茶叶中提取咖啡因改进研究
○○茶叶中提取咖啡因改进研究
王辉
(青岛农业大学化学与药学院山东
青岛
266109)
【摘要】茶叶中提取咖啡因是有机化学实验中的常规实验,是天然产物提取的典型实验。针对实验存在的诸多问题,从溶剂和升华装置等方面进行了改进研究,使用混合溶剂和改进后的升华装置,不仅使反应时间缩短,而且产率提高了一倍。
【关键词】茶叶;咖啡因;提取;改进
An Improved Method of Extraction of Caffeine from Tea
WANG Hui
(Schoolof Chemistry and Pharmacy,Qingdao Agricultural University,Qingdao Shandong ,266109,China)
【Abstract 】Extraction of caffeine from tea was a classic experiment about natural product extracted in the organic chemistry experiments. Solvent and sublimation installment were studied according to the questions existed in this experiment.By using the mixed solvents and improved sublimation device,the amount of extraction reagent was saved,the work time was shortened and the yield of caffeine was also increased by about 100%.
【Key words 】T ea ;C affeine ;E xtraction ;I mprovement
0前言
茶叶中提取咖啡因是有机化学实验中的常规实验,是天然产物提取的典型实验。该实验通常采用乙醇为溶剂,利用索氏提取器进行连续抽提,然后蒸馏浓缩,进而升华得咖啡因[1,2]。实际教学过程中发现存在以下问题:(1)索氏提取器价格昂贵,侧管玻璃壁较薄,使用不当时极易损坏;(2)实验消耗溶剂较多(120mL/次),虽然回收的乙醇可以用作酒精灯的燃料,但仍有大部分的回收乙醇难以再次使用,造成比较严重的浪费;(3)升华实验装置较简单,难以控制温度,产率较低,有很大一部分同学看不到实验现象。为此,我们设计了以下实验内容,对原有的步骤进行改进。由于索氏提取器用恒压滴液漏斗代替的研究已经十分透彻[3,4],实际应用效果也十分不错,本文仅从溶剂和升华装置入手。
时,产量也在可以接受的范围之内,且时间比用95%的乙醇有所缩短。
表2不同比例的混合溶剂对咖啡因产量的影响
萃取剂120mL (乙醇:水)
虹吸
茶叶用量(g )
虹吸次数
虹吸时间(min )
咖啡因产量
(mg )
2:11:11:2
101010
888
105109114
41.738.728.2
2升华装置的改进
1索氏提取法:萃取试剂与咖啡因产量的关系探讨
称取10g 茶叶,装入索氏提取器的滤纸套筒中,在250mL 圆底烧瓶里加入120mL95%的乙醇和几粒沸石,用电热套加热。连续提取。虹吸结束后改装为蒸馏装置,回收抽滤液中的大部分乙醇,将残液趁热倾入蒸发皿中,拌入4g 研细的氧化钙,用电热套隔石棉网加热蒸干。最后焙炒片刻,使水分全部除去,冷却后,擦去沾在蒸发皿上的粉末,以免升华时污染产物。取一只合适的玻璃漏斗,罩在隔以刺有许多小孔的滤纸的蒸发皿上,用电热套小心加热升华。升华完毕。冷却后,将漏斗,滤纸取下,仔细地将附在纸上及蒸发皿内壁的咖啡因晶体用小刀刮下。再将蒸发皿的粉末混匀后,再加热升华一次。合并两次升华收集的咖啡因,并称重。
查阅文献发现,咖啡因1g 溶于46mL 水、5.5mL80°的水、1.5mL 沸水、66mL 乙醇、22mL 60°的乙醇、50mL 丙酮及5.5mL 氯仿等。分别以水,丙酮和氯仿代替乙醇进行实验,结果见表1。
表1不同溶剂萃取咖啡因的产量对比
萃取剂
茶叶用量(g )溶剂用量(mL )虹吸次数虹吸时间(min )咖啡因产量(mg )
乙醇
丙酮
氯仿
水
原来的升华装置如图1所示,改进后如图2所示,将一只温度计插入玻璃漏斗中,透过滤纸直接接触炒干的粉末,温度计可用橡胶管固定在长颈漏斗上。
[1**********].4
[1**********].5
1012089366.9
[1**********].5
图1普通升华装置图2改进后的升华装置
从表1可以看出,用丙酮和氯仿代替乙醇,均可取得较好的效果,虽然咖啡因在沸水中的溶解度比较大,但由于水的沸点较高,虹吸耗时较长,且蒸馏时难以有效去除,导致咖啡因部分流失,产率反而较低。
为降低溶剂成本,尝试使用混合溶剂进行萃取,结果见表2。
从表2可以看出,当V 乙醇:V 水=2:1时,产量最高,V 乙醇:V 水=1:1
原来的升华装置,操作简单易行,但无法控温,只能根据经验调节电热套的电压,无法量化。实际操作过程中有很多学生由于升华温度控制不当,导致温度过高或过低,过高会发生炭化,滤纸一片乌黑,看不到咖啡因晶体,温度过低则升华时间很长,产率不高。改进后,将一只温度计插入玻璃漏斗中,透过滤纸直接接触炒干的粉末,根据温度计显示温度进行升华,温度可控制,直观明了,即使第一次做实验的同学也可以通过温度计上显示的温度进行控温,产量明显提高。其产量对比见表3。
从表2可以看出,加上温度计之后,控制升华温度在180-190℃,咖啡因产量明显比原先有了提高,随虹吸次数的增多,产量甚至可以提高一倍以上。(下转第434页)
○○带来的利益并不满足商业化人士的需求;作为一种文化资源,它的创作越来越多地没有新意,越来越多地受到外来文化的影响和同化;作为一种文化传统,我们对它的保护力度仍然不够。以上种种都使陕北民歌的生存和发展备受威胁,安全问题也就产生了。
4. 5
4陕北民歌的保护与传承
面对上述问题,陕北民歌要想真正生存于这个工业文明的市场经济社会,个人认为要从以下几个方面着手,才能对陕北民歌做到基本的保护与传承。
4. 1陕北民歌文化生态主体的保护。民歌的创作者可以说是民歌存在的主要生力军,也是民歌生态的主体。创作者作为主体,才可以充分发挥他们的主观能动性,因此,对创作者的支持和鼓励对于陕北民歌的发展来说是必须的。
4. 2对陕北民歌的内里实现有效改革。历史上的陕北民歌之所以有着强大的生命力,主要就是因为它深刻反映了现实社会的内容,民歌的内容随着社会的发展而不断更新、变化。因此,陕北民歌的内里进行针对性的改变,把握时代脉搏,跟上时代脚步,才不至于被时代淘汰。4. 3满足传播者专业化的需求。传播者,一指演唱者,二指各种媒体。演唱者必须回归乡土,在陕北民歌的繁衍地吸取精华,并通过专业的演唱体现民歌的本质,让听众在歌声中重温民歌昔日的辉煌。同时,媒体的重要性也是不言而喻的,特别是主流媒体。媒体对陕北民歌各种内容的传播,一是可以反映主流媒体对民歌的重视,加强民歌宣传力度,扩大宣传范围;一是可以体现民歌的风情。
4. 4加强对青少年的传统文化教育。教育要从娃娃抓起,同样的,对民歌的兴趣也要从娃娃抓起。将民歌的各种文化资源渗透到教育中,既可以提高学生的综合素质,又可以激发学生对民歌艺术的兴趣和关注,因为他们是民歌未来发展的潜在生力军。
着力构建陕北民歌文化生态圈。对陕北民歌文化生态圈的构建,既可以为民歌的生存和发展的良性环境,又能够理清各民歌文化要素的相互关系,并进行有针对性的调整。上至国家政府的文化意志表达,下至乡村基层的文化资源管理,甚至文化资本的有效投资,无不被囊括与陕北民歌的文化生态圈之内。在这个比自然生态系统更复杂的圈子里,必须处理好各方面的关系,以达到“人—自然—社会”和谐的目标。
5结语
陕北民歌曾经的灿烂有赖于我们去重新点燃,它曾经的辉煌更需要我们去重新创造。我们要用开放的心胸、平和的心态、创新的精神去重塑陕北民歌的伟大。对陕北民歌安全问题的思考还需深入,相对应的具体措施更需完善。这不是一项一蹴而就的工作,它需要我们将它如民歌一般代代相传。科
●
【参考文献】
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作者简介:宋亚萍(1988—),女,西安工业大学思政部研究生,研究方向为文化哲学。
※基金项目:陕西省社会科学基金项目《陕北民间艺术的文化生态研究》,项目编号2010JK142。
[责任编辑:常鹏飞]
(上接第440页)
表3
茶叶(g )虹吸次数
咖啡因产量(mg ,不用温度计)咖啡因产量(mg, 用温度计)
●
两种升华装置的产量对比
10616.220.6
10718.328.7
10818.936.0
10919.242.6
101021.345.1
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作者简介:王辉(1977—),男,山东东平人,硕士,讲师,研究方向为有机合成及应用有机。
3结论
在用常规方法索氏提取器提取茶叶中的咖啡因时,用V 乙醇:V 水=2:1的混合溶剂代替95%的乙醇,既可以节省1/3的乙醇,又可以降低反应时间,产率较高。用改进后的升华装置,产量明显提高,且不需要额外的仪器,有极大的推广价值。科
※基金项目:山东省精品课程建设基金资助项目(2005-2010)。
[责任编辑:王爽]
(上接第446页)certain nth order differential equations with deviating
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作者简介:田亚州(1983—),男,硕士,主要研究方向为应用微分方程。孟凡伟(1963—),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为微分方程。
基金项目:国家高等学校博士点科研基金([1**********]003),山东省自然科学基金(ZR2009AM011)。
[责任编辑:王爽]