从茶叶中提取咖啡因以及咖啡因的鉴定-成品.doc

第二届山东省大学生生物化学实验技能大赛报名表所在院校名称生命科学学院参赛作品题目从茶叶中提取咖啡因及咖啡因的鉴定联系人资料姓名Xx所在系或专业生物工程专业联系手机E-mail地址参赛者资料姓名性别年级专业手机Xx女2011级生物工程Xx女2011级生物工程所需仪器药品清单仪器： 索氏提取器（1） 温度计（1支） 蒸馏烧瓶铁架台酒精灯冷凝管牛角管锥形瓶玻璃漏斗煤气灯石棉网蒸发皿玻璃棒量筒(100ml)药品：茶叶（10g)95%乙醇(90ml)生石灰(4g)注意：请各队伍确保填写的联系方式必须均为有效信息。本表格不需局限于一页，填妥后请以附件（word文档）形式连同实验设计书一同发送至。 从茶叶中提取咖啡因及咖啡因的鉴定 摘要我国是产茶大国，茶叶中含有天然咖啡因，从茶叶中提取咖啡因是获得天然咖啡因的主要途径之一。从茶叶中提取咖啡因方法有很多种，主要有索氏（Soxhlet)提取法、水浸提法、有机溶剂萃取法、膜分离法、萃取法等。本实验介绍以乙醇为溶剂, 用索氏提取器连续抽取后浓缩得粗咖啡因，再进一步利用升华法得到咖啡因的索氏提取法。关键词：茶叶 提取 咖啡因 索氏提取法1 前言 咖啡因（Caffeine）是茶叶、咖啡豆、可可、可拉果等植物中的主要生物碱，具有较强的兴奋中枢系统作用而广泛用于医药、食品、化妆品等领域。咖啡因可由人工合成和天然提取，由人工合成的咖啡因含有原料残留，长期使用会产生残毒作用，所以提倡天然提取。因此天然咖啡因身价倍增，市场价格往往是人工合成的3-4倍。茶叶含咖啡因虽然较低，但因我国是产茶大国，资源丰富，可利用废茶叶和抵挡茶提取天然咖啡因，从茶叶中提取咖啡因技术的研究一直备受重视，咖啡因提取方法的研究已取得显著进展。从茶叶中提取咖啡因对生活、生产具有重要意义。2 实验目的2.1 学习从茶叶中提取咖啡因的基本原理、方法及鉴定方法，了解咖啡因的一般性质。2.2 掌握用索氏提取器提取有机物的原理和方法。2.3 掌握萃取、蒸馏、升华等基本操作。3 实验原理3.1 咖啡因 咖啡因，又名咖啡碱、茶素（caffeine；theing；guaranine）。具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可以用作中枢神经兴奋药。它是阿司匹林等药物的组分之一。咖啡因为嘌呤衍生物，化学名称是1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤，其结构式与茶碱、可可碱类似。咖啡因易溶于氯仿（12.5%）、水（2%）及乙醇（2%）等。含结晶水的咖啡因为无色针状晶体，在100时即失去结晶水，并开始升华显著，170升华很快。茶叶中含有咖啡因，约占1%5%，另外还有在11%15%的单宁酸，06%的色素、纤维素、蛋白质等。为了提取茶叶中的咖啡因，可用适当的溶剂（如乙醇等）在脂肪提取器中连续萃取，然后蒸去溶剂，即得粗咖啡因。粗咖啡中含有一些其他的生物碱和杂质（如单宁酸等），可利用升华法进一步提纯。3.2 索氏提取器索氏(Soxhlet)提取器由烧瓶、提取筒、回流冷凝管3部分组成, 装置如【图1】所示。索氏提取器是利用溶剂的回流及虹吸原理,使固体物质每次都被纯的热溶剂所萃取, 索氏提取器【图1】减少了溶剂用量, 缩短了提取时间, 因而效率较高。萃取前, 应先将固体物质研细, 以增加溶剂浸溶面积（。然后将研细的固体物质装人滤纸筒内, 再置于抽提筒, 烧瓶内盛溶, 并与抽提筒相连, 抽提筒索式提取器上端接冷凝管。溶剂受热沸腾, 其蒸气沿抽提筒侧管上升至冷凝管, 冷凝为液体, 滴入滤纸筒中, 并浸泡筒中样品。当液面超过虹吸管最高处时, 即虹吸流回烧瓶, 从而萃取出溶于溶剂的部分物质。如此多次重复,把要提取的物质富集于烧瓶内。提取液经浓缩除去溶剂后, 即得产物。4 实验仪器及装置图4.1 仪器蒸馏仪器、索氏提取器、玻璃漏斗、煤气灯、石棉网、蒸发皿、玻璃棒、棉花、量筒（100ml)4.2 装置【图2】5 实验试剂及相关物理常数 a 主要物料用量及规格名称试剂规格用量茶叶10g乙醇化学纯、95%90ml生石灰粉化学纯4g b 相关物理常数名称性状相对分子质量（M)比重熔点（mp/）沸点（bp/）折光率（nD20)溶解度：g/100ml咖啡因白色针状晶体194.191.23238178-溶于水、醇、酮乙醇无色透明液体46.070.79-11478.41.3614与水任意比互溶6 实验操作步骤及现象实验步骤实验现象备注 用滤纸制作圆柱状滤纸筒，称取10g茶叶末，装入滤纸筒中，将开口端折叠封住，放入提取筒中，将150ml圆底烧瓶安装于电热套上，放入两粒沸石，量取95%乙醇90ml倒入烧瓶，安装好索氏提取装置，打开电源，加热回流，当提取筒中提取液颜色变得很浅时，说明被提取物以大部分被提取，停止加热，拆除索氏提取器（若提取筒中仍有少量提取液，倾斜使其全部流到圆底烧瓶中），安装冷凝管进行蒸馏，蒸出提取液中的大部分乙醇，至提取液浓缩至10ml时，停止蒸馏，趁热把浓缩液倒入蒸发皿中。 随着实验的进行，圆底烧瓶中的提取液颜色逐渐变深，而索氏提取器内的提取液颜色逐渐变浅。1、茶叶要研成粉末状, 以增加液体浸润面积。2、滤纸包茶叶时要严密,防止茶叶末漏出堵塞虹吸管滤纸筒大小、高度要适宜。3、提取时间主要依据萃取溶剂的颜色判断，当颜色较浅时，说明大部分物质以被萃取到溶剂内，此时可停止萃取。4、加入沸石可防止液体爆沸。 往盛有提取液的蒸发皿中加入4g生石灰粉及2粒沸石，搅成浆状（不断搅拌，压碎块状物）。然后小火加热，烘焙片刻，除去水分。 蒸发完成后，浆状物变为粉末状。1、放入两粒沸石，防止浆状物受热溅出。2、生石灰起中和作用，以除去单宁酸等物质。3、水分要出尽，若留有水分，将会在下一步升华时产生一些有色烟雾，污染产品和器皿。 在蒸发皿上盖一张刺有很多小孔且孔刺向上的滤纸，再在滤纸上罩一个大小适宜的玻璃漏斗，漏斗中塞一团棉花，把蒸发皿放在煤气灯上加热，适当控制温度，当发现有棕色烟雾时，即升华完毕，停止加热。冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，用刮刀将俯在滤纸下面的咖啡因针状晶体刮下。 有许多白色针状晶体密集悬挂在滤纸下面。1、升华操作是实验成败的关键。在升华过程中始终需严格控制温度，若温度太低，升华速度慢，耗时过长；温度太高又会使烘焙物冒烟炭化，导致产品不纯和损失。若升华开始时在漏斗内出现水珠，则用滤纸迅速擦干并继续升华。7 结果及计算7.1 结果产品外观：针状白色晶体7.2 计算产率7.3 咖啡因的鉴定(1) 与生物碱试剂: 取咖啡因结晶的一半于小试管中, 加 4Cml水, 微热, 使固体溶解。分装于2 支试管中, 一支加入12 滴 5% 鞣酸溶液, 记录现象（思考题10）。另一支加 12 滴 10% 盐酸 ( 或 10% 硫酸 ), 再加入 12 滴碘一碘化钾试剂, 记录现象。若有白色沉淀，则所得产物为咖啡因。原理：咖啡因属于嘌呤衍生物，可被生物碱试剂鞣酸生成白色沉淀。(2) 氧化: 在表面皿剩余的咖啡因中, 加入30%H2O2810滴, 置于水浴上蒸干, 记录残渣颜色。再加一滴浓氨水于残渣上, 观察并记录颜色有何变化。若为玫瑰色，则为咖啡因。原理：咖啡因可被过氧化氢、氯酸钾等氧化剂氧化，生成四甲基偶嘌呤（将其用水浴蒸干，呈玫瑰色），后者与氨作用即生成紫色的紫脲铵。该反应是嘌呤类生物碱的特性反应。8 注意事项1. 若套筒内萃取液色颜色浅，即可停止萃取。2. 浓缩萃取液不可蒸的太干，否则因残留液很黏而很难转移，造成损失。3. 拌入生石灰要均匀，生石灰的作用除吸水外，还可中和除去部分酸性杂质。看到结晶后一定要自然冷却至100左右。9 经费预算材料经费预算茶叶30元参 考 文 献1张长花、刘海燕，关于从茶叶中提取咖啡因的实验分析。滨州师专，Dec.1997,(12):42-432葛宜掌、李斌、金红，茶叶天然咖啡因提取