毕业设计（论文）-黑茶中咖啡因的提取条件的优化研究.docx

哈尔滨学院本科毕业论文（设计）题目： 黑茶中咖啡因的提取条件的优化研究院（系）理学院专 业化学年 级2007 级姓 名 Xxx学号指导教师 XXX职称 副教授2011年 6月 13日摘要 1ABSTRACT 2前言 3第一章 文献综述 41.1咖啡因的性质和结构 41.2 咖啡因的作用 41.2.1咖啡因的主要作用机理 41.2.2咖啡因的作用 41.3咖啡因的发展前景 51.4咖啡因提取原理 6第二章 实验部分 62.1实验仪器、原料及试剂 62.1.1实验仪器 62.1.2实验药品 72.1.3实验原料 72.2 实验方法 82.2.1水提法 82.2.2有机溶剂法 92.2.3醇提法 92.3方法比较与分析 112.3.1实验方法的比较 112.4 咖啡因提取条件的研究 122.4.1提取时间的选择 122.4.2温度对升华速度的影响 132.5总结不同提取方法对咖啡因提取的影响 14第三章 咖啡因的鉴定 133.1咖啡因的定性实验 133.1.1与生物碱试剂反应 133.1.2 氧化 133.2咖啡因的红外吸收光谱测定 153.2.1实验原理 153.2.2实验方法 153.2.3谱图分析 153.3咖啡因的含量测定 163.3.1吸光度的测定 163.3.2线性范围的确定 16结论 18参考文献 19致谢 21摘要咖啡因是茶叶、咖啡豆、可可等植物中含有的主要生物碱，具有较强的兴奋中枢系统 作用，广泛用于医药、食品、化妆等领域。

近年来，人们对天然咖啡因的需求越来越引起 关注因此，对咖啡因的提取方法的研究具有重要的意义本文对咖啡因的性能和应用进行了概述茶叶中咖啡因的提取”实验通常是作为一 个专业性实验开设，实验耗时长、使用试剂毒性大、不易操作，实验过程有一定难度，不 易在教学课时内完成针对以上情况，本文采用黑茶为原料在比较三种实验室常用提取 咖啡因的方法的基础上，通过实验法确定咖啡因的最佳提取条件，选择浸提温度、提取时 间为影响因素，以咖啡因的提取率为指标,并对所提咖啡因进行了定性实验同时用红外 光谱对咖啡因的结构进行表征，最后使用紫外分光光度计测定三种方法所提咖啡因的含 量，并进行比较既为实验方法提供依据又为咖啡因的工业化生产提供科学理论参考关键词：黑茶；咖啡因；提取方法AbstractCaffeine is the main alkaloid in the tea, the coffee, the cocoa and other plants, which has a strong role of excitatory central nervous system, and is used widely in medicine, food, cosmetics and other fields. In recent years, people pay more attention to the growing demand for natural caffeine. Therefore, the report of the methods for recovering caffeine has great significances.In this paper, the performance and application of caffeine are outlined, "'Extraction of caffeine in tea" experiment is usually set up as a professional test, the experiment is time-consuming and handled hardly, the toxicity of servicing analoids is great. The process of the experiment would be difficult and would not be complete in the teaching hours. In this paper, three methods of extracting caffeine have been used, and we make a qualitative test to the recovering caffeine By orthogonal experimental method of determining the best extraction conditions of caffeine: Choice of extraction temperature, extraction time value of impact factors to the extraction rate of caffeine as an index level of design, and the structure of caffeine was characteristed by infrared spectroscopy, at last, these substances caffeine was measured by UV spectrophotometer which recovered in three methods in the experiment, and compared these substances caffeine.Keywords: tea; caffeine; extraction; compare、f —1—刖 5早在石器时代，人类已经开始使用咖啡因。

早期的人们发现咀嚼特定植物的种子、 树皮或树叶有减轻疲劳和提神的功效直到很多年以后，人们才发现使用热水泡一些 植物能够增加咖啡因的效用咖啡因是一种重要的医药工业原料，具有增加肾脏血流量、强心、利尿、兴奋神经中 枢、消除疲劳等作用，应用前景广阔现在，每年咖啡因的国际销量已达到120000吨， 这个数字相当于每天每个人消耗一份咖啡饮品，这也使它成为了世界最流行的影响精 神的物质茶叶是人类最佳的天然保健饮料，干茶叶中的咖啡因含量按重量计约可达2%〜5%, 另外还含有纤维素及11%〜12%的单宁茶叶中含咖啡因虽然较低，但中国是产茶大国， 并有悠久的历史，所以资源丰富在茶叶的加工过程中产生大量茶末、茶灰、茶梗，加工 It茶叶产生下脚料20〜40kg,当茶叶生产过剩时，低档茶叶大量积压如何利用这些废茶 料和低档茶提取市场紧销的天然咖啡因，增值增收，满足市场需求，在今天具有重要意义 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 咖啡因据资料报道，咖啡因提取方法的研究已取得显著进步过去提取咖啡因的方法有 重量法、沉淀法大多数实验采用绿茶，因为它不发酵，咖啡因含量相对黑茶高，黑茶采 用的很少，报道的很少。

因为黑茶原料粗老，发酵时间长，咖啡因有部分损失，因此提取 率相对低本实验采用黑茶摸索其提取方法优缺点以及影响条件并计算提取率目前国内 外主要的提取方法有水提法、醇提法、有机溶剂提取法、升华法及超声波震荡提取法，还 有吸附法，超临界CO2气提法等由于茶叶中的单宁及纤维素对咖啡因的分离造成一定影 响，特别是其中的单宁影响更为严重单宁或水解生成的没食子酸易与咖啡碱生成难溶盐 因此，通常是用碱性溶液使咖啡因游离出来，从而达到提取的目的本文在结合大学四年所做化学实验的基础上，介绍实验室常用提取咖啡因方法中的水 提法、醇提法、有机溶剂提取法，通过比较探索每种实验方法优劣，并对咖啡因结构鉴定 和含量测定做简单介绍依据实验目的的不同选择实验方法，节省时间，并为咖啡因的工 业化生产提供一定的科学理论参考第一章文献综述1.1咖啡因的性质和结构茶叶中含有多种生物碱，其中主要成分为咖啡因（约占1〜5%）、少量的茶碱和可可 豆碱，还含有糅酸、色素、纤维素和蛋白质等咖啡因为无色针状晶体，化学名称为1, 3, 7-三甲基-2, 6-二氧喋吟，分子式为C8H10N4O2,化学结构为：咖啡因为弱碱性物质，味苦，能溶于水、乙醇、氯仿。

100°C时失去结晶水，开始升 华，120°C时升华相当显著，178°C时迅速升华，无水咖啡因的熔点为234.5G1.2咖啡因的作用1.2.1咖啡因的主要作用机理咖啡因是一种甲基黄喋吟，是中枢神经刺激剂其药物学作用是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，血压上升因此咖啡因是重要的医药工业原料, 具有增加肾脏血流量、强心、利尿、兴奋神经中枢、消除疲劳等作用，应用前景广阔1.2.2咖啡因的作用咖啡是目前被人类使用最久却又误解最多的饮料，许多最新的研究报告显示，在许多 方面，咖啡因并没有像过去想象中对人们的健康有危害；反之，咖啡中咖啡因等特殊成份 对于人体有很多的保健功效，这些功效都慢慢被科学家发现目前，已知道咖啡的特殊成份对人体的生理反应如下：（1）抗氧化的效果：咖啡因可以有效抗氧化我们身体健康的自由基，而自由基是造成 许多疾病（如心肌病变、动脉硬化、中风、肺气肿、巴金森氏症）的主要原因C2）保护心脏血管的功能：咖啡因还可以增强血管收缩，避免因血管扩强而头痛。

C3）提神醒脑：咖啡因会刺激脑部的中枢神经系统，延长脑部清醒的时间，使思路清 晰、敏锐，且注意力较为集中，可提高工作及学习的效率4） 抗忧郁：少量的咖啡因可使人精神振奋，心情愉快，缓解忧郁的现象5） 控制体重：咖啡因能提高人体消耗热量的速率，一项研究发现100毫克的咖啡因 （约1杯咖啡），可加速脂肪分解，能使人体的新陈代谢率增加百分之三至四，增加热能的消耗，适量饮用，有减重效果6） 促进消化：咖啡因会刺激交感神经，提高胃液分泌，如果在饭后适量饮用，有助 消化7） 利尿：咖啡因具利尿作用，可提高排尿量，因而使上厕所次数增加8） 改善便秘：咖啡因可刺激肠胃激素或蠕动激素，产生通便作用，可当快速通便剂9） 止痛：咖啡因做为一个药品时，可以加强某些止痛剂的效果10） 增强身体敏捷度：咖啡因也有助于在运动时，使运动阀值隆低，增加身体的敏 捷度使运动员缔造较好的成绩1.3咖啡因的发展前景咖啡因能够兴奋大脑皮层，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，改善思维活动能够增加肾脏血流量、强心、利尿、兴奋神经中枢、消除疲劳等作 用，应用前景广阔咖啡因一直是我国出口的大宗产品，每年出口量占当年产量的75%。

最近以来，国际市场咖啡因需求增加，我国产品出口货源紧缺，生产厂家纷纷满负荷生产, 一些企业还准备进一步扩产预计今后我国咖啡因出口将持续看好，前景光明1.4咖啡因提取原理目前人们已知的从茶叶中提取天然咖啡因的主要方法有：水提法、醇提法、升华法、 有机溶剂提取法及超声波震荡提取法等根据咖啡因的溶解性能和易升华的特点，通常采 用溶剂法和水提法来提取茶叶中的咖啡因以溶剂法最为常用，萃取溶剂多为热水、95% 乙醇或30%丙酮水溶液由于茶叶中的单宁及纤维素对咖啡因的分离造成一定影响，特别 是其中的单宁影响更为严重，单宁或水解生成的没食子酸易与咖啡碱生成难溶盐，因此， 在溶剂提取时预先加入CaCCh、MgO等碱性物质，以使单宁、五倍子酸等物质形成不溶性 盐沉淀。