【幾種茶葉的咖啡因提取和比較探究4800字（論文）】

皖西大別山幾種茶葉的咖啡因提取和比較研究幾種茶葉的咖啡因提取和比較研究TOC\o"1-2"\u前言 21材料和方法 21.1儀器設(shè)備 21.2材料和試劑 31.3實(shí)驗(yàn)方法 32結(jié)果與分析 42.1四種茶葉中咖啡因的提取結(jié)果及結(jié)晶性狀 42.2分析 63.問題討論 73.1生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)茶葉中咖啡因的影響 73.1采摘時(shí)間對(duì)茶葉中咖啡因的影響 73.1提取方法對(duì)茶葉中咖啡因的影響 8 幾種茶葉的咖啡因提取和比較研究摘要:為了探究皖西大別山的幾種茶葉的咖啡因提取和比較，本實(shí)驗(yàn)選用了皖西大別山的四種茶葉。本論文的實(shí)驗(yàn)嘗試?yán)盟魇教崛∑魍ㄟ^循環(huán)水的多次抽提而提取出咖啡因后再用升華的方法進(jìn)行，最終可以順利地獲得較為純的咖啡因白色針狀晶體，合集出粗品和較邃密的晶體后稱量獲得提取量。將咖啡因的標(biāo)準(zhǔn)品經(jīng)由紫外分光光度法繪制出濃度x和吸光度y的標(biāo)準(zhǔn)曲線后獲得公式為y=0.051x+0.0635；然后將實(shí)驗(yàn)提取得到的咖啡因溶解稀釋操作后測(cè)得吸光度，最后根據(jù)公式計(jì)算出咖啡因純度。通過數(shù)據(jù)比較得出含量高低為：六安瓜片＞舒城小蘭花＞霍山黃芽＞金寨翠眉。關(guān)鍵詞:茶葉；咖啡因；索式提取法；升華法；紫外分光光度法前言中國(guó)自古以來盛產(chǎn)茶葉，是一個(gè)飲茶大國(guó)。茶樹有很多的種類，而且每個(gè)地方都有每個(gè)地方的特點(diǎn)。位于安徽西部的大別山氣候宜人、環(huán)境條件優(yōu)越，這也正是茶葉生長(zhǎng)的好地方。皖西的大別山眾所周知的茶葉有以下幾種：岳西的翠蘭、六安的瓜片、霍山的黃芽、舒城的小蘭花、還有金寨的翠眉。由于生長(zhǎng)環(huán)境和加工方式各有不同，口感存在差異。喝茶的好處有很多，尤其對(duì)年長(zhǎng)的人來說。茶葉中富含多種成分，其中里面所含有的兒茶素類物質(zhì)，能夠降低血清中膽固醇的含量和進(jìn)一步地提高高密度脂蛋白膽固醇的含量[1]。降低血液的粘稠度，這會(huì)讓凝血變得清稀以此而起到預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化的用途。此外茶葉中的茶多酚可以調(diào)節(jié)人體內(nèi)對(duì)糖的代謝，從而有助于降低血糖，以至于達(dá)到預(yù)防糖尿病的功效。茶葉中含有很多有機(jī)物質(zhì)，其中咖啡因在許多植物中都能夠找到。最主要的咖啡因來自于咖啡豆，茶葉是一個(gè)來源之一，每杯茶的咖啡因含量一般只有一杯咖啡的一半[4]。而且茶葉的最終咖啡因含量還有綜合茶葉的加工過程和沖泡等因素去研究?？Х纫蛑阅芴嵘袷且?yàn)榭Х纫蚰茏饔糜谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)，從而達(dá)到消除疲勞、興奮神經(jīng)的作用。一般在臨床上用于治療患者出現(xiàn)的神經(jīng)衰弱以及使昏迷反應(yīng)重新得到蘇醒的作用。雖然和其他作用于中樞神經(jīng)的藥物相比較弱。但如果長(zhǎng)期或者大劑量的使用就會(huì)降低機(jī)體的健康水平，而且它具有一定的成癮性，如果停藥的話，身體就會(huì)出現(xiàn)各種疲憊的狀態(tài)，如萎靡不振、意志消沉等。在當(dāng)下生活環(huán)境中，喝茶不僅是利于身體健康，更放慢了人們的生活節(jié)奏，促進(jìn)了人與人的交流。據(jù)研究表明，每人每天的咖啡因攝取量不應(yīng)過高，因此為了建立合理飲茶習(xí)慣，該實(shí)驗(yàn)主要探究大別山幾種茶葉的咖啡因含量，為人們的健康飲茶提供參考也對(duì)大別山茶葉的深入研究積累資料。1材料和方法1.1儀器設(shè)備儀器設(shè)備產(chǎn)品批號(hào)數(shù)量電子分析天平（FA2204B，上海佑科儀器儀表有限公司）2UV-5200紫外可見分光光度計(jì)（AF2005009,上海元析儀器有限公司）1恒溫磁力攪拌器SZCL，上海邦西儀器科技有限公司）1旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（RE-52AA，上海亞榮生化儀器廠）1實(shí)驗(yàn)電爐（DK-98-II，天津市泰斯特儀器有限公司）1索式提取器——11.2材料和試劑1.2.1實(shí)驗(yàn)材料及試劑實(shí)驗(yàn)用六安瓜片（低、高檔）；霍山黃芽（低、高檔）；舒城小蘭花（低、高檔）；金寨翠眉（低、高檔）均購(gòu)于六安市健康路茶葉批發(fā)市場(chǎng)；95%乙醇（分析純）；氯仿（分析純）；生石灰（分析純）；咖啡因標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%，四川省維克奇生物科技有限公司）。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1咖啡因的提?。?）索式抽提稱取茶葉10g，將茶葉碾碎成粉末之后緩緩傾倒入事先準(zhǔn)備好的濾紙筒里，紙筒的大小正好滿足索式提取筒的大小。紙筒的下端用棉線系緊防止泄露。上端用手折疊使其蓋上，但非必須封死。用量筒量取90mL乙醇加入圓底燒瓶?jī)?nèi)，依次安裝好提取設(shè)備，通冷凝水之后打開火緩緩加熱至沸騰，連續(xù)抽提1-1.5h，提取液的顏色由深色變得很淡，待提取筒中的液體剛虹吸完成之后，立即停止加熱[2]。（2）蒸發(fā)濃縮將提取出的液體稍微冷卻后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮并回收出乙醇，當(dāng)冷凝管中不再有乙醇滴出后停止蒸餾。（3）升華結(jié)晶將圓底燒瓶?jī)?nèi)的濃縮液倒入蒸發(fā)皿中，用少量乙醇將瓶?jī)?nèi)的殘留液體搖勻后一并倒入。再加入3~4g左右的氧化鈣攪拌混勻后放置于電熱套邊攪拌邊加熱使其蒸干，待提取液由糊狀變?yōu)閴K狀同時(shí)用鐵勺掛下壁上的結(jié)塊并翻炒壓碎成粉末狀以除去水分。用夾子固定好蒸發(fā)皿，將事先扎好洞的濾紙蓋于蒸發(fā)皿上，有刺面的放在上方，用塞好了棉花的漏斗倒置緊扣于濾紙上方而防止咖啡因升華后溢出造成損失。持續(xù)加熱，待冷卻后獲得結(jié)晶。小心翼翼將濾紙取出并用鐵勺刮下晶體。將殘?jiān)^續(xù)攪拌后再拿一張濾紙升華，待出現(xiàn)棕色氣體之后停止加熱，收集得到兩次結(jié)晶并稱量，記錄所得數(shù)據(jù)。1.3.2咖啡因的含量測(cè)定1.3.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制用電子分析天平稱取咖啡因標(biāo)準(zhǔn)品0.0025g后用三氯甲烷溶液溶解后定容在25ml規(guī)格的容量瓶中，分別將所得溶液稀釋梯度倍數(shù)，得到質(zhì)量濃度為5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L的咖啡因?qū)φ杖芤?。在最大吸收波長(zhǎng)276nm處測(cè)得吸光度，以濃度為橫坐標(biāo)，吸收度為縱坐標(biāo)得到咖啡因的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線[3]（見圖1），回歸方程為A=0.051x+0.0635，r=0.9988。圖1標(biāo)準(zhǔn)曲線圖1.3.2.2樣品溶液的測(cè)量稱取提取得到的咖啡因樣品2.5mg，用三氯甲烷在25mL容量瓶中稀釋至刻度，吸取2mL置于10mL容量瓶?jī)?nèi)，用三氯甲烷稀釋至刻度從而得到質(zhì)量濃度為0.020g/L的溶液，以三氯甲烷溶液為空白對(duì)照組，用紫外分光光度計(jì)在276nm處測(cè)得吸光值[12]。多次測(cè)量取平均值。2結(jié)果與分析2.1四種茶葉中咖啡因的提取結(jié)果及結(jié)晶性狀本實(shí)驗(yàn)采用95%乙醇作為提取劑[4]，提取時(shí)間1.5h，結(jié)晶時(shí)間1~2h。升華結(jié)晶有兩次收集。第一次升華所得的結(jié)晶較黃，第二次基本為白色，外觀均為針狀，觀察物理性質(zhì)鑒定為咖啡因晶體（見圖1）。將上述實(shí)驗(yàn)所得的咖啡因合集后記錄得到的數(shù)據(jù)，重復(fù)三次取平均值。再將稱取咖啡因樣品溶解后得到的樣品溶液由紫外分光光度記錄吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線的公式：y=0.051x+0.0635(見表1、2)，最終可得到咖啡因所占提取物中的百分比。表1四種低檔茶葉提取咖啡因茶葉茶葉質(zhì)量/g咖啡因晶體質(zhì)量/mg均值/mg測(cè)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小蘭花1033.434.1±3.41.01993.6831.11.01893.5820.90.98690.44黃芽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2四種高檔茶葉提取咖啡因茶葉茶葉質(zhì)量/g咖啡因晶體質(zhì)量/mg均值/mg測(cè)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小蘭花1043.442.2±1.11.01793.4841.81.01693.3826.80.99791.52黃芽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，對(duì)于高檔等級(jí)的茶葉的咖啡因提取比較，在相同提取條件下，根據(jù)所提取出的咖啡因晶體量可知六安瓜片和小蘭花的提取量較高于黃芽和翠眉，翠眉的含量最低。由表2可知，對(duì)于低檔的茶葉的咖啡因提取比較，所得的結(jié)論與上述結(jié)論相同。結(jié)合表1和表2，根據(jù)分析研究本實(shí)驗(yàn)所用的低檔茶葉中咖啡因含量比高檔茶葉的咖啡因含量較低，且升華所得的結(jié)晶純度均在90%以上，證明該方法可得出較純咖啡因。2.2分析2.2.1茶葉品種對(duì)咖啡因含量的影響本實(shí)驗(yàn)中相同質(zhì)量但不同品種茶葉中所提取得到的咖啡堿含量不同[5]。由于茶樹品種所處的自然生長(zhǎng)環(huán)境茶葉的咖啡因含量會(huì)有所不同。且通常情況下，大葉片的茶樹中的咖啡因含量較高，例如六安瓜片含量最高可能因?yàn)樗娜~片如瓜子，相較于其他的葉片大而導(dǎo)致其含量較高。2.2.2茶葉等級(jí)對(duì)咖啡因含量的影響本實(shí)驗(yàn)所用的高檔茶葉比低檔茶葉的價(jià)格高一些。高檔茶葉是比低檔茶葉的較新，低檔茶葉有一些陳，由于新茶的采摘時(shí)間早或者沒有經(jīng)過一段長(zhǎng)時(shí)間的的擱置，會(huì)使得新茶中的咖啡因等多種芳香物質(zhì)的含量都會(huì)使他們的水平在較高的范圍內(nèi)。3.問題討論3.1生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)茶葉中咖啡因的影響大別山風(fēng)景優(yōu)美，環(huán)境特別適合植物的生長(zhǎng)。尤其是茶葉和一些中草藥。主峰是白馬尖，位于安徽省霍山縣的境內(nèi)，海拔高達(dá)1774m，山地大部分海拔都在1500m以上[13]，所以溫度和壓強(qiáng)等條件的需求會(huì)給特殊植物帶來優(yōu)越的條件。本實(shí)驗(yàn)所用的四種茶葉均來自皖西大別山，環(huán)境條件基本相同，但同一種茶樹在夏秋季節(jié)比春季長(zhǎng)的茶葉咖啡因含量高；此外，根據(jù)茶樹的品種，可以將茶樹分類為大、中、小葉種。一般而言，有的茶葉葉片大的茶葉的咖啡因量高。據(jù)外表觀察，六安瓜片的外形如瓜子，葉片最大，因此所含咖啡因較其他三種多一些。黃芽和翠眉基本相同。3.1采摘時(shí)間對(duì)茶葉中咖啡因的影響茶葉的采摘時(shí)間不僅會(huì)影響到茶葉的品質(zhì)，還會(huì)影響到茶葉里所含有機(jī)物質(zhì)的含量。如果采摘的是較為鮮嫩的茶葉，比如里面會(huì)含有大量的茶多酚物質(zhì)；如果采摘了較老的茶葉，里面含有的咖啡堿等物質(zhì)從總體上來說是非常少的，而這樣從健康角度來看確實(shí)是很合適，但是由于老茶的所含的纖維素會(huì)很高，使得沖泡的過程變得困難從而影響到茶葉的質(zhì)量。此外，茶葉采摘后的加工過程也會(huì)有一些影響。比如，六安瓜片的加工流程[6]：鮮葉采摘、生鍋與熟鍋、毛火、小火、老火；金寨翠眉[7]的加工流程：鮮葉采摘、攤放、殺青、烘干脫水、理?xiàng)l、復(fù)烘、提香；舒城小蘭花：手工采摘、通風(fēng)攤青、機(jī)械殺青、手工做型、炭火初烘、機(jī)械足干等工序；霍山黃芽[8]：攤放、殺青、理?xiàng)l、烘焙、挑剔復(fù)火。在加工過程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)[9]，茶在加工生產(chǎn)中一般都會(huì)經(jīng)歷萎凋、做青、炒青、揉捻、干燥的過程。這些過程帶來的溫度對(duì)茶葉品質(zhì)的影響不容忽視。這將直接影響到茶葉的口感從而使得茶葉的成本有所不同[14]。除此之外，在項(xiàng)雷文看來茶葉的生產(chǎn)工藝過程中茶葉的化學(xué)成分之間仍然會(huì)發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，加快速度的作用，他將茶葉的工藝與美拉德反應(yīng)相結(jié)合，最終得出茶葉里的物質(zhì)會(huì)因?yàn)樵诩庸み^程有影響。最后，在后期的流程中會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)加劇，從而最終表現(xiàn)為：咖啡因含量顯著增加。因此，購(gòu)回較為新的茶后不可急于引用，更不能多飲，通常情況下應(yīng)該起碼需要存放一段時(shí)間才能喝。因?yàn)楫?dāng)咖啡因含量高時(shí)，一些物質(zhì)例如咖啡因可以造成對(duì)胃腸道的刺激作用使得粘膜變得脆弱，從而導(dǎo)致由胃部引起的各種疾病以及相關(guān)不良癥狀。因此我們可以知道，買茶的時(shí)候也不能盲目看價(jià)格，只認(rèn)為較昂貴的就是最好的觀念是錯(cuò)誤的。3.1提取方法對(duì)茶葉中咖啡因的影響提取時(shí)的溶劑的選擇和溶劑量的選擇也會(huì)對(duì)提取結(jié)果有不同的結(jié)果[11]。在選擇合適的提取劑的過程中，不僅限于去選擇提取效率高的溶劑。茶葉的提取方法有多種，其中就有水提法、醇提法和有機(jī)溶劑提取法。水提法是用水做提取溶劑，水可以是冷水也可以是熱水。用水提取環(huán)保、安全且經(jīng)濟(jì)，但水提的選擇性很低且提取效率不佳，實(shí)驗(yàn)室用于這種方法的較少。醇提法的方法顧名思義所用到的溶劑是醇類。其中會(huì)使用到使其多次發(fā)生萃取的設(shè)備，平時(shí)在實(shí)驗(yàn)室多用到的索式提取器就是其中之一，這樣的方法可以得到更高效率的萃取，本實(shí)驗(yàn)用的就是這個(gè)設(shè)備。但缺點(diǎn)是：只能被用在實(shí)驗(yàn)研究里，由于對(duì)設(shè)備的要求很高目前還沒有相關(guān)的機(jī)器設(shè)備所以不能用于工業(yè)化生產(chǎn)。醇提后的咖啡因純化過程中對(duì)茶葉的溢出很難把控，稍有不慎就會(huì)損失。有機(jī)溶劑提取法是用試劑萃取后濃縮再得到結(jié)晶，所需的時(shí)間會(huì)比升華的方法短但也會(huì)有部分損失，此外，這些試劑有刺激性，不僅對(duì)人身體造成傷害還對(duì)環(huán)境不好的影響[15]。所以，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的條件上一般選擇乙醇溶劑。且需用合適的劑量，防止浪費(fèi)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，純化的過程至關(guān)重要。升華的整個(gè)過程都需要溫度的嚴(yán)格控制。有時(shí)候咖啡因許久沒有升華出來或者極少，這可能是溫度控制在理論值以下；但是如果加熱的溫度高于一定的值，這就會(huì)把一些其他的物質(zhì)帶出來，會(huì)使產(chǎn)品不純以