曹雅麗

（臺州科技職業(yè)學(xué)院，浙江臺州 318000）

1 咖啡因概述

1.1 咖啡因的性狀

咖啡因又名三甲基黃嘌呤、咖啡堿、茶毒、馬黛因、瓜拉納因子、甲基可可堿?？Х纫驘o臭，呈白色針狀或粉狀固體，微溶于水及石油醚、醚及苯，可溶于乙酸乙酯、氯仿、嘧啶、吡咯、四氫呋喃及酒精和丙酮?？Х纫蜷_始能使中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮，因此能夠增加警覺度，使人警醒，有快速而清晰的思維，增加注意力和保持較好的身體狀態(tài)。最后進(jìn)入脊髓并保持一個較高的劑量。

1.2 咖啡因的來源

世界上最主要的咖啡因來源是咖啡豆（咖啡樹的種子），同時咖啡豆也是咖啡的原料?？Х戎械目Х纫蚝繕O大程度上依賴于咖啡豆的品種和咖啡的制作方法，甚至同一棵樹上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的區(qū)別。一般來說一杯咖啡中咖啡因的含量從阿拉伯濃縮咖啡中的40mg到濃咖啡中的100mg。深焙咖啡一般比淺焙咖啡的咖啡因含量少，因?yàn)楹姹耗軠p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?？Х纫埠泻哿康牟鑹A，但不含可可堿。

茶是另外一個咖啡因的重要來源，每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半?？Х纫蛟诓柚泻咳Q于制茶的強(qiáng)度與方法?？Х纫蚝扛叩钠贩N有紅茶和烏龍茶，低的有正山小種。制茶工藝的不同使茶中咖啡因含量發(fā)生很大的變化，茶的顏色不能作為咖啡因的含量指示指標(biāo)。

1.3 提取咖啡因的方法

據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，茶葉中咖啡因的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%～4%[1]。多年來，一直有人用不同方法從茶葉中提取天然咖啡因，主要方法有溶劑萃取法和升華法2大類：1.3.1溶劑萃取法。該法利用咖啡因易溶于水、乙醇、氯仿等溶劑的性質(zhì)（溶解性：1g溶于46mL水，5.5mL熱水 （80℃），1.5mL 沸水，66mL 乙醇，22mL 熱乙醇（60℃），5.5mL氯仿[2]，將其從茶葉中分離出來。目前常用的工藝流程均經(jīng)浸提、去雜、重結(jié)晶等幾個主要的工藝流程，獲得的咖啡因均為帶一個結(jié)晶水的制品（C8H10N4O2·H2O）[3]。

1.3.2 升華法。該法利用咖啡因在溫度≥100℃是具有升華的性質(zhì)，將之從茶葉或茶葉浸出物中分離出來。升華法其實(shí)是在溶劑萃取法中加入升華過程，與浸提法聯(lián)合使用。目前常用的工藝流程主要分為2種：①a升華→去雜→重結(jié)晶→含水咖啡因；b浸提→去雜→升華→無水咖啡因[4]。②本實(shí)驗(yàn)利用升華法的第2種方法，即浸提→去雜→升華→無水咖啡因，采用綠茶、陳花茶（綠茶、花茶中咖啡因含量較高[5,6]）為原料，選擇幾種提取劑進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)、比較、改進(jìn)，以求找到一種成本低、步驟少、操作簡單、產(chǎn)量高的提取方法，并對提取物進(jìn)行鑒定和含量分析。

2 咖啡因提取過程及方法

提取器中濾紙?zhí)椎拇笮〖纫o貼器壁，又要塞取方便，其高度不得超過虹吸管。紙?zhí)咨厦嬲鄢砂夹危员ＷC回流液均勻潤濕被萃取物。

當(dāng)提取液變得很淡且提取裝置內(nèi)的液體剛被虹吸下去時，立即停止加熱。然后改成蒸餾裝置，蒸餾回收提取液中的大部分乙醇。再把殘留液傾入蒸氣裝置中，拌入1.5～2g生石灰粉，壓碎塊狀物不斷攪拌并在蒸氣浴上蒸干乙醇，小火焙炒注意使水分全部除去。待冷卻后，沾在邊上的粉末處理掉，防止在升華時對產(chǎn)物造成污染。

在萃取回流充分的情況下，升華操作的好壞是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。在升華過程中，始終都必須用小火間接加熱。溫度太高會使濾紙?zhí)炕兒?，并把一些有色物質(zhì)烤出來，使產(chǎn)品不純。

無水咖啡因的熔點(diǎn)為234～237℃?？Х纫蚴侨鯄A性物質(zhì)，可以通過制備咖啡因水楊酸鹽(熔點(diǎn)137℃)進(jìn)一步確認(rèn)。還可以通過紅外光譜的測定與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比較。

3 改變條件方法比較

3.1 加熱方式對產(chǎn)量的影響

表1 加熱方式對產(chǎn)量的影響結(jié)果

對比酒精燈與電熱套的加熱方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)用后者的產(chǎn)量稍高。原因是用酒精燈加熱，不宜控制溫度，加熱過程中受熱不均，導(dǎo)致水分蒸發(fā)時有部分咖啡因升華損失而產(chǎn)量偏低。而使用電熱套加熱，可以提供調(diào)節(jié)電壓控制加熱溫度，從而控制咖啡因的升華，產(chǎn)量得以保證。

3.2 提取劑對產(chǎn)量的影響

有機(jī)溶劑提取比用水提取產(chǎn)量高。乙醇提法比用30%丙酮水溶液提取產(chǎn)量高。乙醇提法中，純乙醇和含水乙醇（1∶1）提取產(chǎn)量相差不大，隨著提取劑中乙醇含量的減少，產(chǎn)量也逐漸減少，越來越接近水提法產(chǎn)量?？梢姡煤掖迹?∶1）提取最佳。

表2 提取劑對產(chǎn)量的影響結(jié)果

3.3 煮沸時間對產(chǎn)量的影響

對于水煮法，煮沸30min比煮沸10min產(chǎn)量增加進(jìn)3倍，用這種方法提高產(chǎn)量耗時較長。對于醇提取法，煮沸時間越長，產(chǎn)量越低，最佳煮沸時間為10min。本人采取非封閉式煮沸，乙醇有所揮發(fā)，若采用不銹鋼加熱釜或縮合雙套管分離裝置的改進(jìn)裝置提取效果更佳，產(chǎn)量更高。

表3 煮沸時間對產(chǎn)量的影響結(jié)果

4 結(jié)論

經(jīng)過對比實(shí)驗(yàn)分析可以得出結(jié)論，用電熱套加熱優(yōu)于酒精燈，煮沸時間相同10min，用含水乙醇（1∶1）提取產(chǎn)量最高，經(jīng)濟(jì)效益最佳。為了節(jié)約乙醇，乙醇可回收再利用。通過對咖啡因提取方法的比較研究，我們可以更經(jīng)濟(jì)快捷的得到純度高的咖啡因。