从茶叶中提取咖啡因的方法技术研究

摘要：这次实验的主要目的是将咖啡因从茶叶中提取出来，并探讨实验过程中遇到的问题。茶叶中主要含有大量的纤维素，其中咖啡因的含量大概在4%，还含有少量的单宁酸、色素及蛋白质等。单宁酸也被称为鞣酸。在实验室里将咖啡因从茶叶中提取出，我们通常采用索氏提取—升华法，用95%乙醇和碳酸钙，并加入适当的碳酸钠，最后得到咖啡因。

关键词：茶叶;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

茶树是一种双子叶植物，茶叶的原产地在中国。茶叶中的生物碱主要包括咖啡因、可可豆碱和茶碱，其中咖啡因含量为3%～5%，是医用咖啡因的重要来源[1]。咖啡因的熔点在 238 ℃，能溶于氯仿、丙酮、乙醇和水[2]。咖啡因存在于咖啡豆、可可、茶叶和某些植物中，是生物碱之一。咖啡碱是咖啡因的另一个称法，咖啡因属于弱碱性化合物，在医学领域发挥着相当重要的作用。适当的摄入咖啡因可以有效的帮助大脑减轻疲劳，使思路清晰，从而可以更加集中精力去工作。但是过度摄入咖啡因会导致失眠多虑、心跳不规律、上瘾，甚至严重的话会对生命安全造成威胁。咖啡因有提神的功效，可以缓解疲劳感和感冒时感冒药中对乙酰氨基酚引起的嗜睡感。还可以治疗一些头痛，是止痛片阿司匹林等药物的组成之一。

1 实验原理

从茶叶中提取咖啡因，是使用适当的有机溶剂（乙醇等）在索氏提取器中连续抽取，再浓缩得到粗咖啡因。进一步利用升华法提纯。

2 实验部分

2.1主要仪器和试剂

仪器：索氏提取器、圆底烧瓶（150ml）、玻璃棒、蒸发皿、玻璃漏斗、电子调温电热套、电子天平、蒸馏装置

试剂：绿茶叶（10.0g）、95%乙醇（100ml）、生石灰粉（3g）、沸石（适量）

2.2 实验步骤

2.2.1 如下图安装索氏提取器

2.2.2 取10.0g茶叶粉末放入索氏提取器中，在圆底烧瓶内放入适量沸石，从索氏提取器上方加入120ml乙醇溶液，进行第一次虹吸，并开始加热回流。虹吸提取8次，并伴随着颜色变化，当冷凝管第八次虹吸完成后，停止加热。将烧瓶内的绿色液体进行蒸馏，待烧瓶内剩下10ml左右，停止加热。残留液趁热倒入装有3.0g生石灰的蒸发皿中，并用少量乙醇洗涤烧瓶，洗涤液倒入蒸发皿中。在蒸发皿内，把样品搅成糊状，放到蒸汽浴上炒成干粉状。蒸发皿上盖一张多孔滤纸，滤纸上罩上一个塞有棉花的玻璃漏斗，加热升华，当有白色针状结晶，并且不再增多时，取下滤纸，并刮下上面的咖啡因。合并称重后测熔点（咖啡因的熔点：235.4～237.8℃）。

2.3 实验结果

产品外观：白色针状结晶或粉末

产量：52mg

3 实验讨论及结果分析

3.1 蒸发加热时不断搅拌，防止溶液溅出;蒸馏时，烧瓶内留有少量液体，便于倒出。

3.2 盖在蒸发皿上带有小孔的滤纸是为了防止已经升华的咖啡因再次落入蒸发皿中，滤纸上的小孔要确保蒸汽通过。在漏斗颈部塞入棉花，可以防止咖啡因蒸汽逸出。

3.3 在升华过程中，要严格控制温度。不要急于拿下漏斗，收取产品时动作要轻缓，避免造成产品损失。

3.4 产量也与茶叶的种类和品质有关。

3.5 本次实验遵循了化学实验教学绿色化，实现反应过程绿色化[3]，产品无污染。

4 总结

随着科学技术的迅速发展与进步，从茶叶中提取咖啡因这项工艺已经相当成熟，也变得越来越普遍。随着这项技术成熟发展，人们也开始重视绿色发展，要求实验方案绿色无污染和可循环利用，并且做到低成本。

本次实验中使用普通绿茶叶，不分析茶叶种类对实验结果的影响。在实验过程中我们要注意茶叶被碾的越碎越好，有利于物质的溶解。加热蒸馏过程中要注意温度的变化，温度过低，蒸馏时间会越长，影响实验总体效率;温度过高，产物容易挥发，导致产率降低。所以蒸馏过程中要保持一个合适的温度，最后要注意剩余液体的量，确保留有合适的蒸发时间，也要时刻关注蒸发时的温度。本实验在教学中较为简单易操作，适合作为教学实验。

目前，咖啡因无论是在医学上，还是在工业上都起着重要的作用，我们更要本着绿色化学的发展理念。

参考文献

[1]刘亚红. 茶叶中咖啡因的提取[J]. 化工时刊，2016，30（2）：29-32.

[2]张春晓，王文棋，蒋湘宁，等.植物基因启动子研究进展[J].遗传学报， 2004，31（ 12） ： 1455-1464.

[3]陈翠屏. 银镜反应实验的探究[J].卫生职业教育，2010，28（6）：120-121.

作者簡介：

徐浩晴（1999年8月——），女，汉族，安徽省亳州市人， 本科在读，研究方向：应用化学。