1、毕业 论文文献综述 应用化学 茶叶中咖啡因含量的测定 茶叶是中华民族的传统保健饮料，它有解毒、利尿、止泻、消炎等功效，近年来，人们利用现代科学技术对茶叶进行了较系统的研究，已知其化学成分有上百种之多，其中主要成分为黄酮类、茶多酚、生物碱 (主要是咖啡碱 )、氨基酸、维生素等。茶叶使用历史悠久，至今在人们的生活中仍占据着重要地位。作为一种天然产物，茶叶产地众多， 而且加工又各有差异，使得茶叶的质量评价始终难以统一，目前主要以色、香、味等主观的感觉为指标进行评判。茶叶中的咖啡碱能促使人体中枢神经兴奋，增强大脑皮层的兴 奋过程，起到提神益思、清心的效果。因此，研究茶叶中咖啡因的含量，有助于我们适量饮
2、用，正确、合理利用茶叶的各种保健功能。 茶叶中含有较多的咖啡碱，咖啡碱亦称咖啡因 (Caffeine，化学名称 1,3,7-三甲基黄嘌呤 )。咖啡因系无色针状结晶，味苦，易溶于氯仿、二氯甲烷，能溶于水、乙醇、丙酮、醋酸乙酯。咖啡因约占茶叶干重的 1% 5%，作为传统的中枢神经系统兴奋药，其制备方法有人工合成和从天然作物中提取等。从茶叶中提取咖啡因的方法已有报道，但咖啡因的提取率和纯度偏低，这与提取方法、提取溶剂的选择有很大关系。咖啡因的 提取，应选择工艺流程简单、仪器要求低、试剂毒性小、操作方便安全的实验。水是从茶叶中提取咖啡因的良好溶剂，对实验仪器要求低、实验时间短、并且较经济、高效、环保，
3、但提取收率较低；氯仿等有机溶剂易燃、易挥发、有毒、不易操作且价格昂贵，一般不选用；用乙醇做溶剂提取咖啡因，提取率较高，但耗时比较长。 咖啡因最早是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，具有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏，也作为一种添加剂广泛应用于当今许多的药品和饮料中。随着快速消费品、饮料等行业的快速发展，咖啡因目前已成为人 们日常生活中消费较多的具有药理活性的物质。咖啡因是茶叶中含量最高的含氮化合物 , 具有兴奋精神、解除疲劳、止渴生津、散热镇痛等作用 , 是重要的医用原料和食品添加剂 , 但由于咖啡因具有较强的中枢兴奋作用 , 其含量往往受到控制。因此 , 以咖
4、啡因为指标对茶叶进行质量评价有一定的意义。 1 茶叶中的内含有机化合物都与茶叶品质直接相关。通过现代的化学分析技能对这些化学成分精确地进行测定，是茶叶品质理化审评的基础。目前采用的传统茶叶成分化学分析方法样品往往先需要经复杂的前处理，各成分的测定需分开独立进行，耗时，对分析人员的素 质要求也较高，必须熟练地掌握专业的分析化学技能，很难满足茶叶制造过程中的品质控制和产品现场品质检验的要求。 咖啡因的提取方法主要有溶剂法、升华法、吸附法和超临界二氧化碳提取法 ( 简称SFE 法 ) 4 类。近年来，微波法因具有促进反应的高效性和强选择性，且操作简便、副产物少、产率高及产物易提纯等优点被广泛应用。用
5、同样的茶叶、同样的量，由于提取方法不同，其得到咖啡因的量不同。采用提取 -萃取法虽然得到的咖啡因产量较高，但是产品不纯，须进行重结晶。若萃取的溶剂选氯仿，氯仿有毒，又易挥发，散布于空气中，会对环境造成污 染，在操作过程中不可避免地对操作人员的健康带来危害。由于试剂、抽滤装置及真空泵的费用都较高 ,而且试剂不能完全回收 ,造成提取成本增加。 咖啡因的测定方法已经有较多报道，经典的分析方法有重量法、碘量法、比色法等。这些方法虽然简便，但因其操作较烦琐、测定周期相对较长，在应用上受到一定的限制。目前测定咖啡因的方法主要有色谱法和紫外分光光度法，其中色谱法以高效液相色谱法较为常用。紫外分光光度法是利用
6、咖啡因结构上的嘌呤环具有共轭双键体系，在 272274 nm波长范围内有最大吸收，从而可进行定量分析。使用紫外分光光度法 测定不同样品中咖啡因含量，平均回收率高，测定的准确度也较满意，且此法快速，简便，试剂消耗少，能满足科研及工厂的分析要求，具有广阔的应用价值。另外还有导数紫外分光光度法，它是利用导数技术进行光度法分析，解决混合组分测定时的相互干扰，同时更有效地消除混浊液的散射影响和背景吸收，也提高光谱分辨率。衰减全反射傅立叶变换红外光谱法 (ATR - FTIR)已经广泛应用于医药、高分子材料、矿物质、石油等定性和定量分析的有效控制，它最大的特点就是不破坏样品就可以直接测定，完全可以保持样品
7、的结构性质。用红外光谱法进行定量分析 的报道也很多，采用衰减全反射傅立叶变换红外光谱法 (ATR- FTIR)定量分析咖啡因的含量，样品制备简单，分析速度快。衰减全反射(Attenuated Total Reflectance， ATR)是一种特殊的红外光谱实验技术，特别适用于固体样品及聚合物分析，其原理是光透射样品时从光密介质的晶体射向光疏介质的空气，如果晶体折射率较大，则会产生折射角大于入射角现象。当入射角大于等于临界角时，光的折射现象就会消失只有反射现象，此时光线会在晶体的界面进行多次全反射，紧贴在晶体表面的物质就会产生多次吸收并使得光的能量 产生衰减现象。 2 根据从茶叶中测定咖啡因含
8、量的结果中可以得出：不同品种、不同产地的茶叶中，其咖啡因的含量是不同的。对于消费者而言，茶叶作为人类最佳的天然保健饮料，饮茶虽有助于身体健康，但也不是饮用越多越好，针对不同的茶叶，适量饮用，才更有利于身体健康。 在咖啡因工业生产中，一般是采用静态混合器为萃取设备、氯仿为萃取剂来回收母液中的咖啡因，主要缺点是萃取率只在 90%左右以及氯仿损失大。在咖啡因工业生产的整个过程中，采用氯仿萃取回收母液中的咖啡因是其中的一个重要环节。在这个生产环节中，传统的萃取设备是静态混合器， 存在的缺点是萃取率不高，设备管线阀门多，操作复杂，工人劳动强度大，氯仿损失严重，环境污染也较严重等。最近，一些厂家进行技术改
9、造，采用了振动筛板柱，咖啡因的萃取率可达 99%，且具有良好的操作稳定性。但振动筛板柱本身的缺点主要是需要很高的厂房，达到萃取平衡稳态所需时间长，一旦在生产过程中停车，将破坏稳态，造成咖啡因的流失。离心萃取器是在离心力场中实现两相的混合与分相的，相对于其他萃取设备具有一些显著优点：分相性能好，处理能力大；可操作流比范围宽；达到传质平衡速度快，传质效率高，开停车方便，停车后不破坏所建立的稳 态；设备紧凑，所需辅助设备少，占用厂房面积小；可间歇运行，也可连续运行，可单台运行，也可根据工艺需要多台串联运行，台数不限；安装、操作和维修简单，所需工作人员少，可显著减轻工人的劳动强度和改善劳动环境等。 参
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