精编资料推荐几种茶叶中咖啡因含量的测定.docx
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精编资料推荐几种茶叶中咖啡因含量的测定
青海民族大学
毕业论文（设计）
论文题目：
几种茶叶中咖啡因含量的测定
学生姓名：
隆学庆学号：
0904040006
指导教师：
杨尚梅职称：
院系：
化学与生命科学学院化学系
专业班级：
10化学师范
二○一四年四月二十二日
独创性声明
本人声明所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的理论学习、实习实践以及研究所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得青海民族大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一起探讨、工作的同学对本论文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业论文作者签名：
签字日期：
年月日
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论文作者签名：
签字日期：
年月日
指导教师签名：
签字日期：
年月日
摘要
应用索氏提取法从不同茶叶中提取咖啡因，相同的时间下不同的茶叶中所提取到的咖啡因含量是不同的。
茶叶中含有多种生物碱，其主要成分为咖啡因。
少量的咖啡因可以使身心处于一种兴奋状态，刺激机体的中枢神经系统，诱发肾上腺素释放入血，增高机体血糖水平，注意力集中。
过量的咖啡因使人精神疲倦、身体发颤、难以入睡、刺激胃黏膜。
因此测定茶叶中的咖啡因，有助于我们对茶叶有更好的认识。
关键词：
茶叶、索氏提取器、咖啡因、提取、含量、测定
ABSTRACT
Abstract:
Applicationofsoxhletextractionmethodtoextractcaffeinefromdifferenttea,thesametimeunderthedifferentteaextracttothecaffeinecontentisdifferent.Teacontainsavarietyofalkaloids,itsmaincompositioniscaffeine.Asmallamountofcaffeinecanmakebodyandmindisinastateofexcitement,stimulatesthecentralnervoussystem,inducingtheadrenalinereleasedintotheblood,andincreasethebody'sbloodsugarlevel,concentration.Toomuchcaffeinemakespeoplementalfatigue,bodytremble,difficulttofallasleep,stimulatethegastricmucosa.Sothedeterminationofcaffeineintea,canhelpustohaveabetterunderstandingofthetea.
Keywords:
tea,soxhletextractor,caffeine,extraction,determinationofcontent
引言
茶叶中含咖啡因虽然较低，但因我国是产茶大国，并有悠久的历史，所以资源丰富。
具有关资料报道，茶叶中咖啡因的质量分数约为1%～4%。
多年来，一直有人用不同方法从茶叶中提取天然咖啡因，主要方法有溶剂萃取法和升华法两大类。
本文利用索氏提取法从不同种类的茶叶中提取咖啡因，索氏提取器是由提取瓶、提取管、冷凝器三部分组成的。
提取管两侧分别有虹吸管和连接管。
索氏提取器是利用溶剂回流和虹吸原理，使固体物质每一次都能为纯的溶剂所萃取，所以萃取效率较高。
萃取前应先将茶叶研磨细，以增加乙醇浸溶的面积。
然后将茶叶末放在滤纸套内，放置于提取器中。
当乙醇加热沸腾后，蒸汽通过导气管上升，被冷凝为液体滴入提取器中。
当液面超过虹吸管最高处时，即发生虹吸现象，溶液回流入圆底烧瓶，因此可萃取出溶于乙醇的部分物质。
就这样利用溶剂回流和虹吸作用，使茶叶末中的可溶物富集到圆底烧瓶内。
咖啡因是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。
但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重。
一、茶叶的背景及主要成分：
1.1茶叶的背景
中国历史上有很长的饮茶纪录，已经无法确切地查明到底是在什么年代了，但是大致的时代是有说法的。
并且也可以找到证据显示，确实在世界上的很多地方饮茶的习惯是从中国传过去的。
所以，很多人认为饮茶就是中国人首创的，世界上其它地方的饮茶习惯、种植茶叶的习惯都是直接或间接地从中国传过去的。
茶叶中含咖啡因虽然较低，但因我国是产茶大国，并有悠久的历史，所以资源丰富。
中国是茶树的原产地，因而也是茶叶的故乡，是发现和利用茶叶最早的国家。
数千年前就在我国的云南、贵州、四川等地发现了野生茶树。
茶叶是人类最佳的天然保健饮料，茶叶中含多种有机化合物、无机矿物质及人体必需的营养成分和药用成分。
1.2茶叶的茶种、产地及功效和口感
1.2.1茶叶种类、产地
茶叶名称
茶叶种类
产地
金骏眉
红茶
福建武夷山
红茶
发酵茶
福建安溪
普洱
黑茶
云南
茯茶
黑茶
江苏苏州
铁观音
乌龙茶
福建武夷山
大红袍
乌龙茶
浙江
碧螺春
绿茶
陕西
龙井
绿茶
浙江
信阳毛尖
绿茶
河南
云雾绿茶
绿茶
湖南
黄山毛峰
绿茶
福建武夷山
茉莉花茶
花茶
安徽黄山
1.2.2功效及口感
（1）金骏眉
提神消疲、生津清热、利尿、消炎杀菌、解毒、暖胃养胃。
最适饮用时间为秋冬季，其汤色浓郁，兼有果香和蜜香，滋味比较醇厚。
（2）铁观音
减肥瘦身、抗癌、抗衰老、防治心血管疾病，不适宜在睡前和空腹饮用，胃功能较差的人不适宜多喝。
最适饮用时间为秋天，其冲泡后汤色金黄浓艳似琥珀，有天然馥郁的兰花香，滋味醇厚甘鲜，回甘悠久，俗称有“音韵”。
（3）普洱
降脂减肥、降脂、降压、抗动脉硬化、防癌、抗癌、健齿护齿、护胃、养胃、抗衰老、防辐射、醒酒、美容。
最适饮用时间为冬天，其汤色明亮清澈、滋味微涩甘甜，喉韵沉香鲜爽、茶气醇厚、回甘生津。
（4）碧螺春
兴奋作用、利尿作用、强心解痉作用、抑制动脉硬化作用、抗菌、抑菌作用、减肥作用、防龋齿作用、抑制癌细胞作用。
夏秋季节白天和饭后饮用为佳，其汤色碧绿清澈，清香幽雅、鲜爽生津、叶底柔匀。
（5）红茶
胃肠消化、促进食欲、可利尿、消除水肿、强壮心脏功能、抗菌力强、用红茶漱口可防滤过性病毒引起的感冒、预防蛀牙与食物中毒、降低血糖值与高血压、能够使心肌梗塞的发病率降低。
最适饮用时间为晚上，其汤色红艳，滋味醇厚、香气鲜郁高长、滋味浓厚鲜爽、富有刺激性。
（6）茉莉花茶
美容、可润肤肌肤、排毒养颜、保健、清热降火、清肝明目、解压提神、防辐射、抗癌、降压、抗衰老、益寿延年、防病、舒筋活血、振脾健胃、可改善昏睡及焦虑现象、对慢性胃病、经期失调也有功效。
最适饮用时间为白天，其有浓郁的茉莉花香，滋味醇厚鲜爽、口感柔和、不苦不涩。
（7）龙井
兴奋作用、利尿作用、强心解痉作用、抑制动脉硬化作用、抗菌、抑菌作用、减肥作用、防龋齿作用、抑制癌细胞作用、延缓衰老、消臭、助消化。
最适饮用时间春夏季，其茶汤清碧，香气清高鲜爽、滋味甘甜。
（8）茯茶
助消化、减肥作用、利尿作用、增强毛细血管的作用、养胃、健胃作用。
是炎热季节降暑解渴的最佳饮品，其汤色红亮，菌花清香，滋味醇和，入口爽滑，甘甜润泽。
（9）信阳毛尖
信阳毛尖具有强身健体作用、能促进脂类物质转化吸收、有生津解渴、清心明目、提神醒脑、去腻消食、抑制动脉粥样硬化以及防癌、防治坏血病和护御放射性元素等多种功能。
饭前及睡前不适饮用；切勿饮隔夜茶水，一般冲泡后尽量半日内饮用完成，其颜色鲜润、干净，不含杂质，香气高雅、清新，味道鲜爽、醇香、回甘。
（10）黄山毛峰
提神、明目、益思、除烦、利尿、兴奋、抗菌、抑菌、抑制动脉硬化等多种功效，最适饮用时间为饭后，可静心。
其色泽乌黑，陈香清幽，汤色橙黄或橙红，味道醇和滑口，喉底甘润，爽口去腻，茶性暖和。
（11）云雾绿茶
抗衰老、抗菌、降血脂、可改善消化不良情况、防龋齿、清口臭等功效，最是饮用时间为饭后。
其条索紧细，香气馥郁，滋味甜醇，香高持久，汤色黄绿明亮，饮后回甘，叶底嫩匀。
（12）大红袍
预防蛀牙、消除危害美容与健康的活性氧、瘦身、抗肿瘤、预防老化、有助于醒脑提神等功效，空腹的时候，不能喝大红袍，失眠症患者，神经衰弱的人不宜喝大红袍。
其香气馥郁幽雅（岩骨花香）、滋味醇厚甜滑，饮后齿颊留香，独具“武夷岩韵”。
汤色橙红明亮，叶底柔软碧黄，红边明显，为乌龙茶名贵品种之一。
1.3主要成分
茶鲜叶中，水分约占75%，干物质为25%左右。
茶叶的主要化学成分3.5—7.0%无机物和93—96.5%的有机物组成。
茶叶中的化学成分及在干物质中的含量
成分
含量（%）
组成
蛋白质
20—30
谷蛋白、精蛋白、球蛋白、白蛋白等
碳水化合物
20—25
纤维素、果胶、淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖、茶多糖等
脂类化合物
8
磷脂、硫脂和糖脂、茶皂素
茶多酚
24—36
儿茶素、黄酮素、黄酮、酚酸、花白素和花青素
生物碱
3—5
咖啡碱、茶叶碱、可可碱
氨基酸
1—4
茶氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸
色素
1
叶绿素、胡萝卜素类、叶黄素类、花青素类
芳香物质
0.005—0.03
醇类、醛类、酸类、酮类、酯类、内酯
维生素
0.6—1.0
维生素C、A、E、D、B1、B2、B6等
矿物质
3.5—7.0
钾、磷、钙、镁、铁、锰、硒、铝、铜、硫、氟等
二、茶叶中提取咖啡因的背景、历史
2.1背景、历史
一、热水提取咖啡因
热水提取咖啡因的方法利用咖啡因热水中具有一定的溶解性质的原理，在脱除咖啡中咖啡因使用较多，国内在茶叶上的运用最早于1995，并取得了一定的结果。
随后，在原有的基础上，结合脱水、揉捻、干燥工序，制成的茶叶咖啡因脱除率达到67%，其他主要内含物保留率达到82%以上。
热水浸泡脱除咖啡因的方法只适合于鲜叶和杀青叶，而不适合于揉捻叶和干燥叶，因此该方法对绿茶而言是一种既安全又经济的方法，但不适于红茶。
热水浸泡可以有效脱除咖啡因，但是由于在浸泡过程中会将茶叶中其他一些易溶于水的成分（如茶多酚、氨基酸等）浸出，对成品茶的风味有较大的影响。
二、吸附分离脱除咖啡因
大孔吸附树脂是一类新型的非离子型分子吸附剂，显示了独特的分离作用，已有报到应用于茶多酚的提取分离，主要是利用吸附树脂的分子筛和吸附性质，使儿茶素在吸附树脂上吸附-解吸与其他物质分离，而达到分离纯化目的。
非极性大孔吸附树脂吸附容量大，又易于解吸，效果较好。
以粗品茶多酚为原料研究了利用大孔吸附树脂柱色谱分离制备儿茶素和咖啡因的可行性，结果表明，大孔吸附树脂对儿茶素和咖啡因的吸附和解吸性能良好，通过梯度洗脱，可对儿茶素和咖啡因进行分离。
三、微波辐射法从茶叶中提取咖啡因
目前微波辐射已迅速发展成为一项新兴的天然产物提取技术，和传统方法相比，利用微波辐射法从茶叶提取天然咖啡因，不但能大幅度缩短提取时间，降低溶剂用量，而且具有提取率高等优点。
三、超临界CO2提取咖啡因
超临界CO2萃取法是近年发展起来的一种新型的分离技术。
它具有对咖啡碱选择性高，同时还具有溶解性大、无毒安全、工艺过程简单等优点，因而用超临界CO2流体作为溶剂更显优势，因为CO2的临界值低，压力与温度的一个较小变化都会引起流体密度的幅度改变，并极易渗透到原料基质中，使萃取组分通过分配扩散作用而充分溶解，从而达到萃取的目的。
近年来，国内外采用超临界CO2萃取脱除茶叶咖啡因的研究较多。
但从茶叶中脱除咖啡碱的工业化应用还不理想，除了成本较高以外，茶叶在脱除咖啡碱时风味损失严重。
2.2咖啡因的用途
咖啡因对中枢神经系统有广泛的兴奋作用,首先兴奋大脑皮层,增加大脑皮层的兴奋过程,能振作精神,减少疲乏感,消除睡意,改善思维活动。
加大剂量或当延脑生命中枢处于抑制状态时,它可直接兴奋呼吸中枢和血管运动中枢,使呼吸加深加快,血压上升。
此外,还有较弱的兴奋心脏和利尿作用。
三、咖啡因的物化性质
其他名称：
三甲基黄嘌呤、三甲基黄嘌呤、咖啡碱、茶毒、马黛因、瓜拉纳因子、甲基可可碱
分子式：
C8H10N4O2
结构式：
摩尔质量：
194.19g/mol
外观：
无嗅，白色针状或粉状固体或六角棱柱状结晶
密度和相态：
1.2g/cm3、固体
水中溶解性：
微溶
其他溶剂：
乙酸乙酯、氯仿、嘧啶、吡咯、四氢呋喃中可溶;酒精和丙酮中一般可溶;石油醚、醚及苯中微溶
熔点：
237°C
沸点：
178°C
四、实验内容
4.1实验原理
含结晶水的咖啡因加热到100℃时即失去结晶水，并开始升华，120℃时升华显著，178℃时很快升华。
用95％乙醇在索氏提取器中提取茶叶中的咖啡因，将不溶于乙醇中纤维素和蛋白质等分离．需用少量溶剂就能将化合物从固体物质中萃取出来。
所得萃取液中除了咖啡因外，还含有叶绿素、丹宁及其水解物等。
蒸去溶剂，在粗咖啡因中拌入石灰，与丹宁等酸性物质反应生成钙盐，游离的咖啡因就可通过升华纯化。
提取咖啡因的方法有碱液提取法和索氏提取器提取法。
本实验以乙醇为溶,用索氏提取器提取，再经浓缩、中和、升华,得到含结晶水的咖啡因。
4.2试剂、仪器
4.2.1试剂
茶叶末10g（茯砖、普洱、红茶、金骏眉、铁观音、大红袍、黄山毛峰、云雾绿茶、信阳毛尖、龙井、碧螺春、茉莉花茶）、95%乙醇、 氧化钙粉、沸石
4.2.2仪器
圆底烧瓶（250mL）、球形冷凝管、直形冷凝管、煤气灯、量筒（100mL）、漏斗、蒸发皿、水浴锅、表面皿、玛瑙研钵、台秤；滤纸、脱脂棉
索氏（Soxhlet）提取器 ：
索氏（Soxhlet）提取器由烧瓶、提取筒、回流冷凝管3部分组成。
索氏提取器是利用溶剂的回流及虹吸原理,使固体物质每次都被纯的热溶剂所萃取, 减少了溶剂用量, 缩短了提取时间, 因而效率较高。
4.3实验步骤
（1）将10g茶叶末放入250ml圆底烧瓶中，加入95%乙醇80ml、沸石2~3颗，水浴加热；改变不同回流提取时间，过滤、稍冷却后，改成蒸馏装置，把提取液中大部分乙醇蒸出（回收），趁热把瓶中剩余液倒入蒸发皿中，留作升华提取咖啡因用。
（2）向提取液中加入氧化钙粉，搅成浆状，在蒸汽浴上蒸干，除去水分，使成粉状（不断搅拌，压碎块状物），然后移至石棉网上用煤气灯小火加热，焙炒片刻，除去水分。
（3）在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸，再罩一个合适漏斗，漏斗颈部塞一小团疏松棉花，用煤气灯隔着石棉网小心加热，适当控温，当发现有棕色烟雾时，即升华完毕，停止加热。
（4）冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，刮下咖啡因，残渣经搅拌后，用较大火再加热片刻，使升华完全。
升华的咖因称量、计算其回收率。
实验装置图及成品图：
（1）回流
（2）蒸馏
（3）焙炒（4）升华
（5）滤纸—咖啡因（6）咖啡因
五、实验结果及讨论
表3不同茶叶中咖啡因的含量
茶叶种类
虹吸次数侵泡时间（h）
所用量（g）
提取量（g）
产率（%）
金骏眉
2016
10.0601
0.0521
0.52
红茶
2016
10.1034
0.0454
0.45
铁观音
大红袍
2016
2016
10.5884
10.4102
0.0242
0.0216
0.23
0.21
普洱
2016
10.0332
0.0186
0.18
茯茶
2016
10.3105
0.0163
0.16
云雾绿茶
2016
10.2783
0.0212
0.21
龙井
2016
10.0425
0.0241
0.24
碧螺春
信阳毛尖
黄山毛峰
茉莉花茶
2016
2016
2016
2016
10.7032
10.2014
10.5137
10.1304
0.0252
0.0342
0.0291
0.0206
0.24
0.34
0.28
0.21
由表3可见, 由于茶叶的不同，所以同样量的茶叶，其得到咖啡因的量也就不同。
由结果可知，不同品种、不同产地的茶叶中，其咖啡因的含量是不同的。
对于消费者而言，饮茶虽有助于身体健康，但也不是饮用越多越好，针对不同的茶叶，适量饮用，才更有利于身体健康。
六、综述
用索氏提取法在同样的实验条件下从以下12种茶叶（金骏眉、红茶、云雾绿茶、龙井、碧螺春、信阳毛尖、黄山毛峰、铁观音、大红袍、茯茶、普洱、茉莉花茶）中提取咖啡因，对咖啡因含量进行分析：
金骏眉>红茶>云雾绿茶>龙井>碧螺春>信阳毛尖>黄山毛峰>铁观音>大红袍>茯茶>普洱>茉莉花茶。
本实验中操作重点及注意事项 ：
1、滤纸套筒大小要合适，以既能紧贴器壁，又能方便取放为宜，其高度不得超过虹吸管；滤纸包茶叶时要严密，茶叶末不能掉出滤纸套筒，纸套上面折成凹形。
2、瓶中乙醇不可蒸得太干，否则残液很粘，转移时损失较大。
3、生石灰起吸水和中和作用，以除去部分酸性杂质。
4、在萃取回流充分的情况下，升华操作是实验成败的关键。
升华过程中，始终都需用小火间接加热。
如温度太高，会使产物发黄。
注意温度计应放在合适的位置，使正确反映出升华的温度。
七、结语
对于消费者而言，饮茶虽有助于身体健康，但也不是饮用越多越好，针对不同的茶叶，适量饮用，才更有利于身体健康。
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佛山科学技术学院学报（自然科学版）Vol.26No.2,48-49.
致谢
本论文是在杨尚梅老师的悉心指导下完成的。
从论文选题、论文内容修改到论文完成杨老师都倾注了大量心血。
杨老师刻苦认真、严谨求实的态度，一丝不苟、兢兢业业的实干精神，高尚的人格和为人处事的方法，深深影响着我，教育着我，使学生受益匪浅！
通过这两个月的指导，使我在查阅资料，写作技巧上都有了很大的提高。
何言寸草心，报得三春晖:
此时此际，我只能把心中的感激之情化做最真挚的祝福，衷心祝福老师事业一路凯歌，生活美满幸福。
最后，再一次向所有曾给予我关心和帮助过的老师、同学、朋友致以最真诚的谢意，衷心祝愿你们幸福平安。
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