【几种茶叶的咖啡因提取和比较探究4800字（论文）】

皖西大别山几种茶叶的咖啡因提取和比较研究几种茶叶的咖啡因提取和比较研究TOC\o"1-2"\u前言 21材料和方法 21.1仪器设备 21.2材料和试剂 31.3实验方法 32结果与分析 42.1四种茶叶中咖啡因的提取结果及结晶性状 42.2分析 63.问题讨论 73.1生长环境对茶叶中咖啡因的影响 73.1采摘时间对茶叶中咖啡因的影响 73.1提取方法对茶叶中咖啡因的影响 8 几种茶叶的咖啡因提取和比较研究摘要:为了探究皖西大别山的几种茶叶的咖啡因提取和比较，本实验选用了皖西大别山的四种茶叶。本论文的实验尝试利用索式提取器通过循环水的多次抽提而提取出咖啡因后再用升华的方法进行，最终可以顺利地获得较为纯的咖啡因白色针状晶体，合集出粗品和较邃密的晶体后称量获得提取量。将咖啡因的标准品经由紫外分光光度法绘制出浓度x和吸光度y的标准曲线后获得公式为y=0.051x+0.0635；然后将实验提取得到的咖啡因溶解稀释操作后测得吸光度，最后根据公式计算出咖啡因纯度。通过数据比较得出含量高低为：六安瓜片＞舒城小兰花＞霍山黄芽＞金寨翠眉。关键词:茶叶；咖啡因；索式提取法；升华法；紫外分光光度法前言中国自古以来盛产茶叶，是一个饮茶大国。茶树有很多的种类，而且每个地方都有每个地方的特点。位于安徽西部的大别山气候宜人、环境条件优越，这也正是茶叶生长的好地方。皖西的大别山众所周知的茶叶有以下几种：岳西的翠兰、六安的瓜片、霍山的黄芽、舒城的小兰花、还有金寨的翠眉。由于生长环境和加工方式各有不同，口感存在差异。喝茶的好处有很多，尤其对年长的人来说。茶叶中富含多种成分，其中里面所含有的儿茶素类物质，能够降低血清中胆固醇的含量和进一步地提高高密度脂蛋白胆固醇的含量[1]。降低血液的粘稠度，这会让凝血变得清稀以此而起到预防动脉粥样硬化的用途。此外茶叶中的茶多酚可以调节人体内对糖的代谢，从而有助于降低血糖，以至于达到预防糖尿病的功效。茶叶中含有很多有机物质，其中咖啡因在许多植物中都能够找到。最主要的咖啡因来自于咖啡豆，茶叶是一个来源之一，每杯茶的咖啡因含量一般只有一杯咖啡的一半[4]。而且茶叶的最终咖啡因含量还有综合茶叶的加工过程和冲泡等因素去研究。咖啡因之所以能提神是因为咖啡因能作用于中枢神经系统，从而达到消除疲劳、兴奋神经的作用。一般在临床上用于治疗患者出现的神经衰弱以及使昏迷反应重新得到苏醒的作用。虽然和其他作用于中枢神经的药物相比较弱。但如果长期或者大剂量的使用就会降低机体的健康水平，而且它具有一定的成瘾性，如果停药的话，身体就会出现各种疲惫的状态，如萎靡不振、意志消沉等。在当下生活环境中，喝茶不仅是利于身体健康，更放慢了人们的生活节奏，促进了人与人的交流。据研究表明，每人每天的咖啡因摄取量不应过高，因此为了建立合理饮茶习惯，该实验主要探究大别山几种茶叶的咖啡因含量，为人们的健康饮茶提供参考也对大别山茶叶的深入研究积累资料。1材料和方法1.1仪器设备仪器设备产品批号数量电子分析天平（FA2204B，上海佑科仪器仪表有限公司）2UV-5200紫外可见分光光度计（AF2005009,上海元析仪器有限公司）1恒温磁力搅拌器SZCL，上海邦西仪器科技有限公司）1旋转蒸发器（RE-52AA，上海亚荣生化仪器厂）1实验电炉（DK-98-II，天津市泰斯特仪器有限公司）1索式提取器——11.2材料和试剂1.2.1实验材料及试剂实验用六安瓜片（低、高档）；霍山黄芽（低、高档）；舒城小兰花（低、高档）；金寨翠眉（低、高档）均购于六安市健康路茶叶批发市场；95%乙醇（分析纯）；氯仿（分析纯）；生石灰（分析纯）；咖啡因标准品（纯度≥98%，四川省维克奇生物科技有限公司）。1.3实验方法1.3.1咖啡因的提取（1）索式抽提称取茶叶10g，将茶叶碾碎成粉末之后缓缓倾倒入事先准备好的滤纸筒里，纸筒的大小正好满足索式提取筒的大小。纸筒的下端用棉线系紧防止泄露。上端用手折叠使其盖上，但非必须封死。用量筒量取90mL乙醇加入圆底烧瓶内，依次安装好提取设备，通冷凝水之后打开火缓缓加热至沸腾，连续抽提1-1.5h，提取液的颜色由深色变得很淡，待提取筒中的液体刚虹吸完成之后，立即停止加热[2]。（2）蒸发浓缩将提取出的液体稍微冷却后用旋转蒸发仪浓缩并回收出乙醇，当冷凝管中不再有乙醇滴出后停止蒸馏。（3）升华结晶将圆底烧瓶内的浓缩液倒入蒸发皿中，用少量乙醇将瓶内的残留液体摇匀后一并倒入。再加入3~4g左右的氧化钙搅拌混匀后放置于电热套边搅拌边加热使其蒸干，待提取液由糊状变为块状同时用铁勺挂下壁上的结块并翻炒压碎成粉末状以除去水分。用夹子固定好蒸发皿，将事先扎好洞的滤纸盖于蒸发皿上，有刺面的放在上方，用塞好了棉花的漏斗倒置紧扣于滤纸上方而防止咖啡因升华后溢出造成损失。持续加热，待冷却后获得结晶。小心翼翼将滤纸取出并用铁勺刮下晶体。将残渣继续搅拌后再拿一张滤纸升华，待出现棕色气体之后停止加热，收集得到两次结晶并称量，记录所得数据。1.3.2咖啡因的含量测定1.3.2.1标准曲线的绘制用电子分析天平称取咖啡因标准品0.0025g后用三氯甲烷溶液溶解后定容在25ml规格的容量瓶中，分别将所得溶液稀释梯度倍数，得到质量浓度为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L的咖啡因对照溶液。在最大吸收波长276nm处测得吸光度，以浓度为横坐标，吸收度为纵坐标得到咖啡因的浓度-吸光度标准曲线[3]（见图1），回归方程为A=0.051x+0.0635，r=0.9988。图1标准曲线图1.3.2.2样品溶液的测量称取提取得到的咖啡因样品2.5mg，用三氯甲烷在25mL容量瓶中稀释至刻度，吸取2mL置于10mL容量瓶内，用三氯甲烷稀释至刻度从而得到质量浓度为0.020g/L的溶液，以三氯甲烷溶液为空白对照组，用紫外分光光度计在276nm处测得吸光值[12]。多次测量取平均值。2结果与分析2.1四种茶叶中咖啡因的提取结果及结晶性状本实验采用95%乙醇作为提取剂[4]，提取时间1.5h，结晶时间1~2h。升华结晶有两次收集。第一次升华所得的结晶较黄，第二次基本为白色，外观均为针状，观察物理性质鉴定为咖啡因晶体（见图1）。将上述实验所得的咖啡因合集后记录得到的数据，重复三次取平均值。再将称取咖啡因样品溶解后得到的样品溶液由紫外分光光度记录吸光度，由标准曲线的公式：y=0.051x+0.0635(见表1、2)，最终可得到咖啡因所占提取物中的百分比。表1四种低档茶叶提取咖啡因茶叶茶叶质量/g咖啡因晶体质量/mg均值/mg测得吸光度咖啡因所占含量/%42.31.02193.87瓜片1044.242.7±1.31.02193.8741.71.02394.0737.81.01793.48小兰花1033.434.1±3.41.01993.6831.11.01893.5820.90.98690.44黄芽1024.722.5±2.00.98290.0521.90.98590.3420.80.98490.25翠眉1023.323.0±2.10.98190.0524.90.98390.15表2四种高档茶叶提取咖啡因茶叶茶叶质量/g咖啡因晶体质量/mg均值/mg测得吸光度咖啡因所占含量/%55.11.01993.68瓜片1047.850.7±3.91.01893.5849.31.01793.4841.31.01292.99小兰花1043.442.2±1.11.01793.4841.81.01693.3826.80.99791.52黄芽1028.328.3±1.60.99791.5229.90.99891.6223.10.99190.93翠眉1025.324.8±1.60.99691.4226.20.99791.52由表1可知，对于高档等级的茶叶的咖啡因提取比较，在相同提取条件下，根据所提取出的咖啡因晶体量可知六安瓜片和小兰花的提取量较高于黄芽和翠眉，翠眉的含量最低。由表2可知，对于低档的茶叶的咖啡因提取比较，所得的结论与上述结论相同。结合表1和表2，根据分析研究本实验所用的低档茶叶中咖啡因含量比高档茶叶的咖啡因含量较低，且升华所得的结晶纯度均在90%以上，证明该方法可得出较纯咖啡因。2.2分析2.2.1茶叶品种对咖啡因含量的影响本实验中相同质量但不同品种茶叶中所提取得到的咖啡碱含量不同[5]。由于茶树品种所处的自然生长环境茶叶的咖啡因含量会有所不同。且通常情况下，大叶片的茶树中的咖啡因含量较高，例如六安瓜片含量最高可能因为它的叶片如瓜子，相较于其他的叶片大而导致其含量较高。2.2.2茶叶等级对咖啡因含量的影响本实验所用的高档茶叶比低档茶叶的价格高一些。高档茶叶是比低档茶叶的较新，低档茶叶有一些陈，由于新茶的采摘时间早或者没有经过一段长时间的的搁置，会使得新茶中的咖啡因等多种芳香物质的含量都会使他们的水平在较高的范围内。3.问题讨论3.1生长环境对茶叶中咖啡因的影响大别山风景优美，环境特别适合植物的生长。尤其是茶叶和一些中草药。主峰是白马尖，位于安徽省霍山县的境内，海拔高达1774m，山地大部分海拔都在1500m以上[13]，所以温度和压强等条件的需求会给特殊植物带来优越的条件。本实验所用的四种茶叶均来自皖西大别山，环境条件基本相同，但同一种茶树在夏秋季节比春季长的茶叶咖啡因含量高；此外，根据茶树的品种，可以将茶树分类为大、中、小叶种。一般而言，有的茶叶叶片大的茶叶的咖啡因量高。据外表观察，六安瓜片的外形如瓜子，叶片最大，因此所含咖啡因较其他三种多一些。黄芽和翠眉基本相同。3.1采摘时间对茶叶中咖啡因的影响茶叶的采摘时间不仅会影响到茶叶的品质，还会影响到茶叶里所含有机物质的含量。如果采摘的是较为鲜嫩的茶叶，比如里面会含有大量的茶多酚物质；如果采摘了较老的茶叶，里面含有的咖啡碱等物质从总体上来说是非常少的，而这样从健康角度来看确实是很合适，但是由于老茶的所含的纤维素会很高，使得冲泡的过程变得困难从而影响到茶叶的质量。此外，茶叶采摘后的加工过程也会有一些影响。比如，六安瓜片的加工流程[6]：鲜叶采摘、生锅与熟锅、毛火、小火、老火；金寨翠眉[7]的加工流程：鲜叶采摘、摊放、杀青、烘干脱水、理条、复烘、提香；舒城小兰花：手工采摘、通风摊青、机械杀青、手工做型、炭火初烘、机械足干等工序；霍山黄芽[8]：摊放、杀青、理条、烘焙、挑剔复火。在加工过程中会发生美拉德反应[9]，茶在加工生产中一般都会经历萎凋、做青、炒青、揉捻、干燥的过程。这些过程带来的温度对茶叶品质的影响不容忽视。这将直接影响到茶叶的口感从而使得茶叶的成本有所不同[14]。除此之外，在项雷文看来茶叶的生产工艺过程中茶叶的化学成分之间仍然会发生一些化学反应，加快速度的作用，他将茶叶的工艺与美拉德反应相结合，最终得出茶叶里的物质会因为在加工过程有影响。最后，在后期的流程中会导致反应加剧，从而最终表现为：咖啡因含量显著增加。因此，购回较为新的茶后不可急于引用，更不能多饮，通常情况下应该起码需要存放一段时间才能喝。因为当咖啡因含量高时，一些物质例如咖啡因可以造成对胃肠道的刺激作用使得粘膜变得脆弱，从而导致由胃部引起的各种疾病以及相关不良症状。因此我们可以知道，买茶的时候也不能盲目看价格，只认为较昂贵的就是最好的观念是错误的。3.1提取方法对茶叶中咖啡因的影响提取时的溶剂的选择和溶剂量的选择也会对提取结果有不同的结果[11]。在选择合适的提取剂的过程中，不仅限于去选择提取效率高的溶剂。茶叶的提取方法有多种，其中就有水提法、醇提法和有机溶剂提取法。水提法是用水做提取溶剂，水可以是冷水也可以是热水。用水提取环保、安全且经济，但水提的选择性很低且提取效率不佳，实验室用于这种方法的较少。醇提法的方法顾名思义所用到的溶剂是醇类。其中会使用到使其多次发生萃取的设备，平时在实验室多用到的索式提取器就是其中之一，这样的方法可以得到更高效率的萃取，本实验用的就是这个设备。但缺点是：只能被用在实验研究里，由于对设备的要求很高目前还没有相关的机器设备所以不能用于工业化生产。醇提后的咖啡因纯化过程中对茶叶的溢出很难把控，稍有不慎就会损失。有机溶剂提取法是用试剂萃取后浓缩再得到结晶，所需的时间会比升华的方法短但也会有部分损失，此外，这些试剂有刺激性，不仅对人身体造成伤害还对环境不好的影响[15]。所以，从环保和经济的条件上一般选择乙醇溶剂。且需用合适的剂量，防止浪费。在整个实验过程中，纯化的过程至关重要。升华的整个过程都需要温度的严格控制。有时候咖啡因许久没有升华出来或者极少，这可能是温度控制在理论值以下；但是如果加热的温度高于一定的值，这就会把一些其他的物质带出来，会使产品不纯以