商检综合实验实验报告.docx

商检综合实验实验报告 学生所在学院：环境与化学工程学院学生所在班级：13-1 商检学生姓名：王姣姣指导教师：李阿丹、王志斌教 务 处2016年 5 月实验一、茶叶中咖啡因的提取及检测一、实验目的1. 初步了解和掌握从茶叶中提取咖啡因的原理及方法；2. 掌握Soxhlet提取器的使用原理及其使用的方法；3. 巩固回流、蒸馏的操作，学习升华法提纯物质的操作；4. 掌握液相色谱法咖啡因的检测原理及操作。二、实验原理茶叶中含有咖啡因，约占1～5%，另外还含有11～12%的丹宁酸（鞣酸），0.6%的色素、纤维素、蛋白质等。为了提取茶叶中的咖啡因，可用适当的溶剂（如乙醇等）在脂肪提取器中连续萃取，然后蒸去溶剂，即得粗咖啡因。粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂质（如丹宁酸）等，可利用升华法进一步提纯。咖啡因（1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤）是具有绢丝光泽的无色针状结晶，含一个结晶水，在100 oC时失去结晶水开始升华，120 oC升华显著，178 oC升华完全，是弱碱性物质，易溶于热水、乙醇、氯仿等。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用，主要作用于中枢神经，大量存在于烟叶及咖啡豆中。茶碱和可可碱也有兴奋神经中枢、强心的作用，这就是人们说喝茶、喝咖啡及吸烟“提神”的原因。过度食用咖啡因会增加药性和产生轻度上瘾。有些研究者人为咖啡因与DNA、RNA中的腺嘌呤和鸟嘌呤具有相似的结构，因此它可取代DNA中的嘌呤碱，引起基因突变，对生理有危害作用。三、实验步骤化学法定性液相色谱法定量1.仪器安装2.加热、回流：①萃取前应将茶叶研细，增加固液接触面积；②滤纸筒的大小要紧贴器壁，既能取放方便，其内茶叶高度又不得高过虹吸管；③液面超过虹吸管顶端时，蒸气通过玻璃管上升，冷凝液与茶叶接触后自动流回烧瓶中，如此循环，使咖啡因在烧瓶装中富集；④加热直到提取液颜色较浅为止（约2.5小时），待冷凝液刚刚虹吸下去即可停止加热。3.蒸馏：将提取液转移到在150 mL圆底烧瓶，加入2～3粒沸石进行蒸馏，蒸去大部分乙醇。趁热把瓶中剩余液倒进蒸发皿中，留作升华法提取咖啡因用。4.提取液及咖啡因的定性检验：（1）提取液的定性检验：取样品液2滴于干燥白色瓷板上，喷上酸性碘-碘化钾试剂，可见到棕色、红紫色和蓝紫色化合物生成。棕色表明有咖啡因，红紫色表明有茶碱，蓝紫色表明有可可碱。（2）咖啡因的定性检验：取上述任一样品液2-4 mL置于瓷皿中，加热蒸去溶剂，加盐酸1 mL溶解，加入KClO30.1 g，在通风橱内加热蒸发，待干，冷却后滴加氨水数滴，残渣即变为紫色。5.焙炒、升华：向提取液中加入4 g生石灰粉，搅成浆状，在蒸汽浴上蒸干，除去水分，使成粉状，然后移至石棉网上用酒精灯小火加热，焙炒片刻，除去水分。在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸，再罩一个合适漏斗，漏斗颈部塞一小团疏松棉花，用酒精灯隔着石棉网小心加热，适当控温，当发现有棕色烟雾时，即升华完毕，停止加热。冷却后，取下漏斗，轻轻揭开滤纸，刮下咖啡因，残渣经搅拌后，用较大火再加热片刻，使升华完全。合并几次升华的咖啡因。6.液相色谱法定量：本实验采用反相液相色谱法，以C18键合相色谱柱分离饮料中的咖啡因，紫外检测器进行检测，以咖啡因标准系列溶液的色谱峰面积对其浓度作标准曲线，再根据从茶叶中提取的咖啡因峰面积，由其标准曲线算出其浓度。四、实验现象、数据记录及处理1.标准溶液保留时间及峰面积保留时间tR/min峰面积A/mV·s标准溶液50μg/mL5.041946标准溶液100μg/mL5.043809标准溶液150μg/mL5.045396标准溶液200μg/mL5.047550由上述数据，得到标准曲线：2.产率计算根据液相色谱实验得出下图：根据液相色谱图可得，峰面积为3462.25952，根据标准曲线可得，待测溶液中咖啡因含量为92.0365μg/mL。故可得所测茶叶中咖啡因的含量：×18.00=16.4025mg占茶叶总量：×100％=16.38％误差分析：1）提取以及蒸馏过程中发生暴沸，导致最终产量偏小， 2）定容时，移液有损失，使最终结果偏低。五、思考题1. 与I2-KI试剂显色的定性检验中，棕色表示什么？红紫色表示什么？蓝紫色呢？答：棕色表示有咖啡因，红紫色表示有茶碱，蓝紫色表示有可可碱。2. 生石灰分的作用是什么？答：生石灰有中和作用，能除去单宁酸等酸性物质，还可吸收水分，起干燥作用。3. 焙炒为了尽量除去水分，为什么不用大火？答：在萃取回流充分的情况下，升华操作是实验成败的关键，在升华过程中始终都要严格控制加热温度，温度太高，会使烘焙物炭化，把一些有色物带出，使产品不纯。进行再升华时，加热温度也要严格控制，否则焙烘物大量冒烟，导致产物不纯和损失。4. 升华操作的原理是什么？答：咖啡碱在100