实验二十 茶叶中有效成分的提取
一、实验目的
1.通过茶叶和咖啡中有效成分的提取了解固、液相分离方法；
2．掌握吸滤、萃取、分液、升华等实验操作。
二、实验原理
咖啡因( caffeinum )化学式为C8H10N402 - H20(1，3，7-三甲基-2，6-氧嘌呤)，是具有绢丝光泽的一种白色针状晶体。其结构式为
100℃时晶体失去结晶水后开始升华，120℃时升华显著，至178℃时升华很快。无结晶水物的熔点为235℃，能溶于水(2%)、乙醇(2%)、苯(1%)、氯仿(12.5%)等。
由于其在氯仿中溶解度较大，可通过萃取茶叶的水浸渍液提取咖啡因。根据其易升华的性质，可用升华法进一步提纯咖啡因。
茶多酚是由30种以上的酚类物质组成的混合物。其中儿茶素（又名儿茶酚）含量最高，在茶多酚总量中占60%—80%。其结构式为
茶多酚在乙酸乙酯中溶解度较大，并且能与重金属作用产生沉淀，故可用沉淀、萃取等方法来提取茶多酚。也可用此方法从细、粗咖啡中提纯咖啡因作为对照实验。
三、实验用品 仪器和材料 烧杯(50、100、200mL)、50rnL量筒、150mL分液漏斗、布氏漏斗、吸滤瓶、酒精灯、点滴板，真空泵（或水流吸气泵）、托盘天平、剪刀、铁架台、滤
纸。
药品 饱和石灰水、5%氢氧化钠溶液、氨水、2mol．L-1硫酸、盐酸、氯仿、乙酸乙酯，茶叶（当年新茶，隔年陈茶）、咖啡（粗，细）、氢氧化钙固体、氯酸钾固体，酸性碘一碘化钾试剂。
四、实验内容及操作
1．方法I-热水浸渍法
(1)称取5.0g茶叶，剪碎，浸渍于盛有200mL蒸馏水的烧杯中；
(2)加热煮沸约半小时；
(3)过滤；
(4)用30mL氯仿分三次(15、8、7mL)萃取滤液，合并氯仿相，先用5%氢氧化钠溶液，再用适量水洗涤；
(5)挥发掉有机溶剂[4]，得粗咖啡因；
2018年第09期学术专业人文茶趣
作者简介：王雪涵（1984-），女，辽宁大连人，博士，讲师，研究方向：食品微生物学。我国有着浓厚的茶叶饮用氛围，优化茶叶化学成分，并且探究茶叶微生物发酵，其将为茶叶产品的品质提升产生重要影响。当然，随着食品工业和现代化学科学日益成熟，如今能够被应用与茶叶中的微生物发酵元素日益多样化，这些都是推进茶叶成熟发展的集中优势。1微生物发酵与茶叶之间的应用背景分析在当前社会大众对健康养生重视程度日益提升的今天,茶叶在社会大众日常生活中的价值作用日益突出，如何有效提升茶叶产品的品质，就关系到茶叶产品的价值展现。结合茶叶产品加工的独特性看，发酵是其重要的环节，所以良好的茶叶产品微生物发酵活动，将从本质上提升茶叶产品的品质。对于茶叶来说，其微生物发酵活动，主要指的是以茶叶产品为主要基质，接种相应的微生物元素，通过其具体代谢作用，从而使得茶叶产品自身产生深度、良性的变化，从而优化茶叶产品自身的品质。当然，茶叶产品的微生物发酵活动，完全不同于传统的茶叶发酵活动。微生物发酵是以茶叶产品为主要基质，从而来接种相关微生物的活动，在新陈代谢等作用下，从而使茶叶产品发生生化性变化。传统的茶叶发酵活动，则主要指的是茶叶产品中的多酚类元素，在多酚氧化酶的价值影响下所产生的一系列反应，所以其中并没有关联到微生物的具体作用。对于茶叶产品来说，其通过微生物发酵活动，不仅能够有效改善茶叶产品的品质，同时也能有效增加诸多代谢物和微生物等有效元素。所以，对于茶叶化学成分来说，其中所诠释的不仅仅是一种影响元素，同时也是茶叶产业转型发展与优化的关键所在。2能够应用于茶叶发酵活动的微生物元素分析从具体的物质组成角度研究看，茶叶产品中包含了多种营养物质和矿物质元素，因此，适当补充相应的氮源，其能够有效推动微生物的正常代谢活动，同时茶叶产品中含有多酚类元素以及无机物Cl、S等抑菌类物质元素，因此，抑制微生物元素，则能够推进生长代谢活动的有效实施，当然能应用于茶叶发酵的微生物元素，也需要具备如下特征：抗性强和生长性快、且有着稳定的突变性能。客观的看，茶叶产品有着良好的抑菌效果，只有适应抑制效果的微生物元素，才能在茶叶产品的基质中，得以系统化生长。经过系统化研究，我们看到截止当前，已应用的部分微生物元素，可以在茶叶的基础元素中，实现茶叶产品的生长代谢活动，所以微生物元素中能够应用于茶叶物质中，并且进行微生物发酵，从而开发出全新的茶物质元素。具体来说，这些微生物元素主要包括：首先，是细菌元素。在茶叶产品中，其通常含有较大数量的单宁酸元素，茶叶的单宁酸元素，通常会对细菌的滋生产生极大抑制，所以，很多细菌元素，因为无法耐受单宁酸元素的抑菌，从而很难在茶叶的基质中，得以生长。从目前茶叶中常见的细菌元素看，其主要有乳酸杆菌等细菌元素。其次是酵母菌元素，选择具体的茶叶为基础元素，所发酵出来的酵母菌的繁殖能力极强，同时在整个发酵过程中，其通过使用出芽生殖和结合生殖等具体的生殖方式来繁殖，从而推动茶叶基质中能够产生更多的酵母菌元素。常见的酵母菌元素主要有：德氏酵母元素和酿酒酵母元素等。此外，霉菌也是能够应用与茶叶微生物发酵的重要元素。通常情况下，霉菌元素在茶叶中产生单宁酶元素，尤其是黑曲霉菌所能承受的浓度标准较高，因此在茶叶加工活动开展过程中，其有着较为常见的分布。最后，食药用真菌也是能够应用与茶叶微生物发酵过程中的重要元素内容。这一微生物的发酵应用，也为茶叶产品的功能价值提升产生了重要影响。3微生物发酵对茶叶化学成分的本质性影响通过使用微生物发酵活动，我们看到茶叶产品在这一过程中的化学成分出现了实质性变化，研究这一变化，将为我们更好应用微生物发酵活动产生本质性影响。客观的看，当茶叶产品经过系统化的微生物发酵活动之后，其产生了深层次的良性生理变化，比如：茶叶产品中的芳香类物质元素逐渐增加，同时其整体酚氨酸类元素的比重大幅降低，甚至茶叶种植过程中所残留的农药和化肥等元素比重也大范围得以分解。同时，使用微生物发酵活动，也使得茶叶产品中融入了诸多与微生物新陈代谢相关的活性物和菌体元素等等。这整体说明合理使用微生物元素能够全面优化茶叶产品自身的品质，从而为茶叶产品的综合价值利用产生积极价值和重要意义。随着当前茶叶产业发展进程中，其科学技术应用内涵不断深化，加上茶叶产业深加工技术日益成熟，将微生物发酵技术与茶叶产业相融合，其将在充分发挥和展现茶叶产品应有优势的同时，实现其整体品质的全面提升。不仅如此，使用这一元素，也为茶饮料的市场化和链条化提供了重要的市场支撑。事实上，使用微生物发酵，其对茶叶化学成分带来的变化和影响是多层次的，尤其是微生物元素与茶叶基质相结合，其对茶叶中的茶多酚元素和茶色素，以及氨基酸等元素的含量都产生了极其突出的影响。当然，微生物发酵技术的应用，也使得茶叶自身的色泽和味道，乃至具体的茶色素等诸多特性得以本质性变化，尤其是提优化了茶叶产品自身的整体品质。具体来说，将微生物发酵技术与茶叶产品相结合，其对茶叶的氨基酸元素含量产生了重要变化，从而影响了茶叶的香气。对于茶叶来说，氨基酸不断是其“呈味物质”，同时也是影响茶叶香气的重要基础。在茶叶产品中，通过微生物发酵活动中的代谢分泌蛋白酶元素，从而有效降解了其中整体蛋白质的含量，从而增加了其氨基酸含量。此外，在这合一过程中，氨基酸作为整个微生物元素发酵的主要氮源，从而使在酶元素的作用下，从而转化为挥发性芳香物质元素，进而实现了茶叶产品的香气提升。4基于微生物发酵活动的茶叶饮品元素分析在将具体的微生物元素应用与茶叶产品的发酵活动之中，其将为茶叶产品的价值延伸和价值链条构建提供重要影响。其一是红茶菌饮料，其通过家庭式培养活动所形成的茶叶饮品，但是就目前该饮品的工业化生产状况看，其难度较大，所以当前尚未能形成扎实的工业化、批量化生产。其二则是与霉菌发酵应用为主的茶叶饮料，使用霉菌这一微生物作为发酵原料，其能够产生单宁酶元素和纤维素酶元素等，并且在整个茶叶中也实现有效生长，所以，可以使用霉菌元素来研发相关饮品。其三则是菌茶饮品，其主要指的是以茶叶原料为基础前提，通过发挥食品与药品相辅助融合的功能，通过不断发酵和加工，从而所具体形成的生物菌茶。在整个菌茶发酵过程中，其通过各种酶的作用价值，从而合成多种低聚糖元素，所以，对于菌茶来说，其更多是一种富含了多种低聚糖元素的保健茶。此外，还有诸多微生物元素的茶饮品。比如将茶叶提取物与麦芽糖及啤酒酵母相结合，从而开发出一种极具保健功能和价值的茶啤酒。客观的看，使用多种微生物发酵，其不仅能够让茶叶的功效价值得以最大化提升，同时在这一过程中，其实际上也为茶叶产品的链条化延伸提供了重要支撑。5结语本文在研究微生物发酵活动对茶叶产品化学成分的本质性影响时，着重从筛选合适的微生物元素出发，特别是通过具体研究影响茶叶化学成分的综合因素，从而为整个茶叶产业的价值深化提供重要影响。根据具体的实验研究，我们看到微生物发酵与茶叶相结合，其在大幅度提升其有益成分含量的同时，也对其中所残留的化学和农药成分进行了有效消除，从而最大可能的保留了茶叶的有益成分，因此，合理应用该活动，将为茶叶产业的转型发展注入新力量。参考文献[1]彭忠利,郭春华,柏雪,等.微生物发酵饲料对乐至黑山羊生产性能、养分消化率与血液生化指标的影响[J].南京林业大学学报(人文社会科学版),2015(4):119-122.[2]余淼,严锦绣,彭忠利,等.浒苔添加比例与微生物发酵对幼刺参生长、消化和非特异性免疫的影响[J].云南师范大学学报(哲学社会科学版),2016(1):271-273.[3]杨顺楷,杨亚力,吴中柳,等.木质纤维素干法生物炼制生产葡萄糖酸和木糖酸的微生物发酵过程研究[J].齐鲁工业大学学报(自然科学版),2016(11)：113-115.微生物发酵对茶叶化学成分的影响王雪涵（北京城市学院生物医药学部，北京100094）摘要：具体分析茶叶产品的化学成分，其有着极其重要的作用和价值，茶叶产品已经不再是单一的物质元素，其同样也是影响大众生活的重要元素，尤其是茶产品中的茶多酚和儿茶素等元素，更是能够对饮茶者带来影响的重要元素。本文拟从微生物发酵与茶叶之间的应用背景分析，结合能够应用于茶叶发酵活动的微生物元素分析，通过具体分析微生物发酵对茶叶化学成分的本质性影响，从而探究基于微生物发酵活动的茶叶饮品元素。关键词：微生物发酵；茶叶产品；化学成分；本质性影响；生物技术
茶叶中的化学
众所周知，我国是茶叶的故乡，茶文化已然成为中华文化的重要组成部分之一。并且随着17世纪茶叶的出口，饮茶之风迅速传遍欧洲大陆。欧洲人称我们的茶叶为“神奇的东方树叶”。虽然茶叶如此出名，可是我们真的了解这种树叶吗？茶叶当中又含有哪些物质呢？这些物质对人体又有什么影响呢？让我们通过下面的分析来回答这些问题吧。
茶叶中含450余种有机物，主要类别有：茶多酚类、植物碱、蛋白质、氨基酸、维生素、果胶素、有机酸、脂多糖、糖类、酶类、色素等等。此外，茶叶还含有40余种无机矿物元素，例如K、Ca、Mg、Co、Fe、Mn、Al、Na、Zn、Cu、F、I、Se等[1]。这么多的物质本文不便一一赘述，这里只介绍两种最重要的成分——儿茶素和咖啡因。
儿茶素又称儿茶精、儿茶酸或茶单宁，分子式为C15H14O6·xH2O。它是茶水中最主要的成分，在茶多酚中约占75%-80%，是茶的苦涩味来源之一。儿茶素的外观是白色至黄色粉末或无规则晶体，无特殊气味。含结晶水的儿茶素熔点是93-96℃，不含结晶水的则在175-177℃之间。溶于甲醇，可溶于热水、乙醇、冰醋酸和丙酮，微溶于冷水、乙醚，不溶于苯、氯仿和石油醚。它属于黄烷醇衍生物，同时也是类黄酮物质，具有强还原性。另外，儿茶素还具有明显的酚的特性，能使重金属和蛋白质沉淀，属于鞣质[2]。
图1 儿茶素的分子结构[3]
儿茶素的医学功效非常多。第一，临床调查显示，儿茶素可以加强新陈代谢，加速脂肪的氧化和能量消耗从而达到抑制肥胖的作用，尤其对内脏脂肪效果尤佳[2]。因此，它可以降低我们的血脂，带走人体内的垃圾。这就造就了儿茶素的第二个功效——降低心血管疾病和癌症风险[2]。第三，它能除去体内部分有害重金属离子[4]。由于儿茶素属于酚类物质，所以在溶液中会自动解离出H+和酚根离子。酚根离子上有氧原子，这些氧原子含有孤对电子，而金属离子通常具有空电子轨道，故氧原子可以通过共用电子对与之形成配位键，从而使儿茶素的酚根离子与金属离子形成稳定的螯合物。当然，儿茶素与不同的金属离子形成的络合物结构也不尽相同，此处仅以儿茶素和Al3+的螯合物为例。
茶叶中的内含成分与保健功效
茶叶中的内含成分与保健功效
作者：陈宗懋
茶，一种在普遍性上仅次于水的饮品，世界上150多个国家和地区的人民有饮茶习俗。不论是王公达贵，还是平民庶人，都同样的爱茶、嗜茶。茶集解渴、健体、怡情、修身、涤心于一体。茶之所以能如此经久不衰、风靡全球必须归功于茶对人体的健康功效。从中国古代宣传“茶为万病之药”起，茶在世界各地都将饮茶与保健联系在一起。在古印度，有一类食物称为“Rasayana”,包括34种植物。这些植物可以使人类延年益寿、增强对疾病的抗性、提供优良的生活质量、延迟生理衰老。他们认为它们是食物，不是药物，不是治病，而是对人体的调节[4]。这种说法和我们古中国的”药食同源“提法极为类似。它的效果不是基于某一种成分的效果，而是多种成分的协调功效。所以在系统讨论茶叶对人体健康的功效前，了解茶叶中所含的功能成分将是有益的。
1．多酚类化合物
茶叶的色、香、味和茶叶中含有的多酚类化合物有很大的关系，尤其色泽和滋味。这些多酚类化合物和茶叶的保健功效也具有最为密切的关系。茶多酚中最主要的是儿茶素类化合物。这是绿茶中最重要的活性成分。它既影响茶叶的品质，也和茶叶对人体的保健功能有重要的关系。其中包括很多种儿茶素，最重要的有表儿茶素没食子酸酯（ECG）,表没食子儿茶素（EGC）,表儿茶素（EC）和表没食子儿茶素没食子酸酯（ECGG）和没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）等几种。其中EGCG ，ECG对人体健康的作用引起特别的关注。EGCG 的含量占儿茶素总量的50%以上。这些不同的儿茶素在进入人体后便按着不同的途径进行代谢和转移，并出现在人体的不同器官中。如EGCG 主要在人体肠道中出现，并随着粪便排除体外。EGC 和EC主要在肾脏中含量最高,通过尿道排出体外.红茶中的儿茶素含量很低，这是因为茶树鲜叶中的儿茶素化合物在红茶的加工过程中被缩合成为茶黄素和茶红素,所以在茶汤中呈现明亮的红粽色.乌龙茶因为加工工艺介于绿茶和红茶之间,所以在加工过程中一部分儿茶素缩合成茶黄素,而一部份仍然是儿茶素.表1是绿茶、红茶和乌龙茶中多酚类化合物的含量。
