茶叶中有效成分的提取.doc

实验二十 茶叶中有效成分的提取
一、实验目的
1.通过茶叶和咖啡中有效成分的提取了解固、液相分离方法；
2．掌握吸滤、萃取、分液、升华等实验操作。
二、实验原理
咖啡因( caffeinum )化学式为C8H10N402 - H20(1，3，7-三甲基-2，6-氧嘌呤)，是具有绢丝光泽的一种白色针状晶体。其结构式为

100℃时晶体失去结晶水后开始升华，120℃时升华显著，至178℃时升华很快。无结晶水物的熔点为235℃，能溶于水(2%)、乙醇(2%)、苯(1%)、氯仿(12.5%)等。
由于其在氯仿中溶解度较大，可通过萃取茶叶的水浸渍液提取咖啡因。根据其易升华的性质，可用升华法进一步提纯咖啡因。
茶多酚是由30种以上的酚类物质组成的混合物。其中儿茶素（又名儿茶酚）含量最高，在茶多酚总量中占60%—80%。其结构式为

茶多酚在乙酸乙酯中溶解度较大，并且能与重金属作用产生沉淀，故可用沉淀、萃取等方法来提取茶多酚。也可用此方法从细、粗咖啡中提纯咖啡因作为对照实验。
三、实验用品
仪器和材料 烧杯(50、100、200mL)、50rnL量筒、150mL分液漏斗、布氏漏斗、吸滤瓶、酒精灯、点滴板，真空泵（或水流吸气泵）、托盘天平、剪刀、铁架台、滤
纸。
药品 饱和石灰水、5%氢氧化钠溶液、氨水、2mol．L-1硫酸、盐酸、氯仿、乙酸乙酯，茶叶（当年新茶，隔年陈茶）、咖啡（粗，细）、氢氧化钙固体、氯酸钾固体，酸性碘一碘化钾试剂。
四、实验内容及操作
1．方法I-热水浸渍法

(1)称取5.0g茶叶，剪碎，浸渍于盛有200mL蒸馏水的烧杯中；
(2)加热煮沸约半小时；
(3)过滤；
(4)用30mL氯仿分三次(15、8、7mL)萃取滤液，合并氯仿相，先用5%氢氧化钠溶液，再用适量水洗涤；
(5)挥发掉有机溶剂[4]，得粗咖啡因；
(6)用30mL乙酸乙酯分三次(15、8、7mL)萃取氯仿萃取过的水相；
(7)用适量水洗涤萃取液；
(8)挥发有机溶剂，即得茶多酚。
2．方法Ⅱ——碱液浸渍法

(1) 称取茶叶5.Og，用剪刀剪碎；
(2)将茶叶放人盛有200mL饱和石灰水的烧杯中；
(3)再向烧杯中投入2,Og氢氧化钙固体；
(4)煮沸30min后过滤；
(5)将过滤所得清液用30mL氯仿分三次萃取(15、8、7mL)；
(6)合并有机相，先用5%氢氧化钠溶液洗涤，再用适量水洗涤；
(7)将洗涤后的氯仿相挥发溶剂[41可得粗咖啡因；
(8)将过滤所得固相用硫酸溶液(2mol.L-1)100mL转溶，搅拌10min以上；
9)过滤，固相弃去；
(10)滤液用乙酸乙酯萃取，共30mL分三次(15、8、7mL)；
(11)洗涤有机相，挥发溶剂[4]可得茶多酚。
3．实验结果
实验所得数据填入下表

4．咖啡因的升华提纯和定性检验
(1)升华提纯咖啡因：在底部留有咖啡因的烧杯中部平放一张定性滤纸，用酒精灯（或煤气灯）隔着石棉网加热烧杯待其升华，冷却后取下滤纸，可观察到滤纸上附着白色针状晶体。
(2)咖啡因定性检验原理

(3)粗咖啡因的定性检验：取粗产品少许于干燥的点滴板上，喷上酸性碘一碘化钾试剂，可见到有棕色、红紫色和蓝紫色物质生成。（棕色表示有咖啡因存在，红紫色表示有茶碱存在，蓝紫色表示有可可碱存在。）
(4)咖啡因的定性检验：取提纯后的咖啡因少许，加盐酸1ml_溶解，加氯酸钾0.1g，在通风橱中加热蒸发，待于，冷却后滴加氨水数滴，溶液变为紫色。
5．从咖啡中提取咖啡因
为比较茶叶和咖啡两种饮品中咖啡因的含量，我们还可以从咖啡中提取咖啡因。
(1)具体过程

①称取5.0g咖啡放在装有200mL水的烧杯中；
②煮沸20min[5]：
③过滤；
④滤液用30mL氯仿分三次萃取，分别为15、8、7mL;
⑤洗涤；
⑥挥发溶剂可得咖啡因。
(2)实验结果
将实验所得数据填入下表

五、实验注释
[1]用研钵研细的茶叶会因其颗粒过小而影响，所以本实验改用剪刀剪碎。
[2]过滤效率可能不太理想，此时可及时更换滤纸或先离心再过滤。
[3]有时有机相乳化较为严重，这时可用饱和食盐水洗涤，并可延长静置时间，必要时可离心。
[4]可水浴加热，温度不宜太高，以恰好使有机物沸腾为准。
[5]如咖啡较粗，煮沸时间可适当延长。
[6]粗咖啡的咖啡因产率没有细咖啡高，可能原因是粗咖啡的浸渍效果不如细咖啡的好。
六、讨论与研究
1．茶叶中的天然物质
茶是我国的传统饮品，茶具有的种种功能都与茶叶中所含的天然物质有关。茶的鲜叶中含有75% -80%的水分，干叶中含量为20%~25%。干叶中包含许多种化合物，分为蛋白质、茶多酚、生物碱、氨基酸、碳水化合物、矿物质、维生素、色素、脂肪和芳香物质等。
茶叶中的生物碱类，包括咖啡碱、茶碱、可可碱、腺嘌呤等。茶叶中咖啡碱含量最高，占2.5%～5.5%。泡茶时有80%的咖啡碱能溶于水中，是苦味成分之一。咖啡因是弱碱性化合物，易溶于氯仿、水、热苯等。咖啡因具有提神醒脑、消除疲劳之功效。咖啡因是嘌呤的衍生物，化学名称是1，3，7-甲基-2，6-二氧嘌呤，其结构式与茶碱、可可碱类似。
茶叶中的氨基酸具有独自的特点，包含一种在其他生物中没有的氨基酸——茶氨酸。氨基酸在茶叶中有二三十种，包括多种人体必需的氨基酸。在茶叶的氨基酸中，茶氨酸的含量最高，占氨基酸总量的一半以上，具有甜味和鲜爽味。它和其他氨基酸通过种种途径参与茶叶香、味的形成，从而影响茶叶的品质水平。
茶叶中有约30种矿物质，主要成分是钾，约占矿物质总量的50%，磷约占15%，其次是钙、镁、铁、锰、氯、铝，还有微量成分，如锌、铜；、氟、钠、镍等。与其他植物相比，茶叶中钾、氟、铝等含量很高。夏天流汗过多时喝茶可以补充矿物质及水分，故喝茶解渴是有根据的。
茶叶中含有十多种维生素(A、Bi、B2、B3、Bs、B6、C、D、E、K--)，其中A、D、E、K
属于脂溶性维生素，不溶于水，故难以从喝茶中摄取，不过可由茶叶制成的糕点中获得。而其他维生素则为水溶性，可从饮茶过程中获得。一般人每天喝三到五杯的绿茶可获得足够的维生素C，在蔬菜水果不足的地方是相当重要的。
茶叶中的脂肪类包括磷脂、硫脂、糖脂、甘油三酯等，都是人体必需的脂肪酸，是脑磷脂、卵磷脂的主要组成部分。此外还有香气成分，成品茶中被确认的香气成分达700种。不同的茶类，其香气成分的种类和含量不同。
茶一般可以分为红茶、绿茶、花茶、乌龙茶、紧压茶五种，其中绿茶的主要成分是维生素以及具有药理作用的茶多酚、生物碱、脂多糖、黄酮、水分及灰分等。
2．茶多酚
茶叶中健康功能最大、含量很高的成分是茶多酚。茶多酚是茶叶中30多种酚类化合物的总称，是多酚类化合物复合体。茶多酚包括儿茶素、黄酮类、花青素和酚酸等四大类物质。茶多酚的含量占茶叶嫩稍干总质量的20%～35%。
在茶多酚总量中，儿茶素约占70%，它是决定茶叶色、香、味的重要成分。
黄酮类物质又称花黄素，是形成绿茶汤色的主要物质之一，含量占于物质总量的1% ~20%)；花青素呈苦昧，如果花青素多，茶叶品质不好，造成红茶发酵困难、绿茶滋味苦涩；茶叶中酚酸含量较低，包括没食子酸、茶没食子素、绿原酸、咖啡酸等。
茶多酚含有很多的多酚性羟基，易氧化成醌类而提供质子H+，具有很强的抗氧化性。茶多酚对活性氧自由基有很强的清除作用，其清除能力比维生素E和维生素C强得多。其中儿茶素(EGCG)清除氧自由基的能力是维生素C的67倍，茶多酚复合体清除氧自由基的能力是维生素C的64倍。茶多酚的主要功能有：抗脂质过氧化，预防衰老；降“三高”（高血压、高血糖、高血脂），有助于抑制心血管疾病，具有强心功能；有助于预防和抗癌；能保护肾脏和肝脏；有助于预防和治疗辐射伤害；具有防龋固齿、清除口臭的作用；能减轻烟酒对人体的损伤；舒缓肠胃紧张，具有防炎止泻和利尿的作用以及抗菌抗病毒作用；能降脂助消化；促进维生素C的吸收，防止坏血病；改进人体对铁的吸收，有效防止贫血；还有美容护肤、提神解乏、提高免疫力等功能。
作为一种天然抗氧化剂，茶多酚还可用于肉类、鱼类、面类食品、食用植物油、动物油等抗氧化保鲜。
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