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1、福建师范大学福清分校本科毕业论文（设计）开题报告生物与化学工程系生物技术专业课题名称FTTR法测定茶叶中咖啡因含量的分析研究姓名 洪小珍 学号 118662007001指导教师陈秀宇职称学历高级实验师，硕 士咧峭因1, 3, 7-三甲齿2, 6-Z1W瓣咖啡因（Caffeine,又称咖啡碱）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。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
2、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。咖啡因既被作为饮品，也被作为药品，其作用都是提神及解除疲劳。每个人所需要的能够产 生效果的咖啡因精确剂量并不相同，主要取决于体型和咖啡因耐受度。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。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亳克至50亳克的咖
3、啡因。能量饮料，例如红 牛，每瓶含有80亳克咖啡因。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。茶叶是常见的饮品，不同品种的茶叶含有的咖啡因含量 也不同，反应在曰感上也不同，所以对茶叶中含有的咖啡因进行测定是非常必要的。茶的咖啡因 含量决定于制茶的强度。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。茶的制 作对于茶有很大影响，但是茶的颜色几乎不能指不咖啡因的含量。I I木绿茶的咖啡因含量就远远 低于许多红茶，例如正山小神茶，几乎不含咖啡因。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-w等。 这些方法虽然简
4、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咖啡因结构上的嗦吟环具有共辗双键体系，在272274 nm波长范围内有 最大吸收，从而可进行定量分析。另外还有导数紫外分光光度法吒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。开展本课题的意义及工作内容随着茶叶质量安全准入制度的实施，对茶叶的品质质量要求越来越高，这对我国茶叶品质鉴 定和检测提出更高的要求。红外光谱分析技术是近年来发展起来的一种
5、定性和定量分析技术，因 其快速、不破坏样品、操作简单等特点，已广泛应用于石化、食品、医药、农业等领域。除此之 外，近红外光谱技术也已逐步应用于茶叶加工中品质检测、品种识别等领域，在定性和定量检测 方面表现出巨大的潜力，因此应用快速、简便、准确的现代分析方法定性和定量分析茶叶的种类 和品质是目前一项重要的研究课题，就是我们开展这个课题的主要目的。木课题首先对市仲绿茶，红茶，乌龙茶三种茶叶进行咖啡因的提取，继而准确称取定量咖啡 因对照品，以铁轼化钾作为内标物，使咖啡因对照品与铁机化钾的量成一定比例，加入等量的浪 化钟，充分研磨并混合均匀，配制成标准系列，选择咖啡因中不受干扰的特征吸收峰瑛基峰和铁
6、藏化钾中的特征吸收峰械基峰，通过咖啡因特征峰吸光度与铁劄化钾特征峰的吸光度的峰高之比 与咖啡因的质量与铁机化钾的质量的之比进行线性I门I归分析，从而获得标准工作曲线。用相同方 法对三种待测咖啡因样品进行测定，通过标准曲线获得待测咖啡因的浓度，并分析其茶叶品质。一、实验仪器与试剂仪器：脂肪提取器、电热套、蒸偏仪器（套）、烧杯、蒸发皿、漏斗、棉花、石棉网、滤纸、 研钵、傅立叶变换红外光谱仪：FTIR, NEXUS 870、电了天平：FA100,上海精密仪器 仪表有限公司；试剂：茶叶、95%乙醇、生石灰、铁钗化钾（AR）、漠化钾（AR）、咖啡因标样（纯度大于99. 9% , 国药集团上海化学试剂公司
7、），测试条件：扫描次数：32,分辨率：4cm-1二、实验方法1、咖啡因的提取（1）、粗提：a、仪器安装：采用索氏提取器b、连续萃取：称取10g茶叶，研细，用滤纸包好，放入脂肪提取器的食筒中，用120mL95%乙醇 水浴加热连续萃取2-3h。c、蒸儒浓缩：待刚好发生虹吸后，把装置改为蒸儒装置，蒸出大部分乙魄。d、加碱中和：趁热将残余物倾入蒸发皿中，拌入34g生石灰，使成糊状。蒸气浴加热，不断 搅拌下蒸干。e、焙炒除水：将蒸发皿放在石棉网上，压碎块状物，小火焙炒，除尽水分。（2）、纯化：弘仪器安装：安装升华装置。用滤纸罩在蒸发皿上，并在滤纸上扎一些小孔，再罩上口径合适 的玻璃漏斗。b、初次升华：2
8、20C砂浴升华。刮下咖啡因。C、再次升华：残清经拌和后升高砂浴温度升华。合并咖啡因。2、标准曲线绘制（1）样品的前处理：咖啡因标样、漠化钾和铁翎化钾在进行测定前要进行干燥处理（2）在电子夭平上,准确称取5份KBr 0. 3900g,分别称取内标物按0. 0080g、0. 0070g、0. 0060g、 0. 0050g、0. 0040g、和咖啡因标样按 0. 0020g、0. 0030g、0. 0040g、0. 0050g、0. 0060g（准确到0. 000 1 g）置于玛瑙研钵中，充分研磨，注意研磨过程中不要让样品损失。充分混合均匀后控制一定的 压力进行制样，绘制混合样品的红外光谱吸收谱图
9、，对每一个混合样品均进行3次测定，测定其 平均值。以咖啡因中不受干扰的特征吸收峰溪基峰和铁翎化钾中的特征吸收峰劄基峰，通过咖啡 因特征峰吸光度与铁械化钾特征峰的吸光度的峰高之比为纵坐标，咖啡因的质量与铁钗化钾的质 量的之比为横坐标进行线性IE归分析，从而获得标准工作曲线。（3）将茶叶提取物平均分成10份，与已知量的内标物进行充分研磨，在同样条件下用红外光谱 法侧得出咖啡因特征峰吸光度与铁钺化钾特征峰的吸光度的峰高之比，带入标准曲线中计算出茶 叶提取物中咖啡因的含量。与资料文献【】中三种茶叶的咖啡因含量进行对比（红茶含咖啡因约 3.2%,绿茶含咖啡因约2.5%,乌龙茶含咖啡因约*） o3、测定方
10、法的重现性将已处理好的咖啡因用内标物和漠化钾稀释成浓度不同的3份样品，每份分别平行测定5次, 分别计算出相对标准偏差（RSD） o4、测定方法的回收率按该实验方法测定待测样品中咖啡因的含量并加标准的咖啡因对照品进行了验证，测定实验 的回收率。5、用HPLC法进行对照实验结果准确称取咖啡因的标样以乙醇作溶剂配制标准系列，以溶液浓度对色谱峰面积作图，得到标 准曲线，以红外光谱法测定的咖啡因的浓度C。配制溶液用HPLC法测定.得测定结果C,相对误 差为（C。一 C）/C,与标准方法进行比较，说明测定结果的准确度。课题工作的总体安排及进度10. 07. 17-10. 08. 25查阅有关资料，对咖啡因
11、的提取工艺及测定咖啡因的方法进行充分的了解10. 08. 26-10. 08. 30充分了解掌握实验内容，计算所需茶叶、药品的量10. 09. 02购买茶叶10. 11.01-10. 11.0310. 11.04-10. 11.0510. 11.06-10. 11.0710. 11.08-10. 11. 3010. 09. 06-10. 09. 17从三种茶叶中提取咖啡因10. 09. 25-10. 10. 20参考文献资料，不断改变咖啡因对照品、内标物铁钮化钾及漠化钾的含量， 制作出不同的标准系列，并分别以峰高和峰面积两种方法做比较，取线性关 系最好的为本实验的标准曲线。10. 10.21-
12、10. 10.30测定茶叶提取物中咖啡因的含量:将待测咖啡因样品平均分成10份，用相同方法对待测咖啡因样品进行测定，通过标准曲线获得待测咖啡因的浓度。用HPLC法进行对照实验结果将己处理好的咖啡因用内标物和漠化钾稀释成浓度不同的样品，每份分别平 行测定5次，计算相对标准偏差（RSD），说明该方法的精密度是好是坏。 方法回收率的测定。实验总结，完成毕业论文。课题预期达到的效果1. 根据不断改变咖啡因对照品、内标物铁氤化钾及混化钾的含量，获得了线性关系较好的标 准曲线，并作出样品的定量分析。2. 用IIPLC法进行对照实验结果，计算相对误差，且相对误差较小，与标准方法进行比较，说 明测定结果的准确
13、度较高。3. 对方法的重现性的研究，计算得的相对标准偏差较小，说明该方法的精密度较好。方法回收率的测定，获得的IE收率较高，说明结果较好。参考文献1 Horie H, Nesumi A, ujihara T, et al. Rapid determination of caffeine in tea leavesJ. Journal of ChromatographyA, 2002, 942(2)： 271一273.2 Paradkar M M, 1 rudayaraj J. Rapid determination of caffeine content in soft drinks usin
14、g FTIR一ATR spectroscopy J. Food Chemistry, 2002, 78(2)： 261 266. 关淑霞，朱建喜,于凯咖啡因的检测J.哈尔滨师范大学学报：自然科学版,2007, 23(1)： 71-74.4 戴军，王洪新，陈尚卫，等.茶叶及茶多酚中儿茶素的高效液相色谱分析方法研究J.色谱, 2001, 19(5)： 398402.5 孙勤，王咏梅，汪选斌，等.分光光度法在测定速效伤风胶囊中无水咖啡因含量的应用J.西 部医学，2005, 17： 636637.6 汪必琴，郑亚西.巧克力和茶叶中咖啡因含量的研究J.四川师范大学学报：自然科学版， 2000, 23(3)： 3093117 贺利民，苏贻娟.二阶导数光谱法测定咖啡因J.热带农业科学，1998, 2(2)： 36-38.89一、指导教师意见:本论文设计方案合理，所需仪器和药品齐全，同意开题。签名：陈秀宇2010 年 10 月 18 口
