從茶葉中提取咖啡因的方法技術(shù)研究

摘要：這次實(shí)驗(yàn)的主要目的是將咖啡因從茶葉中提取出來，并探討實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。茶葉中主要含有大量的纖維素，其中咖啡因的含量大概在4%，還含有少量的單寧酸、色素及蛋白質(zhì)等。單寧酸也被稱為鞣酸。在實(shí)驗(yàn)室里將咖啡因從茶葉中提取出，我們通常采用索氏提取—升華法，用95%乙醇和碳酸鈣，并加入適當(dāng)?shù)奶妓徕c，最后得到咖啡因。

關(guān)鍵詞：茶葉;咖啡因;提取

Abstract： The purpose of this experiment is to extract caffeine from tea leaves and discuss the problems encountered during the experiment. Tea contains a large amount of cellulose， which contains about 4% caffeine. It also contains a small amount of tannin， pigment and protein. Tannin is also called tannic acid. Caffeine is extracted from tea leaves in the laboratory using the Soxhlet extraction-sublimation method， using 95% ethanol and calcium carbonate， and appropriate sodium carbonate is added to make caffeine.

Key words： tea; caffeine; extraction

茶樹是一種雙子葉植物，茶葉的原產(chǎn)地在中國(guó)。茶葉中的生物堿主要包括咖啡因、可可豆堿和茶堿，其中咖啡因含量為3%～5%，是醫(yī)用咖啡因的重要來源[1]?？Х纫虻娜埸c(diǎn)在 238 ℃，能溶于氯仿、丙酮、乙醇和水[2]?？Х纫虼嬖谟诳Х榷?、可可、茶葉和某些植物中，是生物堿之一。咖啡堿是咖啡因的另一個(gè)稱法，咖啡因?qū)儆谌鯄A性化合物，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。適當(dāng)?shù)臄z入咖啡因可以有效的幫助大腦減輕疲勞，使思路清晰，從而可以更加集中精力去工作。但是過度攝入咖啡因會(huì)導(dǎo)致失眠多慮、心跳不規(guī)律、上癮，甚至嚴(yán)重的話會(huì)對(duì)生命安全造成威脅。咖啡因有提神的功效，可以緩解疲勞感和感冒時(shí)感冒藥中對(duì)乙酰氨基酚引起的嗜睡感。還可以治療一些頭痛，是止痛片阿司匹林等藥物的組成之一。

1 實(shí)驗(yàn)原理

從茶葉中提取咖啡因，是使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑（乙醇等）在索氏提取器中連續(xù)抽取，再濃縮得到粗咖啡因。進(jìn)一步利用升華法提純。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要儀器和試劑

儀器：索氏提取器、圓底燒瓶（150ml）、玻璃棒、蒸發(fā)皿、玻璃漏斗、電子調(diào)溫電熱套、電子天平、蒸餾裝置

試劑：綠茶葉（10.0g）、95%乙醇（100ml）、生石灰粉（3g）、沸石（適量）

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 如下圖安裝索氏提取器

2.2.2 取10.0g茶葉粉末放入索氏提取器中，在圓底燒瓶?jī)?nèi)放入適量沸石，從索氏提取器上方加入120ml乙醇溶液，進(jìn)行第一次虹吸，并開始加熱回流。虹吸提取8次，并伴隨著顏色變化，當(dāng)冷凝管第八次虹吸完成后，停止加熱。將燒瓶?jī)?nèi)的綠色液體進(jìn)行蒸餾，待燒瓶?jī)?nèi)剩下10ml左右，停止加熱。殘留液趁熱倒入裝有3.0g生石灰的蒸發(fā)皿中，并用少量乙醇洗滌燒瓶，洗滌液倒入蒸發(fā)皿中。在蒸發(fā)皿內(nèi)，把樣品攪成糊狀，放到蒸汽浴上炒成干粉狀。蒸發(fā)皿上蓋一張多孔濾紙，濾紙上罩上一個(gè)塞有棉花的玻璃漏斗，加熱升華，當(dāng)有白色針狀結(jié)晶，并且不再增多時(shí)，取下濾紙，并刮下上面的咖啡因。合并稱重后測(cè)熔點(diǎn)（咖啡因的熔點(diǎn)：235.4～237.8℃）。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)品外觀：白色針狀結(jié)晶或粉末

產(chǎn)量：52mg

3 實(shí)驗(yàn)討論及結(jié)果分析

3.1 蒸發(fā)加熱時(shí)不斷攪拌，防止溶液濺出;蒸餾時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)留有少量液體，便于倒出。

3.2 蓋在蒸發(fā)皿上帶有小孔的濾紙是為了防止已經(jīng)升華的咖啡因再次落入蒸發(fā)皿中，濾紙上的小孔要確保蒸汽通過。在漏斗頸部塞入棉花，可以防止咖啡因蒸汽逸出。

3.3 在升華過程中，要嚴(yán)格控制溫度。不要急于拿下漏斗，收取產(chǎn)品時(shí)動(dòng)作要輕緩，避免造成產(chǎn)品損失。

3.4 產(chǎn)量也與茶葉的種類和品質(zhì)有關(guān)。

3.5 本次實(shí)驗(yàn)遵循了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程綠色化[3]，產(chǎn)品無污染。

4 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展與進(jìn)步，從茶葉中提取咖啡因這項(xiàng)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，也變得越來越普遍。隨著這項(xiàng)技術(shù)成熟發(fā)展，人們也開始重視綠色發(fā)展，要求實(shí)驗(yàn)方案綠色無污染和可循環(huán)利用，并且做到低成本。

本次實(shí)驗(yàn)中使用普通綠茶葉，不分析茶葉種類對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中我們要注意茶葉被碾的越碎越好，有利于物質(zhì)的溶解。加熱蒸餾過程中要注意溫度的變化，溫度過低，蒸餾時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)，影響實(shí)驗(yàn)總體效率;溫度過高，產(chǎn)物容易揮發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。所以蒸餾過程中要保持一個(gè)合適的溫度，最后要注意剩余液體的量，確保留有合適的蒸發(fā)時(shí)間，也要時(shí)刻關(guān)注蒸發(fā)時(shí)的溫度。本實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中較為簡(jiǎn)單易操作，適合作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

目前，咖啡因無論是在醫(yī)學(xué)上，還是在工業(yè)上都起著重要的作用，我們更要本著綠色化學(xué)的發(fā)展理念。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞紅. 茶葉中咖啡因的提取[J]. 化工時(shí)刊，2016，30（2）：29-32.

[2]張春曉，王文棋，蔣湘寧，等.植物基因啟動(dòng)子研究進(jìn)展[J].遺傳學(xué)報(bào)， 2004，31（ 12） ： 1455-1464.

[3]陳翠屏. 銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的探究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，28（6）：120-121.

作者簡(jiǎn)介：

徐浩晴（1999年8月——），女，漢族，安徽省亳州市人， 本科在讀，研究方向：應(yīng)用化學(xué)。