影响咖啡因提取效率的因素

影响咖啡因提取效率的因素

摘要以茶叶为原料,从中提取咖啡因。研究表明:提取咖啡因的含量与茶叶种类、溶剂选择、升华时的温度等因素有关。

关键词茶叶;咖啡因;影响因素

茶叶是天然咖啡因的主要提取原料,近几年咖啡因的市场需求与日俱增,研究如何从茶叶中高效提取咖啡因,对满足咖啡因的市场需求具有重要意义。

1咖啡因的提取

提取流程图1如下。

图1咖啡因的提取流程

2影响提取效率的因素

2.1茶叶品种的影响

实验中采用了相同质量、不同品种的茶叶,实验步骤同图1所示。

从表1可以看出,从相同质量但不同品种茶叶中所得到的咖啡碱含量不同。普通大叶青茶比特级毛尖的咖啡碱含量高,也就是嫩叶茶比老叶茶的咖啡碱含量低。由于茶树品种,生长的自然环境,尤其新梢芽叶的部位不同,茶叶中的咖啡碱含量有较明显的差别。一般而言,大叶茶树中咖啡碱的含量较高,并且随着生长期的延长咖啡碱在叶中的积累量有所增加。

2.2溶剂对咖啡碱产量的影响

2.2.1 醇提法

称取10g茶叶,在250mL圆底烧瓶里加入150mL95%的乙醇,加热并连续提取约2h,其后回收溶剂,剩余粗提取液焙干,之后进行升华,用小火小心加热,升华时在里面加一个温度计控温150-170℃。当观察到滤纸上出现白色针状晶体时停止加热,冷至100℃左右。仔细地把附在滤纸及漏斗上的咖啡因刮下。蒸发皿中的残渣,经拌和后可用略大的火再次升华,控温200-210℃,使升华完全。用上述同样的方法刮下咖啡因,合并两次的咖啡因提取物。

2.2.2 水提法

在烧杯中加入150g水和适量的碳酸钙,再称取10g茶叶放入烧杯中,用小火煮沸,并不断搅拌,趁热减压过滤,滤液转入另一烧杯中浓缩至10mL左右,把残液转

入蒸发皿中,加7g生石灰吸水中和,其余步骤同醇提法,最后收集所得的咖啡因并称重。

2.2.3 有机溶剂提取法

称取茶叶10g于250mL圆底烧杯中,加入100-120mL水,加热至90℃保持45分钟,稍冷后用2-3层纱布代替滤纸用布氏漏斗进行抽滤,滤液中加入1/7滤液体积的含量为5%氢氧化钠溶液,混合溶液转入分液漏斗中,用二氯甲烷分4次(15mL、15mL、10mL、10mL)进行萃取,收集有机相及乳化相于分液漏斗中,加人适量饱和食盐水振摇,静止分层,收集有机相于圆底烧瓶中,水浴回收二氯甲烷。粗产物用尽可能少的丙酮溶解,用布氏漏斗抽滤收集产物,干燥称重。

有关的数据记录

醇提法的特点是使用一次量的溶剂在索氏提取器中连续抽提,通过重复循环流动,固体物质不断与新鲜溶剂接触,大大提高萃取效率,某些在有机溶剂中溶解度较低的物质也能通过延长萃取时间,得到较好的萃取,而且咖啡因经升华提纯,所得产品纯度较高。但缺点是:萃取时间长,若升华操作不当,经常使实验失败。

水提法与醇提法相似,只是提取剂由水取代了乙醇。后期的提纯方法与醇提法一致。根据实验对照,提取时间在20-30min的变化不大,太短则茶叶中的咖啡因提取不完全,太长则咖啡因易在100℃就失去结晶水而开始升华,提取收率也不高,由于水提法只是一步提取,缺乏像醇提法中的连续回流效果。

有机溶剂提取法的特点是先对茶叶进行水提过滤,然后用有机溶剂进行萃取,再浓缩,冷却结晶,替代了原升华提纯法,相对时间较短,但也存在一些缺点,主要原因是由于咖啡因经过了多次相转移,会造成咖啡因的损失,而且大多应用了二氯甲烷、丙酮和石油醚等具有一定毒性的有机溶剂。

几种提取方法皆有优劣,但由于醇提法的产量最高,且实验过程简单、安全、对环境无污染,所以最终选用醇提法。

2.4蒸发回收溶剂的影响

蒸发回收溶剂时,瓶中乙醇不可蒸得太干,否则残液很粘,转移时咖啡因的损失较大,影响产率。

2.5升华时温度对实验的影响

咖啡因在100℃时即失去结晶水,并升华,120℃升华显著,178℃升华很快。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。如果温度太高,会使被烘物炭化,把一些有色五带出来,使产品不纯。注意温度计应放在合适的位置,使正确反映出升华的温度。

3结束语

从茶叶中提取咖啡因,提取过程简单易行,通过对茶叶种类、溶剂选择、升华温度等因素的研究,找出了提高咖啡因产量的方法,从而为大规模的生产咖啡因提供了方向。

参考文献

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