从茶叶中提取茶多酚及咖啡碱的实验方案

2.1.实验目的：
学习钙离子沉淀提取茶多酚的关键步骤方法和特点。
2.2.村料与设备：
2.2.1.材料:绿茶磨碎样、沸水、脱脂棉、生石灰（兑成饱和石灰水）、pH试纸 、柠檬酸（5%）。
2.2.2设备：茶样粉碎机、水浴锅、漏斗、三角瓶、容量瓶、烧杯、离心机、玻棒。
2.3．实验方法：
2.3.1．取绿茶磨碎样20克加人250ml沸水水浴浸提30分钟，棉饼过滤，滤液
从茶叶中提取茶多inensis
简 称:GTP
别 名:茶鞣质、茶单宁
物理性状： 1 外观：白色晶体。2 易溶于水及有机溶液，味苦涩。
稳定性：在 PH4-8 稳定。遇强碱、强酸、光照、高热及过渡金属易变质。最高耐热温度在1个半小时内，可达250℃左右，在三 价铁离子下易分解。
理化性质
1、物理性质
茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40℃一80℃)和含水乙醇中；稳定性极强，在PH值4—8、250℃左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解。1989年被中国食品添加剂协会列入GB2760-89食品添加剂使用标准，1997年列为中成药原料。
2、化学性质
药理作用
1． 具有很强的消除有害自由基的作用。
2．抗衰老作用。
3．抗辐射作用。
4． 对癌细胞的抑制作用。
5． 抗菌、杀菌作用。
6． 对艾滋病病毒的抑制作用。
7. 对烟民有好处,可以清洗肺部尼古丁。
文献了解：
茶多酚不仅是一种新型的天然抗氧化剂,具有保鲜防腐 ,无毒副作用 ,食用安全。有防降解的作用 ,还具有明显的抗衰老、 消除人体过剩的自由基 ,去脂减肥,降低血糖、 血脂和胆固醇 ,预防心血管疾病,抑制肿瘤细胞等药理功能 ,防治艾滋病 ,防龋护齿 ,抑制口臭 ,有助于预防和治疗辐射伤害 ,有助于抑制和抵抗病毒菌 ,有助于美容护肤 ,抗过敏 ,防腹泻 ,抗流感 ,增强免疫力 ,解烟毒等多种功效[。所以在食品加工、 医药、 日用化工等领域具有重要的应用。
安全性评价 ：无毒
定 义：是茶叶中儿茶素类、丙酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称。
成分：是一种稠环芳香烃，可分为黄烷醇类、羟基-[4]-黄烷醇类、花色苷类、 黄酮类、 黄酮醇类和酚酸类等。其中以儿茶素最为重要，约占多酚类总量 的60%-80%；儿茶素类主要由EGC、DLC、EC、EGCG、GCG、ECG等几 种单体组成。茶多酚在茶叶 中的含量一般在20—35%。 在茶多酚中各组成份中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主。儿茶素类物质的含量约占茶多酚总量的70％左右。
参考文献:
[1]宓晓黎.超临界二氧化碳萃取茶叶中 EGCG等儿茶素组分的工艺研究 [ J ].中国茶叶 , 1997, 18 (6) : 18–19
[2]孙秋香，肖婷，茶叶中茶多酚的提取、 测定及应用，湖北第二师范学院学报，第 26卷第 8期，47-57页
[3]陈素艳，茶多酚的提取与应用，福建化工，2005年第 2期，40-43页
超声波法[3]
超声波法是利用超声波的机械破碎和空化作用加速茶多酚等浸提物从茶叶向溶剂的扩散速率，使茶多酚浸提出来。再用传统工艺相同的过程从提取液得到茶多酚，然后纯化。郑尚珍等确定了较理想的工艺条件，即在超声波辐射的条件下，用PH值为1-2的 8 0％乙醇溶液（1：8）提取40-60mi n ，流程如图所示。此法工艺简单，超声辐射时间较传统高温浸提时间短，避免茶多酚高温氧化，产品质量高，提取率可达 5 0 ％以上。同时避免了有毒溶剂的使用， 具有良好的工业推广价值。
微波浸提法[3]
微波浸提法是利用微波中分子发生高频运动扩散速率提高使茶多酚等浸提物提出，流程如图所示。由于每次浸提时间一般为几分钟，具有高效节能的作用， 与传统工艺相比，也避免了长时间处于高温下的氧化，产品质量好，有效降低酯型儿茶素EGCG和ECG的下降量，保持活性成分的稳定。也避免了有毒溶剂的使用，产品无污染。
茶多酚是从茶叶中提取的全天然抗氧化食品，具有抗氧化能力强，无毒副作用，无异味等特点。
茶多酚是指茶叶中一大类组成复杂、分子量及其结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物，主要由儿 茶素、黄酮醇、花色素、酚酸及其缩酚酸等组成的有机化合物，以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量的60％一80％，其中含量最高的几种组分为L— EGCG(50％-60％)、L—EGC(15％-20％)、L—ECG(10％-15％)和L—EC(5％-10％)。
化学试剂:无水硫酸钠 ,硫酸亚铁 ( FeS O4 ·7H2O) ,酒石酸钾钠 (K NaC4H4O6·4H2O) ,磷酸氢二钠 (Na2HPO4 ·12H2O) ,磷酸二氢钾 (KH2 PO4 ) ,乙酸乙酯。均为分析纯试剂。
材料:老茶叶 (取自湖北第二师范学院东区山上 ,因为季节的关系只有新鲜的老茶叶可以采摘 )。
1.2.2提取。在众多的提取方法中 ,选用了溶剂提取法 ,具体过程是称取经过预处理的干茶叶末 30 . 00g,加入 250mL 90℃ 接近沸水中搅拌浸提 ,过滤 ,先后用 250mL的乙酸乙酯萃取两次。合并两次有机相 ,再用无水硫酸钠干燥 ,减压蒸馏除去乙酸乙酯溶剂得黄色粉末状茶多酚。
钙离子沉淀法：
三、咖啡碱相关：
工业上，咖啡因主要通过人工合成制得。它具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，还可用作治疗脑血管的头痛，尤其是偏头痛，是阿司匹林（A.S.P）等药物的组方之一。但过度使用咖啡因会增加抗药性和产生轻度上瘾。茶叶中含有多种生物碱，其中以咖啡碱（又以Caffeine即咖啡因）为主，约1%~5%，另外还含有可可豆碱、茶碱、丹宁酸（又名鞣酸）、没食子酸及色素、纤维素、蛋白质等。咖啡因是杂环化合物嘌呤的衍生物，其结构式见右图。咖啡因是弱碱性化合物，易溶于氯仿、水和乙醇、热苯中。而单宁酸易溶于水和乙醇，但不溶于苯。本实验以乙醇为溶进行提取。
2、若提取液颜色很淡时，即可停止提取。
3、本实验在蒸馏及蒸干乙醇的过程中，不可用酒精灯直接加热，须用水浴加热。
4.在咖啡因的纯化的步骤中，残渣务必要使水分完全除去。
5.升华过程中应严格控制加热温度，始终都须用小火间接加热。温度太高会使滤纸炭化变黑，并有一些有色物烘出来，使产品不纯。第二次升华时，火亦不能太大，否则会使被烘物大量冒烟，导致产物损失。
超临界萃取法[3]
张家骊采用超临界CO2萃取法解决了传统工艺的咖啡因和残留溶剂含量高的问题。超临界萃取法是利用温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力介于气体或液体间的流体作为萃取剂，萃取某种高沸点和热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。介质通常为CO2。由于CO2无毒，对人体无害，且产品纯度高，经简单精制纯度可达 9 5 ％，产品适用于医药、食品添加剂等方面的使用，流程如图所示。由于茶多酚在临界的CO2中溶解度小，且受到其他因素如萃取时间，流体流速的影响，故此法的一次的提取率低。
四、咖啡因提取：
实验步骤：
1.从茶叶末中分离提取咖啡因
(1)称取10g茶叶末放入脂肪提取器的滤纸套筒中.
(2)在250ml的圆底烧瓶中加入150ml95%乙醇.
(3)加热。连续提取50~60min后，待冷凝溶液刚刚虹吸下去时，立即停止加热。
(4)改成蒸馏装置，添加沸石后蒸馏，回收提取液中的大部分乙醇。
2.咖啡因的纯化
(1)将残液倒入蒸发皿中，用约5ml回收乙醇清洗烧瓶，也并入蒸发皿中，然后加入4g研细的生石灰粉。
(2)在搅拌下用蒸气浴将乙醇基本蒸干.
(3)在石棉网上用小火将固体慢慢焙炒至干，务必要使水分完全除去。冷却后擦去沾在边上的粉末，以免在升华时污染产物。
(4)取一只合适的玻璃漏斗，罩在隔以刺有许多小孔的滤纸的蒸发皿上幻灯片7，并在漏斗茎部塞一团疏松的棉花。将蒸发皿放在石棉网上用小火小心加热升华。要适当控制火焰，尽可能使升华速度放慢，以提高结晶纯度和产量。当发现滤纸出现浅棕色时，暂时停止加热，（此时纸上即有白色毛状结晶。）
3.通冷凝水，点燃酒精灯。蒸馏出大部分乙醇后，熄灭酒精灯，关闭冷凝水。卸下蒸馏装置。
4.将圆底烧瓶中剩余的液体导入蒸发皿中，水浴加热至提取物干燥，石棉网上焙炒至水分完全去除。
5.准备扎满针孔的滤纸一张及塞有棉花的滤斗一个，如图3盖在蒸发皿上，针孔上将会出现无色针状结晶——咖啡因。
六、总结分析：
通过以上陈述及个人分析，按照我们目前所有的实验条件与设备，应采取溶剂提取法或金属离子沉降法，它们具有操作较易，对实验设备要求较低等特点，其它具体因素还要通过老师的指导。个人感觉两个实验需要单独做。在本次实验设计过程中，学到了许多东西，为以后的专业学习提供了更多的经验。
(5)冷却后，揭开漏斗和滤纸，用小刀仔细收集附在滤纸两面及器皿周围的白色针状结晶。残渣经拌和后可用较大的火再加热片刻，ຫໍສະໝຸດ 升华完全。3.咖啡因的检验
与碘化铋钾试剂的反应：1ml咖啡因的乙醇溶液，加入1~2滴碘化铋钾试剂。现象：生成浅黄色或红棕色沉淀。
四、注意事项
1、 滤纸套大小既要紧贴器壁，又要能方便取放，其高度不能超过虹吸管。滤纸包茶叶时应严紧，防止漏出堵塞虹吸管。纸套上面折成凹形，以保证回流液均匀浸润被萃取物。
目前国内外茶多酚粗品的提取的方法主要有:溶剂萃取法、离子沉淀法、 树脂吸附分离法、 超临界流体萃取法、 超声波浸提方法、 微波浸提法等等。[1]
二、实验过程：
溶剂提取法：[2]
1.1主要仪器、 药品及材料
仪器: 722 - E可见分光光度计 (上海光谱仪器有限公司 ) ,真空干燥箱 (上海精宏实验设备有限公司 ) ,电子天平 , pH计 ,容量瓶 ,真空泵 ,布氏漏斗。
1.2茶多酚的提取工艺。采集茶叶 →去灰尘 ,洗干净 →晾干 →干茶叶 → 粉碎 →90℃接近沸水中搅拌浸提 →过滤 →乙酸乙酯萃取 → 得有机相 →无水硫酸钠干燥 →减压蒸馏 →得黄色粉末状茶多酚 → 称量。
1.2.1预处理。粉碎干茶叶:将采集来的茶叶洗净、 晾干 ,烘干,最后粉碎。粉碎的目的是与液体的接触面增大 ,使提取率增高。由于试验条件的限制 ,用剪刀代替粉碎机 ,将干茶叶剪碎 ,并且用研钵研细。干茶叶量为 50 . 00g。