茶叶中咖啡因的提取及条件优化

闫洪军，郑择，李涵汶，周迎春

（辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁 锦州121001）

咖啡因主要来源于咖啡豆、茶叶、可可碱等。我国由于茶叶产量大，制茶废弃物非常多，其中大量有机物被浪费。利用制茶废料提取咖啡因具有原料易得、环保等特点，但现有的咖啡因提取方法存在能耗大、产品收率低、纯度差等缺点。因此，如何方便高效地提取茶叶中的咖啡因引起了人们的广泛关注。本文研究了咖啡因提取的最佳条件。

1 实验部分

1.1 药品及仪器

乙醇、氧化钙、乙酸钠、碘化钾、盐酸、二氯甲烷（均为分析纯）。

索氏提取器、M22型普通蒸馏装置、202-3电热干燥箱。

1.2 实验步骤

称取茶叶10 g，装入索氏提取器的滤纸套筒内，在烧瓶中加入95%的乙醇100mL，用电热套加热。连续提取2～3 h，将提取液转入250 mL蒸馏瓶内。然后把残液倾入蒸发皿中，加入3～4 g生石灰，在电热套上蒸干。取一只合适的玻璃漏斗，罩在隔以刺有许多小孔的滤纸上的蒸发皿上，用电热套小心加热升华，直到有棕色烟雾时，即升华完毕。冷却后，把附在纸上及器皿周围的咖啡因结晶刮下，残渣经搅拌后再加热片刻，升华一次，合并两次升华收集的咖啡因。

2 结果与讨论

2.1 茶叶品种对咖啡因收率的影响

采用有机溶剂萃取方法，保持提取时间2.5 h，95%的乙醇100mL不变，考查六种不同茶叶对咖啡因收率的影响，实验结果如表1所示。

由表1可知，使用茉莉毛尖提取咖啡因的收率比较高，因为茉莉毛尖属于绿茶类，是用新鲜的茶叶直接蒸干或烘干制成的，保留了大部分的天然成分。因此，选用茉莉毛尖较好。

表1 茶叶品种对咖啡因收率的影响

2.2 提取方法对咖啡因收率的影响

取茉莉毛尖10 g，保持提取时间2.5 h，萃取剂100 mL不变，采用传统的热水浸渍法、有机溶剂萃取法与柱层分析法从茶叶中提取咖啡因，考查不同提取方法对咖啡因收率的影响，实验结果如表2所示。

由表2可知，有机溶剂萃取法的收率比其他两种方法要高，而且条件简单方便，因此选用有机溶剂萃取法进行实验比较好。

表2 提取方法对咖啡因收率的影响

2.3 萃取剂用量对咖啡因收率的影响

取茉莉毛尖10 g，采用有机溶剂萃取法，保持提取时间2.5 h，乙醇浓度95%不变，考查了乙醇用量分别为70、80、90、100、120 mL时对咖啡因收率的影响，实验结果如表3所示。

从表3可以看出,随着乙醇用量的增加，产品收率呈先增后不变的趋势，100 mL时，咖啡因的收率最高。随着乙醇加入量的增加，使茶叶浸泡更加完全，但由于原料中咖啡因的含量是一定的，咖啡因的提取量不会无限度地增加，再加入过量的乙醇，咖啡因收率没有明显增加，反而会造成乙醇的浪费。因此，选用100 mL乙醇做提取剂较好。

表3 乙醇用量对提取咖啡因的影响

2.4 提取时间对咖啡因收率的影响

取茉莉毛尖10 g，采用有机溶剂萃取法，95%的乙醇100 mL，考查在索氏提取器中的提取时间分别为1、1.5、2、2.5、3 h时对咖啡因收率的影响，实验结果如表4所示。

表4 提取时间对咖啡因收率的影响

由表4可以看出，随着提取时间的增加，咖啡因的质量和收率先上升后降低。当提取时间为2 h时，产品质量达到最大值。随着提取时间的增加，咖啡因的浸出量也会随之增加，由于原料中的咖啡因总含量是一定的，所以当提取时间达到一定值时，提取时间继续增加，会导致提取出来的咖啡因流失和变质，因此，选择提取时间为2 h较好。

3 结论

采用有机溶剂萃取法提取咖啡因的最佳条件为：原料茉莉毛尖10 g，95%的乙醇100 mL，提取时间2 h，咖啡因的收率最高，可达1.546%。