茶叶中咖啡因的提取方法比较
【摘 要】 茶叶中富含咖啡因，咖啡因在医药上有重要的作用，我国是茶叶的生产大国，资源丰富，茶叶中咖啡因的提取方法很多，本文进行多种提取方法的比较，目的是为了找出一种操作方法简单、成本低、环保、产率相对较高的提取方法。
【关键词】 茶叶 咖啡因 提取方法 比较
1 综述
咖啡因又叫咖啡碱，1820年由林格（Runge）最初从咖啡豆中提取得到，其后在茶叶，冬青茶中亦有发现。我国于1950年从茶叶中提得，1958年采用合成法生成。具有能激活中枢神经系统，可用于制造长效镇痛药物，可以抵抗困倦、伤风感冒、哮喘和水肿之功效。它也是复方阿司匹林（A.P.C）等药物的组分之一。茶叶中含有1%～5%的咖啡因，同时还含有单宁酸、色素、纤维素等物质。
2 形状与稳定性
咖啡因是弱碱性化合物，化学名称为1，3，7-三甲基-2，6-二氧嘌呤。咖啡因易溶于氯仿，水及乙醇等。含结晶水的咖啡因为无色针状晶体，在100℃时失去结晶水，并开始升华，120℃时显著升华，178℃时迅速升华，纯品熔点238℃，利用这一性质可提取和纯化咖啡因。
水提取-升华法用水直接煮沸提取，然后蒸去溶剂，得到粗的咖啡因，醇提取-升华法利用95%乙醇作为溶剂，在索氏提取器中连续抽提，粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂质（如单宁酸）等，可利用升华法进一步提纯；氯仿提取-萃取法选用水作为溶剂，加热浸提，再用有机溶剂氯仿，从提取液中萃取出咖啡因。采用当地产两种茶叶末（10克）（绿茶、大树茶），通过水提取-升华法、醇提取-升华法、氯仿提取-萃取法三种方法进行对比，进而从中找到一种相对较好的省时、低成本、操作简单、安全、环保的实验方法。
3 实验部分
3.1 实验仪器与药品
索氏提取器、圆底烧瓶、电热套、量筒、烧杯、蒸发皿、玻璃漏斗、蒸馏瓶、冷凝管、电炉、电子天平、玻璃棒、刮刀，温度计等。
干茶叶（大树茶、绿茶），水，酒精，氯仿，生石灰粉，大理石。
3.2 实验步骤
3.2.1 方法一（水-提取升华法）
用电子天平称取10 g市售茶叶末，用纱布包起，加入到盛有100 mL蒸馏水的250mL烧杯中，加热煮沸30分钟，把茶叶提出水面，冷却至室温，滤去茶渣，把茶叶水转移至漏斗过滤，滤液转至蒸发皿中加热浓缩至12～15ml左右[1]，再加3～4g生石灰（生石灰能中和咖啡因里的单宁酸等物质）。粉搅拌成糊状，用干净表面皿罩上蒸发皿，小火加热至棕色烟雾产生停止加热，冷却后用小刀刮下咖啡因用电子天平称量并记录。
3.2.2 方法二（醇-提取升华法）
称取10g茶叶末，放入索氏提取器的滤纸套筒中，在圆底烧瓶中加入100mL95%乙醇，用水浴加热，连续提取约2.0～2.5h到提取液为浅色后，停止加热。稍冷，改成蒸馏装置，回收提取液中的大部分乙醇。趁热将瓶中的提取液倒入蒸发皿中，拌入3～4g生石灰，蒸发皿上盖一张带有密集小孔且孔刺向上的滤纸，再倒扣一个口径比蒸发皿略小的玻璃漏斗。水浴加热不断搅拌蒸干。当玻璃漏斗出现棕色烟雾时，即表示升华完毕，停止加热。冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，用刮刀将附着在滤纸上下两面及漏斗内壁的咖啡因刮下[3]称重。
3.2.3 方法三（氯仿-提取萃取法）
用电子天平称取称取10g茶叶末用纱布包好后放入250ml烧杯中，加入150ml蒸馏水，在石棉网上煮沸30分钟.注意不要让溶液溢出，稍冷后（约50°C）[2]，用滤纸过滤除去茶渣，将黑色提取液小心倾倒至另一烧杯中，冷至室温后，转入250ml的分液漏斗，加入50ml的氯仿摇振片刻，静置分层，此时在两相界面处产生乳化层，将分液漏斗下层的有机相滤液，按上述方法发重复萃取，将滤液转入50ml圆底烧瓶，加入几粒大理石，在水浴中蒸馏回收氯仿，将圆底烧瓶中的浓缩液倒入烧杯中水浴加热除去氯仿，直到蒸馏瓶内剩10～20ml黑绿色提取液为止。用上述升华方法提纯咖啡因，所得产品用电子天平称重并记录。
4 结果及分析
4.1 结果记录
每种方法做三次平行实验，取平均值填入下表：
4.2 结果分析
从表而可知：
（1）水-提取升华法操作简单易行，对周围环境无影响溶剂水的成本低，但产率较高。
（2）醇-提取升华法提取咖啡因虽然提取率较高，但回流时间长，溶剂使用量大，使用的索氏提取器价格较高，且连接的虹吸管易破碎，造成成本高。并且使用的溶剂乙醇易燃，对操作人员可能会造成一定的危险。
（3）氯仿-提取萃取法产率低耗时长，成本高产率相对于其它两种方法低，并且使用的萃取剂氯仿有毒，价高，又易挥发，散布于空气中，会对环境造成污染，在操作过程中不可避免地对操作人员的身体健康带来一定的危害[3]。
（4）绿茶不论用哪种方法提取均产率均略高于大树茶，但市场价高于大树茶。
结论：水-提取升华法，耗时在三种方法中较短，成本低，操作过程中无污染、产率高，是一种三种方法中的较为理想的从茶叶中提取咖啡因的方法，具有一定的实用性。另外虽然绿茶中的咖啡因含量但市场价高，我们提倡用当地产价廉的大树茶作为原料提取咖啡因较为可行。同时通过该实验，使学生对天然有机物的提取产生一定的兴趣及感性认识，为今后专业实验打下一定的基础。
参考文献：
[1]杨祖幸，汤洁等.从茶叶中提取咖啡因实验方法及装置的改进[J].2008（27）：3.
2008年3月第27卷第三期实[验室研究与探索].
[2]张生明，茶叶中提取咖啡因方法的研究[J].青海民族大学学报（教育科学版），2010（5）.
[3]普燕萍，陶广书.从茶叶中提取咖啡因实验方法比较[J].云南民族学院学报（自然科学版），2000，9（2）：92～93.