從茶葉中提取咖啡因的方法技術研究

摘要：這次實驗的主要目的是將咖啡因從茶葉中提取出來，并探討實驗過程中遇到的問題。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、色素及蛋白質等。單寧酸也被稱為鞣酸。在實驗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，并加入適當的碳酸鈉，最后得到咖啡因。

關鍵詞：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，茶葉的原產地在中國。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%，是醫用咖啡因的重要來源[1]。咖啡因的熔點在 238 ℃，能溶于氯仿、丙酮、乙醇和水[2]。咖啡因存在于咖啡豆、可可、茶葉和某些植物中，是生物堿之一。咖啡堿是咖啡因的另一個稱法，咖啡因屬于弱堿性化合物，在醫學領域發揮著相當重要的作用。適當的攝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導致失眠多慮、心跳不規律、上癮，甚至嚴重的話會對生命安全造成威脅。咖啡因有提神的功效，可以緩解疲勞感和感冒時感冒藥中對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 實驗原理

從茶葉中提取咖啡因，是使用適當的有機溶劑（乙醇等）在索氏提取器中連續抽取，再濃縮得到粗咖啡因。進一步利用升華法提純。

2 實驗部分

2.1主要儀器和試劑

儀器：索氏提取器、圓底燒瓶（150ml）、玻璃棒、蒸發皿、玻璃漏斗、電子調溫電熱套、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 實驗步驟

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

2.3 實驗結果

產品外觀：白色針狀結晶或粉末

產量：52mg

3 實驗討論及結果分析

3.1 蒸發加熱時不斷攪拌，防止溶液濺出;蒸餾時，燒瓶內留有少量液體，便于倒出。

3.2 蓋在蒸發皿上帶有小孔的濾紙是為了防止已經升華的咖啡因再次落入蒸發皿中，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，要嚴格控制溫度。不要急于拿下漏斗，收取產品時動作要輕緩，避免造成產品損失。

3.4 產量也與茶葉的種類和品質有關。

3.5 本次實驗遵循了化學實驗教學綠色化，實現反應過程綠色化[3]，產品無污染。

4 總結

隨著科學技術的迅速發展與進步，從茶葉中提取咖啡因這項工藝已經相當成熟，也變得越來越普遍。隨著這項技術成熟發展，人們也開始重視綠色發展，要求實驗方案綠色無污染和可循環利用，并且做到低成本。

本次實驗中使用普通綠茶葉，不分析茶葉種類對實驗結果的影響。在實驗過程中我們要注意茶葉被碾的越碎越好，有利于物質的溶解。加熱蒸餾過程中要注意溫度的變化，溫度過低，蒸餾時間會越長，影響實驗總體效率;溫度過高，產物容易揮發，導致產率降低。所以蒸餾過程中要保持一個合適的溫度，最后要注意剩余液體的量，確保留有合適的蒸發時間，也要時刻關注蒸發時的溫度。本實驗在教學中較為簡單易操作，適合作為教學實驗。

目前，咖啡因無論是在醫學上，還是在工業上都起著重要的作用，我們更要本著綠色化學的發展理念。

參考文獻

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

[2]張春曉，王文棋，蔣湘寧，等.植物基因啟動子研究進展[J].遺傳學報， 2004，31（ 12） ： 1455-1464.

[3]陳翠屏. 銀鏡反應實驗的探究[J].衛生職業教育，2010，28（6）：120-121.

作者簡介：

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：應用化學。