吸附法脱除茶叶提取液中咖啡因的工艺优化(附件)
摘 要本文主要研究用活性炭吸附法脱除茶叶提取液中的咖啡因，采用了单因素实验研究了样品溶液浓度、吸附时间、吸附剂用量和吸附温度等因素对咖啡因脱除率的影响,结合了正交实验法，首先用直观分析法研究四种因素对咖啡因脱除率的影响的主次顺序依次，然后用了方差计算分析，进行二次验证，两者结果相结合印证，研究得出结论表明影响的主次顺序为吸附时间>吸附温度>活性炭用量，最后得到最佳提取条件在样品浓度为质量浓度30g/mL，吸附时间2h，活性炭用量0.125g/mL，温度40℃。
Key words: Tea; Decaffeinated; Activated carbon 目 录
1绪论 1
1.1 茶叶概述 1
1.2 茶叶中的药用成分 1
1.3 咖啡因的常用脱除方法 3
1.3.1 有机溶剂萃取脱除咖啡因 3
1.3.2 沉淀法脱除咖啡因 3
1.3.3 超临界CO2萃取脱除咖啡因 4
1.3.4 微生物降解咖啡因 4
1.3.5 酶法降解咖啡因 4
1.3.6 吸附分离脱除咖啡因 4
2 实验设计 6
2.1 实验内容 6
2.1.1 主要材料与试剂 6
2.1.2 仪器与设备 6
2.2 活性炭预处理 6
2.3 样品的制备 6
2.4 茶多酚和咖啡因的质量分数测定 6
2.5影响活性炭吸附法脱除茶叶提取液中咖啡因的因素 7
2.5.1 样品溶液的浓度对吸附的影响 7
2.5.2 吸附时间对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
2.5.3 活性炭用量对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
2.5.4 温度对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
3 结论分析 8
3.4 结果分析 8
3.4.1 咖啡因标准曲线绘制 8
3.5 单因素实验 8
3.5.1 样品溶液的浓度对吸附的影响 8
3.5.2 吸附时间对茶多酚和咖啡因吸附的影响 9
3.5.3 活性炭用量对茶多酚和咖啡因吸附的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
10
3.5.4 温度对茶多酚和咖啡因吸附的影响 11
3.6 正交试验 12
3.6.1 试验设计 12
3.6.2 正交试验结果与分析 12
3.6.3验证试验 14
3.6.4 重复使用活性炭吸附实验 15
结 论 16
参考文献 17
致 谢 19
1绪论
1.1 茶叶概述
茶叶，山茶科的嫩叶或者嫩芽经过加工制成的干燥品。叶革质，羽状脉，具锯齿，具柄，稀抱茎，花两性，单生或数花簇生叶腋。花梗短，苞片26或更多，萼片56，分离或基部连合，有时更多，或苞片与萼片逐渐过渡，组成苞被，616片，脱落或宿存；花瓣514片，白、红或黄色，基部稍连合；雄蕊多数，56轮，外轮花丝下部常连成短筒，花纵妖裂，背着或基着；子房上位，35室，花柱离生或连合，每室25胚珠。蒴果上部35月裂，果月木质或栓质，具中轴，常脱落，或室发育无中轴。种子大，球形或半球形，种皮角质，胚乳丰富[1]。
对于茶文化的传播自中华古代就已经有所记录，唐朝时最为鼎盛，人们品茶聊天，吟诗作赋，许多小国都纷纷来中原取经“茶文化”，最为著名的是日本对于“茶文化”的传播，可以说的上是十分喜欢，茶道在日本也是具有十分积极的生活态度。“管中窥豹可见一斑”，茶在人类文明发展的长河中是占有很重要的一席之地的，在科技越来越发达的今天，人们对于身体健康和养生之道变得越来越重视，说明茶工艺会变得越来越重要，不管是对于生活品质的追求，还是健康养生来说，茶的药理作用和工艺生产发展都是很有潜力的[2]。
查阅有关本草著作我们可以了解到对茶叶药理功效的论述，茶叶能够有助于人的睡眠、安神醒脑、明目利头、止渴消署、清热解毒、下气消食、醒酒利水、通便去痰、止痢止疮、益气力等等。其它本草学著述还说了茶叶更是有着延年益寿等功能。现代科学实验也证明茶了叶具有降血压、降血脂及抗动脉粥样硬化、抗癌、抗突变等医疗作用[3]。所以茶叶广泛应用是科学的，它的药用价值至今仍未被人们真正的认识，更是钻研与开发价值极高的中药。
1.2 茶叶中的药用成分
大量的研究实验表明，茶叶中富含有茶多酚、茶多糖、茶氨酸、茶色素食物纤维素以及咖啡因等生理活性成分，茶中的化学成分多达300多种，如黄酮醇、黄酮苷、多酚、矿物质、氨基酸及多糖等等[4]。
茶多酚在茶叶成分中占有重要的分量，也可以叫做茶单宁、茶鞣质，它是具有抗氧化作用的酚类物质以及相关衍生物的总称，主要由儿茶素类、花黄素类（黄酮和黄酮醇类）、花色素类和酚酸类化合物组成。总的含量占鲜茶叶干物重的20%左右，最重要的是，儿茶素占有很大的比重，占多酚类总量的70%80%，是茶树次生物质代谢的重要组成成分，更是茶叶药效的次要活性组成组份。依据牢靠的科学试验研讨评述茶多酚类物质具备许多生物学和生理学作用，它的抗氧化、肃清自由基、降血压、降血脂、抗辐射、 防癌抗癌等生物活性和药理作用具有重要的科学价值，已被美国国家癌症研究所于1999年正式列入作为人体癌症的化学预防药物[22]。
茶多糖属于茶叶成分中的多糖物质基本为水溶性多糖，含量为0.5%1.5%，尤其是在粗老茶中含量较高，主要为葡萄糖、木糖及半乳糖等成分组成的复合多糖，可以抗凝血、防辐射、抗肿瘤和增强人体免疫能力，并且多糖组成成分中二苯胺还具有降血糖的功效[4]。
据报道，茶叶成分中氨基酸品种有二十多种，茶氨酸含量是最多的，占氨基酸种类的 50%以上。氨基酸也是人体所必需的营养成分，例如茶氨酸可以帮助人们抗肿瘤、守护脑神经细胞和心脑血管、提高记忆力、预防糖尿病、调节血压、调节血脂、舒缓身心、增强机体免疫力等疗效；精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸可以医治肝昏迷；赖氨酸能调整或促成脂肪代谢，避免动脉粥样硬化等[5]。
另外，还有一种茶叶组成成分中含有的水溶性色素和脂溶性色素，它就是茶色素。它作为一种天然食用色素，能够双向调节血压血脂、抗动脉粥样硬化、抗脂质过氧化、降低血粘度、改善微循环增强免疫力。
茶粉更是具有强大的食物纤维素利用率。我们把食物纤维素叫做第七种营养素，他能够有助于减肥、防治糖尿病、减少对肠道的不良刺激等功能[6]。
Key words: Tea; Decaffeinated; Activated carbon 目 录
1绪论 1
1.1 茶叶概述 1
1.2 茶叶中的药用成分 1
1.3 咖啡因的常用脱除方法 3
1.3.1 有机溶剂萃取脱除咖啡因 3
1.3.2 沉淀法脱除咖啡因 3
1.3.3 超临界CO2萃取脱除咖啡因 4
1.3.4 微生物降解咖啡因 4
1.3.5 酶法降解咖啡因 4
1.3.6 吸附分离脱除咖啡因 4
2 实验设计 6
2.1 实验内容 6
2.1.1 主要材料与试剂 6
2.1.2 仪器与设备 6
2.2 活性炭预处理 6
2.3 样品的制备 6
2.4 茶多酚和咖啡因的质量分数测定 6
2.5影响活性炭吸附法脱除茶叶提取液中咖啡因的因素 7
2.5.1 样品溶液的浓度对吸附的影响 7
2.5.2 吸附时间对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
2.5.3 活性炭用量对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
2.5.4 温度对茶多酚和咖啡因吸附的影响 7
3 结论分析 8
3.4 结果分析 8
3.4.1 咖啡因标准曲线绘制 8
3.5 单因素实验 8
3.5.1 样品溶液的浓度对吸附的影响 8
3.5.2 吸附时间对茶多酚和咖啡因吸附的影响 9
3.5.3 活性炭用量对茶多酚和咖啡因吸附的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
10
3.5.4 温度对茶多酚和咖啡因吸附的影响 11
3.6 正交试验 12
3.6.1 试验设计 12
3.6.2 正交试验结果与分析 12
3.6.3验证试验 14
3.6.4 重复使用活性炭吸附实验 15
结 论 16
参考文献 17
致 谢 19
1绪论
1.1 茶叶概述
茶叶，山茶科的嫩叶或者嫩芽经过加工制成的干燥品。叶革质，羽状脉，具锯齿，具柄，稀抱茎，花两性，单生或数花簇生叶腋。花梗短，苞片26或更多，萼片56，分离或基部连合，有时更多，或苞片与萼片逐渐过渡，组成苞被，616片，脱落或宿存；花瓣514片，白、红或黄色，基部稍连合；雄蕊多数，56轮，外轮花丝下部常连成短筒，花纵妖裂，背着或基着；子房上位，35室，花柱离生或连合，每室25胚珠。蒴果上部35月裂，果月木质或栓质，具中轴，常脱落，或室发育无中轴。种子大，球形或半球形，种皮角质，胚乳丰富[1]。
对于茶文化的传播自中华古代就已经有所记录，唐朝时最为鼎盛，人们品茶聊天，吟诗作赋，许多小国都纷纷来中原取经“茶文化”，最为著名的是日本对于“茶文化”的传播，可以说的上是十分喜欢，茶道在日本也是具有十分积极的生活态度。“管中窥豹可见一斑”，茶在人类文明发展的长河中是占有很重要的一席之地的，在科技越来越发达的今天，人们对于身体健康和养生之道变得越来越重视，说明茶工艺会变得越来越重要，不管是对于生活品质的追求，还是健康养生来说，茶的药理作用和工艺生产发展都是很有潜力的[2]。
查阅有关本草著作我们可以了解到对茶叶药理功效的论述，茶叶能够有助于人的睡眠、安神醒脑、明目利头、止渴消署、清热解毒、下气消食、醒酒利水、通便去痰、止痢止疮、益气力等等。其它本草学著述还说了茶叶更是有着延年益寿等功能。现代科学实验也证明茶了叶具有降血压、降血脂及抗动脉粥样硬化、抗癌、抗突变等医疗作用[3]。所以茶叶广泛应用是科学的，它的药用价值至今仍未被人们真正的认识，更是钻研与开发价值极高的中药。
1.2 茶叶中的药用成分
大量的研究实验表明，茶叶中富含有茶多酚、茶多糖、茶氨酸、茶色素食物纤维素以及咖啡因等生理活性成分，茶中的化学成分多达300多种，如黄酮醇、黄酮苷、多酚、矿物质、氨基酸及多糖等等[4]。
茶多酚在茶叶成分中占有重要的分量，也可以叫做茶单宁、茶鞣质，它是具有抗氧化作用的酚类物质以及相关衍生物的总称，主要由儿茶素类、花黄素类（黄酮和黄酮醇类）、花色素类和酚酸类化合物组成。总的含量占鲜茶叶干物重的20%左右，最重要的是，儿茶素占有很大的比重，占多酚类总量的70%80%，是茶树次生物质代谢的重要组成成分，更是茶叶药效的次要活性组成组份。依据牢靠的科学试验研讨评述茶多酚类物质具备许多生物学和生理学作用，它的抗氧化、肃清自由基、降血压、降血脂、抗辐射、 防癌抗癌等生物活性和药理作用具有重要的科学价值，已被美国国家癌症研究所于1999年正式列入作为人体癌症的化学预防药物[22]。
茶多糖属于茶叶成分中的多糖物质基本为水溶性多糖，含量为0.5%1.5%，尤其是在粗老茶中含量较高，主要为葡萄糖、木糖及半乳糖等成分组成的复合多糖，可以抗凝血、防辐射、抗肿瘤和增强人体免疫能力，并且多糖组成成分中二苯胺还具有降血糖的功效[4]。
据报道，茶叶成分中氨基酸品种有二十多种，茶氨酸含量是最多的，占氨基酸种类的 50%以上。氨基酸也是人体所必需的营养成分，例如茶氨酸可以帮助人们抗肿瘤、守护脑神经细胞和心脑血管、提高记忆力、预防糖尿病、调节血压、调节血脂、舒缓身心、增强机体免疫力等疗效；精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸可以医治肝昏迷；赖氨酸能调整或促成脂肪代谢，避免动脉粥样硬化等[5]。
另外，还有一种茶叶组成成分中含有的水溶性色素和脂溶性色素，它就是茶色素。它作为一种天然食用色素，能够双向调节血压血脂、抗动脉粥样硬化、抗脂质过氧化、降低血粘度、改善微循环增强免疫力。
茶粉更是具有强大的食物纤维素利用率。我们把食物纤维素叫做第七种营养素，他能够有助于减肥、防治糖尿病、减少对肠道的不良刺激等功能[6]。
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