生化技术综述

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茶叶中咖啡因的提取

作者 王久林 学号201114010122

摘 要

咖啡因（Caffeine ）是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。因此也被列入受国家管制的精神药品范围。滥用咖啡因通常也有吸食和注射两种形式，其兴奋刺激作用及毒副反应、症状、药物依赖性与苯丙胺相近。中国巳破获多起境内外贩毒分子互相勾结把咖啡因走私出境到“金三角”地区的案件。目前中国咖啡因的合法生产大于合法需求，流人非法渠道的情况较为严重。咖啡因可能是世界上使用最广泛的神经兴奋剂，但不可思议的是，人们对其分子机制却知之甚少。现在，对老鼠所做的目标突变研究表明，蛋白质DARPP-32的磷酸化和去磷酸化是咖啡因发生作用的关键。

本实验用索氏提取器从茶叶中提取咖啡因，初步了解索氏提取器以及加热套的工作原理。利用升华提取固体化合物的操作技术，巩固蒸馏操作，并掌握一些升华技巧，例如升温不能过快，以免对提取物造成污染。为了节约乙醇，乙醇应回收再利用。

关键词：索氏提取器、茶叶、咖啡因、升华法、萃取法、加热套。

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一．咖啡因的基本性质：

咖啡因属于甲基黄嘌呤的生物碱。纯的咖啡因是白色的，强烈苦味的粉状物。它的化学式是C8H10N4O2。它的化学名是1,3,7-三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。分子量，194.19。

咖啡因是含结晶水的咖啡因系无色针状结晶，味苦，在100℃时即失去结晶水，并开始升华，120℃时升华显著，至178℃时升华显著。无水咖啡因的熔点是234.5℃，（238），白色针状晶体。含结晶水的咖啡因系无色针状结晶，味苦，在100℃时即失去结晶水，并开始升华，120℃时升华显著，至178℃时升华显著。无水咖啡因的熔点是234.5℃，（238），白色针状晶体。

二．咖啡因的用途

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销，因此，咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿等作用，因此可作为中枢神经兴奋药，也是感冒退烧药复方AP等药物的组分之一。过度使用咖啡因会产生抗药性和轻度上瘾。

提神醒脑：会刺激脑部的中枢神经系统，延长脑部清醒的时间，使思路清晰、敏锐，且注意力较为集中，可提高工作及学习的效率。

抗忧郁：少量的咖啡因可使人精神振奋，心情愉快，纾解忧郁的现象。 控制体重：咖啡因能提高人体消耗热量的速率，一项研究发现100毫克的咖啡因（约1杯咖啡），可加速脂肪分解，能使人体的新陈代谢率增加百分之三至四，增加热能的消耗，适量饮用，有减重效果。

促进消化：咖啡因会刺激交感神经，提高胃液分泌，如果在饭后适量饮用，有助消化

利尿：咖啡具利尿作用，可提高排尿量，因而使上厕所次数增加。

改善便秘：咖啡可刺激肠胃激素或蠕动激素，产生通便作用，可当快速通便剂。

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降低肠癌或直肠癌的机率：咖啡含有天然抗氧化物。

止痛：咖啡因做为一个药品时，可以加强某些止痛剂的效果。

增强身体敏捷度：咖啡因也有助于在运动时，使运动阀值隆低，增加身体的敏捷度，使运动员缔造较好的成绩。

降低得胆结石的机会：最新来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究指出，每天喝2－3杯咖啡者比起从不喝的人，平均得到胆结石的机会小了40％。此外，咖啡所含的单宁酸，具有收敛性及止血、防臭的作用。

三．咖啡因的来源和提取方法

1.1 咖啡因的来源

咖啡因是一种植物生物碱，在许多植物中都能够被发现。作为自然杀虫剂，它能使吞食含咖啡因植物的昆虫麻痹。人类最常使用的含咖啡因的植物包括咖啡、茶及一些可可。其他不经常使用的包括一般被用来制茶或能量饮料的巴拉圭冬青和瓜拿纳树。两个咖啡因的别名：马黛因和瓜拿纳因子就是从这两种植物演化而来。

世界上最主要的咖啡因来源是咖啡豆（咖啡树的种子），同时咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量极大程度上依赖于咖啡豆的品种和咖啡的制作方法，甚至同一棵树上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的区别。一般来说一杯咖啡中咖啡因的含量从阿拉伯浓缩咖啡中的40毫克到浓咖啡中的100毫克。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少，因为烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。阿拉伯咖啡的咖啡因含量通常比中果咖啡低。 咖啡也含有痕量的茶碱，但不含可可碱。

茶是另外一个咖啡因的重要来源，每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半，决定于制茶的强度。特定品种的茶，例如红茶和乌龙茶，比其他茶的咖啡因含量高。茶含有少量的可可碱以及比咖啡略高的茶碱。茶的制作对于茶有很大影响，但是茶的颜色几乎不能指示咖啡因的含量。日本绿茶的咖啡因含量就远远低于许多红茶，例如正山小种茶，几乎不含咖啡因。

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由可可粉制的巧克力也含有少量的咖啡因。巧克力是一种很弱的兴奋剂，主要归因于其中含有的可可碱和茶碱。一条典型的28克牛奶巧克力与脱咖啡因咖啡的咖啡因含量差不多。

咖啡因也是软饮料中的常见成分，例如可乐，最初就是由可乐果制得。一瓶软饮料中一般含有10毫克至50毫克的咖啡因。能量饮料，例如红牛，每瓶含有80毫克咖啡因。这些饮料中的咖啡因来源于它们所用的原始成分或由脱咖啡因咖啡所得的添加剂，也有是通过化学合成的。瓜拿纳，很多能量饮料的基本成分，含有大量的咖啡因及少量的可可碱。自然存在的缓释赋形剂中含有少量茶碱。 1.2咖啡因的提取方法 1.2.1溶剂萃取法

该法利用咖啡因易溶于水、乙醇、氯仿等溶剂的性质（溶解性：1克溶于46ml水，5.5ml热水（80℃），1.5ml沸水，66ml乙醇，22ml热乙醇（60℃），5.5ml氯仿[2]），将其从茶叶中分离出来。目前常用的工艺流程均经浸提、去杂、重结晶等几个主要的工艺流程，获得的咖啡因均为带一个结晶水的制品（C8H10N4O2?H2O）。 1.2.2升华法

该法利用咖啡因在温度≥100 ℃是具有升华的性质，将之从茶叶或茶叶浸出物中分离出来。升华法其实是在溶剂萃取法中加入升华过程，与浸提法联合使用。目前常用的工艺流程主要分为两种：a.升华→去杂→重结晶→一水咖啡因；b.浸提→去杂→升华→无水咖啡因。

四．咖啡因的研究进展

目前，已知道咖啡因的特殊成份对人体的生理反应如下：

可以有效抗威胁我们身体健康的自由基，而自由基是造成许多疾病（如心肌病变、动脉硬化、中风、肺气肿、巴金森氏症）的主因。自由基过多会使身体代谢受到影响，破坏细胞进而使得器官组织受影响。

保护心脏血管的功能：含有高成份的多酚化合物，这一类化合物是强力的抗氧化齐，能延缓低密度脂蛋白的氧化时间高达三倍，可以溶解血液凝块及阻止血栓的

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