從茶葉中提取咖啡因以及咖啡因的鑒定-成品

從茶葉中提取咖啡因以及咖啡因的鑒定-成品第二屆山東省大學(xué)生生物化學(xué)實驗技能大賽報名表所在院校名稱生命科學(xué)學(xué)院參賽作品題目從茶葉中提取咖啡因及咖啡因的鑒定聯(lián)系人資料姓名Xx所在系或?qū)I(yè)生物工程專業(yè)聯(lián)系手機E-mail地址參賽者資料姓名性別年級專業(yè)手機Xx女2011級生物工程Xx女2011級生物工程所需儀器藥品清單從茶葉中提取咖啡因及咖啡因的鑒定摘要我國是產(chǎn)茶大國，茶葉中含有天然咖啡因，從茶葉中提取咖啡因是獲得天然咖啡因的主要途徑之一。從茶葉中提取咖啡因方法有很多種，主要有索氏（Soxhlet)提取法、水浸提法、有機溶劑萃取法、膜分離法、萃取法等。本實驗介紹以乙醇為溶劑,用索氏提取器連續(xù)抽取后濃縮得粗咖啡因，再進一步利用升華法得到咖啡因的索氏提取法。關(guān)鍵詞：茶葉提取咖啡因索氏提取法1前言咖啡因（Caffeine）是茶葉、咖啡豆、可可、可拉果等植物中的主要生物堿，具有較強的興奮中樞系統(tǒng)作用而廣泛用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域?？Х纫蚩捎扇斯ず铣珊吞烊惶崛?，由人工合成的咖啡因含有原料殘留，長期使用會產(chǎn)生殘毒作用，所以提倡天然提取。因此天然咖啡因身價倍增，市場價格往往是人工合成的3-4倍。茶葉含咖啡因雖然較低，但因我國是產(chǎn)茶大國，資源豐富，可利用廢茶葉和抵擋茶提取天然咖啡因，從茶葉中提取咖啡因技術(shù)的研究一直備受重視，咖啡因提取方法的研究已取得顯著進展。從茶葉中提取咖啡因?qū)ι?、生產(chǎn)具有重要意義。2實驗?zāi)康?.1學(xué)習(xí)從茶葉中提取咖啡因的基本原理、方法及鑒定方法，了解咖啡因的一般性質(zhì)。2.2掌握用索氏提取器提取有機物的原理和方法。2.3掌握萃取、蒸餾、升華等基本操作。3實驗原理3.1咖啡因咖啡因，又名咖啡堿、茶素（caffeine；theing；guaranine）。具有刺激心臟、興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用，因此可以用作中樞神經(jīng)興奮藥。它是阿司匹林等藥物的組分之一。咖啡因為嘌呤衍生物，化學(xué)名稱是1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤，其結(jié)構(gòu)式與茶堿、可可堿類似?？Х纫蛞兹苡诼确拢?2.5%）、水（2%）及乙醇（2%）等。含結(jié)晶水的咖啡因為無色針狀晶體，在100℃時即失去結(jié)晶水，并開始升華顯著，170℃升華很快。茶葉中含有咖啡因，約占1%~5%，另外還有在11%~15%的單寧酸，06%的色素、纖維素、蛋白質(zhì)等。為了提取茶葉中的咖啡因，可用適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ缫掖嫉龋┰谥咎崛∑髦羞B續(xù)萃取，然后蒸去溶劑，即得粗咖啡因。粗咖啡中含有一些其他的生物堿和雜質(zhì)（如單寧酸等），可利用升華法進一步提純。3.2索氏提取器索氏(Soxhlet)提取器由燒瓶、提取筒、回流冷凝管3部分組成,裝置如【圖1】所示。索氏提取器是利用溶劑的回流及虹吸原理,使固體物質(zhì)每次都被純的熱溶劑所萃取,索氏提取器【圖1】減少了溶劑用量,縮短了提取時間,因而效率較高。萃取前,應(yīng)先將固體物質(zhì)研細(xì),以增加溶劑浸溶面積（。然后將研細(xì)的固體物質(zhì)裝人濾紙筒內(nèi),再置于抽提筒,燒瓶內(nèi)盛溶,并與抽提筒相連,抽提筒索式提取器上端接冷凝管。溶劑受熱沸騰,其蒸氣沿抽提筒側(cè)管上升至冷凝管,冷凝為液體,滴入濾紙筒中,并浸泡筒中樣品。當(dāng)液面超過虹吸管最高處時,即虹吸流回?zé)?從而萃取出溶于溶劑的部分物質(zhì)。如此多次重復(fù),把要提取的物質(zhì)富集于燒瓶內(nèi)。提取液經(jīng)濃縮除去溶劑后,即得產(chǎn)物。4實驗儀器及裝置圖4.1儀器蒸餾儀器、索氏提取器、玻璃漏斗、煤氣燈、石棉網(wǎng)、蒸發(fā)皿、玻璃棒、棉花、量筒（100ml)4.2裝置【圖2】5實驗試劑及相關(guān)物理常數(shù)a主要物料用量及規(guī)格名稱試劑規(guī)格用量茶葉10g乙醇化學(xué)純、95%90ml生石灰粉化學(xué)純4gb相關(guān)物理常數(shù)名稱性狀相對分子質(zhì)量（M)比重熔點（mp/℃）沸點（bp/℃）折光率（nD20)溶解度：g/100ml咖啡因白色針狀晶體194.191.23238178溶于水、醇、酮乙醇無色透明液體46.070.79-11478.41.3614與水任意比互溶6實驗操作步驟及現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象備注用濾紙制作圓柱狀濾紙筒，稱取10g茶葉末，裝入濾紙筒中，將開口端折疊封住，放入提取筒中，將150ml圓底燒瓶安裝于電熱套上，放入兩粒沸石，量取95%乙醇90ml倒入燒瓶，安裝好索氏提取裝置，打開電源，加熱回流，當(dāng)提取筒中提取液顏色變得很淺時，說明被提取物以大部分被提取，停止加熱，拆除索氏提取器（若提取筒中仍有少量提取液，傾斜使其全部流到圓底燒瓶中），安裝冷凝管進行蒸餾，蒸出提取液中的大部分乙醇，至提取液濃縮至10ml時，停止蒸餾，趁熱把濃縮液倒入蒸發(fā)皿中。隨著實驗的進行，圓底燒瓶中的提取液顏色逐漸變深，而索氏提取器內(nèi)的提取液顏色逐漸變淺。1、茶葉要研成粉末狀,以增加液體浸潤面積。

2、濾紙包茶葉時要嚴(yán)密,防止茶葉末漏出堵塞虹吸管濾紙筒大小、高度要適宜。

3、提取時間主要依據(jù)萃取溶劑的顏色判斷，當(dāng)顏色較淺時，說明大部分物質(zhì)以被萃取到溶劑內(nèi)，此時可停止萃取。

4、加入沸石可防止液體爆沸。

往盛有提取液的蒸發(fā)皿中加入4g生石灰粉及2粒沸石，攪成漿狀（不斷攪拌，壓碎塊狀物）。然后小火加熱，烘焙片刻，除去水分。蒸發(fā)完成后，漿狀物變?yōu)榉勰睢?、放入兩粒沸石，防止?jié){狀物受熱濺出。2、生石灰起中和作用，以除去單寧酸等物質(zhì)。3、水分要出盡，若留有水分，將會在下一步升華時產(chǎn)生一些有色煙霧，污染產(chǎn)品和器皿。在蒸發(fā)皿上蓋一張刺有很多小孔且孔刺向上的濾紙，再在濾紙上罩一個大小適宜的玻璃漏斗，漏斗中塞一團棉花，把蒸發(fā)皿放在煤氣燈上加熱，適當(dāng)控制溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有棕色煙霧時，即升華完畢，停止加熱。冷卻后，取下漏斗，輕輕揭開濾紙，用刮刀將俯在濾紙下面的咖啡因針狀晶體刮下。有許多白色針狀晶體密集懸掛在濾紙下面。1、升華操作是實驗成敗的關(guān)鍵。在升華過程中始終需嚴(yán)格控制溫度，若溫度太低，升華速度慢，耗時過長；溫度太高又會使烘焙物冒煙炭化，導(dǎo)致產(chǎn)品不純和損失。若升華開始時在漏斗內(nèi)出現(xiàn)水珠，則用濾紙迅速擦干并繼續(xù)升華。7結(jié)果及計算7.1結(jié)果產(chǎn)品外觀：針狀白色晶體7.2計算產(chǎn)率7.3咖啡因的鑒定與生物堿試劑:取咖啡因結(jié)晶的一半于小試管中,加4Cml水,微熱,使固體溶解。分裝于2支試管中,一支加入1～2滴5%鞣酸溶液,記錄現(xiàn)象（思考題10）。另一支加1～2滴10%鹽酸(或10%硫酸),再加入1～2滴碘一碘化鉀試劑,記錄現(xiàn)象。若有白色沉淀，則所得產(chǎn)物為咖啡因。

原理：咖啡因?qū)儆卩堰恃苌?，可被生物堿試劑鞣酸生成白色沉淀。(2)氧化:在表面皿剩余的咖啡因中,加入30%H2O28～10滴,置于水浴上蒸干,記錄殘渣顏色。再加一滴濃氨水于殘渣上,觀察并記錄顏色有何變化。若為玫瑰色，則為咖啡因。原理：咖啡因可被過氧化氫、氯酸鉀等氧化劑氧化，生成四甲基偶嘌呤（將其用水浴蒸干，呈玫瑰色），后者與氨作用即生成紫色的紫脲銨。該反應(yīng)是嘌呤類生物堿的特性反應(yīng)。8注意事項若套筒內(nèi)萃取液色顏色淺，即可停止萃取。濃縮萃取液不可蒸的太干，否則因殘留液很黏而很難轉(zhuǎn)移，造成損失。拌入生石灰要均勻，生石灰的作用除吸水外，還可中和除去部分酸性雜質(zhì)?？吹浇Y(jié)晶后一定要自然冷卻至100℃左右。9經(jīng)費預(yù)算材料經(jīng)費預(yù)算茶葉30元參考文獻[1]張長花、劉海燕，關(guān)于從茶葉中提