从茶叶中提取咖啡因试验方法及改进

沈晓静 张帮磊 杨豪男 盛军 王宣军 字成庭

摘要 为了克服传统方法从茶叶中提取咖啡因步骤繁琐、耗时长、过程难控制等缺点，从时间、试剂、产量和环保等因素综合考虑，得出咖啡因的提取条件为采用溶剂萃取法，原料为云南大叶种茶叶10 g，水80 mL，提取时间2 h，乙酸乙酯萃取后吸附、结晶得到白色咖啡因晶体，提取率为0.66%。

关键词 茶叶;咖啡因;提取;改进

中图分类号 TS 272文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）23-0180-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.052

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Experimental Method and Improvement of Extracting Caffeine from Tea Leaves

SHEN Xiao jing1， ZHANG Bang lei1，2， YANG Hao nan1，2 et al

（1. College of Science， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan650201; 2. Key Laboratory of Puer Tea， Ministry of Education， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan650201）

Abstract In order to overcome the shortcomings of traditional methods in extracting caffeine from tea leaves， such as cumbersome steps， long time consuming and difficult to control the process， the extraction conditions of caffeine were obtained. Based on the comprehensive consideration of time， reagent， yield and environmental protection， the extraction conditions of caffeine were obtained as follows： using solvent extraction method， the raw material of Yunnan large leaf tea was 10 g， 80 mL water， and the extraction time 2 h， then， ethyl acetate extraction， impurity was removed and white caffeine crystals were obtained by adsorption and crystallization and the extraction rate was 0.66%.

Key words Tea leaves;Caffeine;Extraction;Improvement

咖啡因（caffeine）是茶叶的一类重要的生物碱类化合物，其含量为茶叶的2%～4%。咖啡因化学名为1，3，3-三甲基-2，6-氧嘌呤，分子式为C8H10O2N4，相对分子质量为212.21，熔点为235～238 ℃，为白色结晶粉末，味苦、无臭，易溶于乙醚、氯仿、二氯甲烷，能溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂中[1]。研究表明，咖啡因作为黄嘌呤的衍生物，具有刺激人体中枢神经系统兴奋、加强肌肉收缩、抗氧化、抗衰老等作用，广泛用于医药、食品、化妆品等领域[2-3]。

从茶叶中提取天然咖啡因受到国内外学者的广泛关注，相继开发出很多工藝。根据文献报道，目前的主要方法有水提法、醇提法、升华法、有机溶剂萃取法、超声波振荡提取法、结晶法、吸附剂和洗脱剂提取法和超临界二氧化碳提取法[4-8]。

但是，传统的咖啡因提取方法存在很多不足，如试验操作步骤过于繁琐、耗时长、升华过程难以控制等，导致试验成功率较低、试验效果不太理想[9]。该研究基于天然咖啡因的提取原理，采用环境友好溶剂非索氏提取直接升华法从茶叶中提取咖啡因，通过提取、过滤、除杂、萃取、浓缩和结晶等步骤探索简单、安全、节能和环保的最佳提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1

材料。云南大叶种茶叶，250 mL圆底烧瓶，球形冷凝管、滴管、玻璃棒、100 mL量筒、石棉网、温度计、蒸发皿、玻璃棒、蒸馏水、95%乙醇、沸石、石灰粉、乙酸乙酯、无水硫酸钠。

1.1.2 仪器。高速中药粉碎机、密闭加热电炉、电热套、恒温加热磁力搅拌器、分析天平、减压蒸馏装置、高效液相色谱（Agilent 1260）、数字显微熔点测定仪（X-4）。

1.2 方法

1.2.1 传统试验方法（方法1）[10]。将10 g茶叶碾碎后放入索氏提取器的滤纸筒内，在提取器的烧瓶中加入80 mL浓度为95%乙醇和几粒沸石，用电热套加热并连续提取2 h。待冷凝液虹吸下去后停止加热并冷却到室温[11]。冷却后，将提取液浓缩至10～15 mL的墨绿色浓缩液为止。将残液趁热倒入蒸发皿中，加入7～8 g生石灰粉，用密闭电炉缓慢加热，并用玻璃棒不断搅拌，控制温度不超过100 ℃将其焙炒干，研细成颗粒状。将蒸发皿移到石棉网上放到电炉上加热，将一张刺有许多分布均匀小孔的圆滤纸盖在蒸发皿上，再罩上一只干燥的玻璃漏斗，漏斗颈部塞少许棉花，缓慢加热，使咖啡因升华。当滤纸上出现针状结晶时，调节电炉温度使升华速度尽可能减慢，以提高咖啡因纯度和收率。当玻璃漏斗出现棕色烟雾时，表示升华完毕，停止加热。待温度冷却至100 ℃以下后揭开漏斗和滤纸，收集滤纸上及漏斗内壁的咖啡因，称重，计算咖啡因产率[12-13]。