mg，为常规热美式的 66.67%。

• 对于两款低因咖啡，由于其饮用后对血液咖啡因提升不大（小于 0.5 微克/毫升），因此理论上夜晚饮用也不会影响睡眠。但考虑到个体差异性及大部分人日常饮用习惯，饮用一杯的最晚时刻统一建议傍晚 17:30 前，即为晚饭前后。绿茶、红茶、乌龙茶则是通过计算后，得出一杯标准杯饮用最晚时间为傍晚 17:30 前。

• 表格中最后一列表示为一天饮用两杯标准杯咖啡/茶水时，每一杯的建议饮用时刻。例如，星巴克热美式第一杯应在早上 8 点饮用，第二杯应在上午 10 点前饮用。

二、咖啡因脱取方法

三、常见咖啡品牌的低因咖啡选择了什么脱咖工艺？

Starbucks：

• 官网披露信息以溶剂法为主（二氯甲烷 Direct Contact 溶剂法）；

• 约为常规 Espresso 的 3% - 4% 左右。

Kimbo：

• 英国品牌Kimbo官方回复其品牌低因咖啡采用超临界CO₂法萃取，其为超临界CO₂法低因咖啡代表；

• 小于品牌常规咖啡的0.1%（是的，你没看错，效果就是这么好）。

下方附录为 Lab 本次咖啡因检测实验及相关原理的详细介绍，感兴趣的朋友可以继续深入阅读。

实验附录及原理介绍：

一）脱咖啡因工艺原理

不同工艺间的核心原理：脱咖啡因通常发生在生豆阶段。先用蒸汽/热水让豆子吸水膨胀、孔隙打开，使咖啡因更容易从细胞结构中扩散/溶出，随后进入选择性去咖啡因的主步骤，常见工艺路径如下：

A. 溶剂法¹

• 核心思路：先用热蒸汽生豆（green coffee beans）让孔隙张开，再用溶剂把咖啡因选择性带走。
• Direct（直接接触）：生豆先蒸，再反复用溶剂（常用二氯甲烷 methylene chloride, MC 或乙酸乙酯 ethyl acetate, EA）冲洗/浸洗以萃取咖啡因，随后再蒸/干燥以去除残留溶剂。其中，二氯甲烷被认为对咖啡因有较强选择性，能够尽量减少一起被带走的风味物质。
• Indirect solvent（间接溶剂法）：先用热水把咖啡因+风味可溶物浸到水相（绿咖啡浸出液），再用溶剂处理水相把咖啡因移除，把去咖啡因后的浸出液重新与豆接触，让风味组分回到豆子里。

B. 水法（水+活性炭过滤，如 Swiss Water / Mountain Water 法）

用水相扩散+浓度梯度把咖啡因从豆中迁移到不同的矿物质水中，同时用活性炭等吸附介质把水中的咖啡因抓走，再循环使用这份绿咖啡浸出液（GCE），以最大化保留风味可溶物，与间接溶剂法相似^2,3。

C. 超临界 CO₂ 法（Supercritical CO₂）

在高压高温下让 CO₂ 处于超临界状态，成为对咖啡因具有选择性溶解能力的溶剂，萃取后通过减压或吸附等方式分离咖啡因，并可循环使用 CO₂。

有研究用压力摆动的超临界 CO₂ 萃取，在特定条件下报告接近 100% 脱咖并减少 CO₂ 用量⁴。

二）咖啡因检测方法

1. 中国 GB 5009.139—2014⁵

适用范围：可乐型饮料、咖啡/茶及其固体与液体制品。

核心原理：样品经脱气/水提取，并用氧化镁净化；含乳样品用三氯乙酸沉淀蛋白；随后用 C18 色谱柱分离、紫外检测器 272 nm 检测，采用外标法定量。

2. 国际标准 ISO 20481:2008⁶

同样是 HPLC（通常为反相 C18 + UV 检测），与 中国 GB 本质差异不大。

三）PrimeLab 咖啡因含量大测评实验

低因咖啡浓缩液粉水比为 1:5，以 Grande 大杯为例，取用 3 份浓缩液即 135 mL 浓缩液，加入 338 mL 热水即可获得一杯大杯低因热美式。

根据比例计算可，一杯大杯低因热美式中实际所使用粉量为 27 g。

于门店购买 Grande 低因萃取热美式，灌装至洁净矿泉水瓶后寄至机构检测。

约 19 g 咖啡粉+ 473 g 95℃ 热水手冲

自然冷却至室温，灌装至洁净矿泉瓶，密封后寄送至检测机构，委托第三方检测机构检测。

1-D 咖啡因浓度为 26.3 mg/kg，对标 19.3 g 豆，473.8 mL 水，粉水比 1：25。

则，473 mL中含有 12.46 mg 咖啡因，每 g 的 1-D 咖啡豆对应咖啡因含量为 0.65 mg；

2-N 咖啡因浓度为 477 mg/kg，对标 19.2 g 豆，473.3 mL 水，粉水比 1：25。

则，473 mL 中含有 225.76 mg 咖啡因，每 g 的2-N 咖啡豆对应咖啡因含量为 11.76 mg；

3-S 咖啡因浓度为 21.6 mg/kg，对标 27 g 豆，473 mL 水，粉水比 1：18。

则，473 mL 中含有 10.22 mg 咖啡因，每 g 的 3-S 咖啡豆对应咖啡因含量为 0.38 mg。

其中，星巴克所选低因豆每克咖啡因含量约为 Kimbo 低因豆的 58%, Lab 常规咖啡豆每克含量是 Kimbo 低因豆的 18 倍，是星巴克低因豆的 22 倍。

拉齐 1:18 粉水比进行比较：

Kimbo 低因：473 mL 水 + 27 g 豆，含 17.55 mg 咖啡因；

Lab 常规咖啡：473 mL 水 + 27 g 豆，含 317.52 mg 咖啡因；

星巴克低因：473 mL 水 + 27 g 豆，含 10.22 mg 咖啡因。

4. 星巴克普通咖啡中咖啡因含量

根据星巴克官网披露的数据，一杯 Grande 标准热美式中含有 225 mg 咖啡因，一杯 Grande 标准热拿铁中含有 150 mg 咖啡因。

From Starbucks.com

四）如何“科学按时”摄入咖啡因？

按咖啡因代谢文章中标准，快代谢基因表型 3 h 咖啡因半衰期；夜间 23:00 入睡前血液咖啡因浓度需要 ≤0.5 微克/毫升；225 mg 咖啡因摄入后血液咖啡因达到 6 微克/毫升；由此可计算出上述三种咖啡的适宜饮用时刻，即为：

一杯 GrandeKimbo 低因 17.55 mg 血液换算浓度 =  0.468 µg/mL（已 ≤0.5）；

一杯 Grande星巴克低因 10.22 mg 血液换算浓度 =  0.273 µg/mL（已 ≤0.5）。

因此，两款低因咖啡晚饭前后（考虑到个体差异）饮用基本上是安全的。

一杯 Grande Lab 常规热美式（317.52 mg） 最晚约中午 10:45 前饮用；

一杯 Grande 星巴克标准热美式（225 mg）需要在中午 12:15 前饮用；

一杯 Grande 星巴克标准热拿铁（150 mg）需要在下午 14:00 前饮用。

按等比例放大计算得到：绿茶、红茶、乌龙茶中（5 g 茶叶 100℃ 水泡制得到的 500 mL 茶水）咖啡因含量低于 100 mg，傍晚 17 点前饮用不会对入睡产生影响（普洱茶例外，约 100 mg，需在下午 15 点 45 分前饮用）。