茶葉中提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

李芬芳，李改仙

（晉中學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山西晉中030619）

咖啡因是從茶葉、咖啡果中提煉出來的一種生物堿，在生理上能刺激人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)而引起興奮，促進(jìn)新陳代謝，加強(qiáng)肌肉收縮.咖啡因還具有增強(qiáng)心臟和腸胃道的功能，能調(diào)節(jié)脂肪代謝，同時(shí)還能起到解毒的功效[1-2]，所以適量地使用有祛除疲勞、興奮神經(jīng)的作用.茶葉中含有多種生物堿，其主要成分為黃酮類、茶多酚、生物堿（主要為咖啡因）、氨基酸、維生素等，其中以咖啡因?yàn)橹鳎?%～4%[3].本文用萃取法從茶葉中提取咖啡因，探討了氧化鈣量、焙燒溫度及升華溫度對咖啡因產(chǎn)率的影響.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

儀器：1793型索氏提取器（上海越磁電子科技有限公司）.

試劑：鐵觀音茶葉（安徽德峰茶廠），95%乙醇和氧化鈣均為國產(chǎn)分析純.

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

咖啡因的提?。?）稱取20 g茶葉末，放入脂肪提取器的濾紙?zhí)淄仓?，在圓底燒瓶中加入100 mL 95%乙醇，連續(xù)加熱提取，虹吸5次后停止加熱，冷卻，回收乙醇.2）蒸發(fā)干燥：趁熱將瓶中的殘液倒入蒸發(fā)皿中，分別加入3.5 g，4.0 g，4.5 g氧化鈣使成糊狀，在蒸氣浴上蒸干.3）將蒸發(fā)皿放在石棉網(wǎng)上，分別施加電壓50 V，100 V，150 V，200 V 焙炒片刻，使水分全部除去.4）分別在50 V，100 V，150 V，200 V，220 V 電壓下進(jìn)行升華，得到白色針狀晶體[4].

2 合成條件優(yōu)化

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)及分析

2.1.1 氧化鈣量對產(chǎn)率的影響

在焙炒電壓50 V，升華電壓為150 V 的條件下，不同氧化鈣量對咖啡因產(chǎn)率的影響，其結(jié)果見表1.從表中可以看出氧化鈣量為4 g時(shí)咖啡因產(chǎn)率最高.

表1 氧化鈣量對產(chǎn)率的影響Tab.1 The influence of quantity of Calcium Oxide on yield

2.1.2 焙炒電壓對產(chǎn)率的影響

在加入氧化鈣量為4 g，升華電壓為150 V 的條件下，不同焙炒電壓對咖啡因產(chǎn)率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在100 V 時(shí)產(chǎn)率比其它電壓下要高，其結(jié)果見表2.

表2 焙炒電壓對產(chǎn)率的影響Tab.2 The influence of roasting voltage on yield

2.1.3 升華電壓對產(chǎn)率的影響

在加入氧化鈣量為4 g，焙炒電壓為50 V的條件下，升華時(shí)施加不同的電壓對咖啡因產(chǎn)率的影響.從表中可以看出在150 V時(shí)產(chǎn)率達(dá)到最高，其結(jié)果見表3.

表3 升華電壓對產(chǎn)率的影響Tab.3 The influence of sublimation of caffeine voltage on yield

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)水平的基礎(chǔ)上，以相關(guān)最佳值為主，采用三因素兩水平正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化反應(yīng)提取工藝條件（見表4），得到的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5.

表4 正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)Tab.4 Orthogonal test parameter

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種因素對咖啡因產(chǎn)率影響的次序?yàn)椋荷A電壓＞焙炒電壓＞氧化鈣量，而且影響因素B 與影響因素C 存在明顯的交互作用，因此在提取過程中控制升華的溫度尤其重要，根據(jù)上述正交實(shí)驗(yàn)獲得的各因素最佳提取條件為：氧化鈣量為4 g，焙炒電壓為100 V，升華電壓為150 V時(shí)，咖啡因產(chǎn)率最高，達(dá)到1.83%.

表5 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.5 Orthogonal test design

3 結(jié)論

通過對加入的氧化鈣量、焙炒電壓、升華電壓條件的探討，研究了從茶葉中提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)，用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的工藝提取條件為：氧化鈣量4 g，焙炒電壓100 V，升華電壓為150 V，此條件下咖啡因產(chǎn)率達(dá)到1.83%，該方法具有操作簡便、時(shí)間短、產(chǎn)率高的特點(diǎn).

[1]趙衛(wèi)星,姜紅波,馮國棟.茶葉中咖啡因的提取研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程,2010,27(9):17-20.

[2]柯銘清.中草藥有效成分理化與藥理特性(修訂本)[M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1982:137-138.

[3]關(guān)崇新,回瑞華.茶葉中咖啡因含量的測定[J].鞍山師范學(xué)院學(xué)報(bào),2001,3(3):45-47.

[4]北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2002,241.