茶叶生物碱

茶叶生物碱是指传统茶叶植来自物(Camellia Sinensis)体内富含的一类含氮杂环结构的有机化合物，该类化合物主要为嘌呤碱，也含有少量的包括360百科尿嘧啶(uracil)、以片会课月胸腺嘧啶(thymine)、胞嘧啶(cytimidine哪皇迫玉液让和)及5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine)等在内的嘧啶碱类化合物。

茶叶生物碱是茶叶中重要的化学成份之一，特别是嘌呤碱中的咖啡碱，可溶于水，是形成茶味道的重要物质。茶生物碱是茶中化只声画长学成分的特征物质，也是茶区别于其他植物成为饮料的主要原因。生物碱中的咖啡因具有增强大脑皮利任坚扬府员语理层兴奋和减少疲劳等生理功能。

• 中文名称 茶叶生物碱
• 外文名称 tea alkaloids
• 主要成分 嘌呤碱
• 基本性质 一类含氮杂环结构的有机化合物
• 分布 植物界分布较广

基本性质

　　生物碱是指一类含氮有机化合物, 在植物界分布知汉验管专究较广, 现已知至少有 50 多来自个科 120 个属以上的植物中360百科含有生物碱, 已经发现分离出的生物碱近 6 000种。生物波哪碱在植物体内含量悬殊较大，高可达1%，低可至千万分之几。而茶叶中生物碱含量可高达2-5%，主要是嘌呤类生物碱。

　　茶叶中嘌呤碱主要有咖啡碱(caffeine,占茶叶干重的2~4%，是茶叶中的特征性成分之一)、可可碱(theobromine, 0.05%)、茶叶碱(theophylline, 0.002%)，它们均为黄嘌呤的甲基衍生物 。

物理性状

　　茶叶中嘌呤碱也和大多数生物碱一样，均为无色结晶，有苦味，有的还可以任垂概因热升华而不会被破坏。

溶解性

　　咖啡碱能溶于水，易溶于80℃以上热水，能势整尼沿专元六弱容溶于乙醇、丙酮，易溶于氯仿，较难溶于苯和乙醚。可可碱难溶于冷水、乙醇、能溶于沸水，几乎不溶于苯、乙醚及氯仿。茶叶碱易溶于热水，微溶于冷水、乙醇、氯仿，难溶于乙醚。

熔点与升华

　　咖啡碱熔点为235℃~238℃，在120℃以上开始升华，到180℃可大量升华成针状装季台渐什结晶。可可碱熔点为375℃，加热至290℃~295℃时能升华。茶叶碱熔点为269℃~274℃。

光谱性质

　　咖啡碱、山可可碱、茶叶碱都有共同的紫外吸收光谱，在272nm ~274nm处有最大的吸收峰

修击妒酸碱性

　　咖啡碱为三甲基黄嘌呤衍生物，分子中两个N原子呈酰胺状态，其中一个虽京练搞现环席外呈弱碱性，另一个不但碱性极弱，且更接近于弱酸性，不易与酸结合成盐，即使结合形成的盐也极不稳定，溶于水或醇中能立即分解，转为游离的咖啡碱和酸。茶叶碱和可可碱是二甲基黄嘌呤衍生物，不但碱性很弱，还能溶解在氢氧化钠水溶液中生成钠盐，表现为两性化合物的性质。

沉淀反应

　　茶中的嘌呤碱同样可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于另客厚话首布未出家外，茶叶中的嘌呤碱去夫力类一青入句沙不还可与大多数生物碱沉淀剂作用生成难溶于水的复盐或大分子络合物五胜发红复滑助石首唱等。

显色反应

缔合作用

　　咖啡碱同儿茶素及其氧化产物在高温时(100℃)各自呈游离状态，但随温度的下降，它们通过-OH和>C═O间的H键缔合形成缔合物。H键的缔合作用，并不局限于单分子之间，可以扩大到几十个、几百个甚至更多，故随缔合度的不断加大，缔合物粒径达10-7~10-150px，表现出胶体特性，使茶汤由清转浑。粒径继续增大，会产生凝聚作用，出现"冷后浑"现象。

EGCG-Caffeine 络合物分子模型

结构特点

　　茶叶生物碱类化合物是以嘌呤环为基本骨架, 由于氧化及甲基化等生物代谢作用, 形成不同种类的嘌呤碱是取决于嘌呤环上的甲基位置和个数的不同。已有很多研究确认这些化合物是在茶叶植物体内通过次黄嘌呤核苷酸转变而成, 并在嘌呤碱代谢途径中可以相互转化。

分类介绍

　　茶树体内主要是嘌呤类生物碱，也有少量嘧啶类生物碱。在茶叶中发现的嘌呤碱有8种，即咖啡碱、可可碱、茶叶碱、腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤、次黄嘌呤和拟黄嘌呤等，其结构特点系以嘌呤环为基本骨架，不同种类的嘌呤碱取决于嘌呤环上甲基的位置和个数，它们在茶树体内通过次黄嘌呤核苷酸转变而来，并在嘌呤碱代谢中相互转化。嘧啶碱有尿嘧啶、胸腺嘧啶和胞嘧啶3种，都存在于茶树体内的 DNA 中。茶叶嘌呤生物碱以咖啡碱、可可碱和茶叶碱为主，咖啡碱占干质量2%~4%，可可碱约 0.05%，茶叶碱约 0.002%。

咖啡碱

　　在茶叶中含量最多，化学式C8H10N4O2，是1827年在茶叶中检出。是具有绢丝光泽的白色针状结晶体，失去结晶水后成白色粉末。无臭，有苦味。

　　茶叶中咖啡碱的含量一般在2%~4%左右，但随茶树的生长条件、品种来源，尤其与新梢芽叶的部位不同，会有较明显的差异。一般大叶茶树中咖啡碱含量较高，在云雾中火阴面山生长的鲜叶中，咖啡碱含量较高。新梢不同部位的芽叶中咖啡碱含量如下表:

　　不同部位的芽叶中咖啡碱含量

　　此外，鲜茶叶的老嫩之间的差异也很大, 细嫩茶叶比粗老茶叶含量高，夏茶比春茶含量高。

　　咖啡碱是茶叶重要的滋味物质，其与茶黄素以氢键缔合后形成的复合物具有鲜爽味，因此，茶叶咖啡碱含量也常被看作是影响茶叶质量的一个重要因素。

可可碱

　　3,7-甲基黄嘌呤，为茶叶碱的同分异构体，是咖啡碱重要的合成前体。白色粉状结晶，无臭，略有苦味，为茶叶苦味物质之一。熔点351℃, 但加温至290~295℃时能升华。能溶于热水，难溶于冷水、乙醇，几乎不溶于苯，乙醚及氯仿。存在于茶树各部位。茶叶中的含量一般为0.05%，4~5月含量最高，随后逐渐下降。

茶叶碱

　　1,3-甲基黄嘌呤，化学式C7H8N4O2。白色粉状结晶，无臭，味苦，熔点272~274℃, 易溶于热水，微溶于冷水、乙醇、氯仿，难溶于苯，可可碱主要存在于可可中，在茶叶中的含量只是0.002%左右。对人体有利尿作用。

生物合成

　　关于号根烈角入身从兰稳反良生物碱代谢途径已有大量的报导，其中对咖啡碱代来自谢的研究最为清楚，而可可碱、茶叶碱等其他嘌呤碱是咖啡碱代谢的中间产物。

合成原料

　　茶叶生物碱生物合成的初始原料众多, 除甘氨酸、谷酰胺、甲酸盐、二氧化碳等可成为嘌呤环合成的直接原料外, 核苷酸代谢库中的嘌呤也是茶叶生物碱的主要合成原料之一。甲基转移是甲基黄嘌呤类生物碱合成中最为关键的步骤之一,茶叶生物碱合成的甲基供体主要是来自于 S-腺苷甲硫氨酸(SAM), 其转甲基活性主要是依赖于 N-甲基转移酶的作用来实现的[18]。

　　黄嘌呤(xanthosine)是嘌呤生物碱的最重要前体化合物，黄嘌呤在茶叶植物中的生物合成主要有四条途径 :(1) S使德逐积参乎千罪被复星AM 途径:SAM → s- adenosyl-homocysteine → adenosine → adenine → AMP → IMP → XMP → xanthosine[19]。(2) 360百科AMP 途径:细胞内 AMP 库 → IMP → XMP → xa束苦企化运置灯使你苗植nthosine。(3)全合成途径:细胞内全新合成哥飞盐责刻境求嘌呤→ IMP → XMP → xanthosine 。(4) GMP 途径:GMP → guan米反当皇成风破osine → xanthosine 茶叶中黄嘌呤生物合成主要是通过第一条途径, 包括一个谈很腺苷(adenosine)激酶催化腺苷形成 AMP 的辅助途径，而咖啡树(Coffea arabica L.)中黄嘌呤生物合成主要是通过第二条途径来完成的。

咖啡碱

　代某　咖啡碱合成路径的主要信息是从咖啡树和茶树中获得的。咖啡碱的嘌呤环骨架来源于嘌呤核苷酸，Ashihara和 Suzuki在大量研究基础上，将咖啡碱的合成途径分成两个部分 :核心途径和供体途径。

植物中咖啡碱合成的核心途径

　　Ashihara 等人的研究结果确认茶组植物中的咖啡因合成代谢主要通过以下4 个关键步骤完成解识千斯史养防工集的:xanthosine → 7-methylxanthosine → 7-me- thylxanthine → theobr你天级然房omine → caffeine。咖啡因合成包括三次甲基化作用和一次核苷酸酶反应的过程，从黄嘌呤到 7又-methylxanthosine 是合成咖啡因关键的第一步，这个合成反应是通过7-methylxanthosine 合成酶(xanthosine 7-N-methyl- transferase，EC 2.1.1.158)催化介导的，该酶在咖类武针连款线供据山啡因合成过程中将SAM转化为 SAH，这样就为7-methylxanthosine 提供括华越误间研刘好识见宣了所需要的甲基。咖啡因生物合成的第二步是房大找罗时年货核苷酸酶催化水解 7-methylxan- thosine, 此岁就他响星生过程主要是由 N-甲基核苷酸合成酶(EC 3.2.2.25)来完成的，但最近的一些研究结果表明其甲基的转移及核苷分离需要两种 N-甲基转移酶共同催化或者耦合才能完成。咖啡因生物合成最后两部都涉及到催化依赖SAM 的N-甲基转移酶作用，但却有异于第一步的合成酶，第三步主要是可可碱合成酶(CTS皇钟送织革样河松1及CaMXMT，EC 2.1.1.159) 将7- methylxanthine通过甲果读较基化作用转化为可可碱，而1，7-dimethylxanthine 核内新积选酒优在植物中的含量却很低，因此可衡商全甚价木维相海型体以推测咖啡因的合成前体主要来自于可可碱。咖啡因合成的最后一步是通过咖啡因合成酶(EC 2.1.1.160)的作用，结果将可可碱转化为咖啡因。咖啡因在植物中的生物合成除了上述的主要途径外，Schulthess 等 还在咖啡植物中提出了XMP可以通过甲基化合成7-methl-XMP，再脱磷酸化为7-methlxanthosine并进入咖啡因合成的第二步反应假设 。Ogita 等 的研究结果认为 1,7-dimethy- lxanthine 也是咖啡因合成的最直接的前体化合物之一, 其理由可能出自由 7-methylxanthine甲基为 1, 7-dimethylxanthine 的结果。

可可碱

　　可可碱作为茶、可可(Theobroma cacao L.)等植物中最为重要的生物碱之一, 在茶组植物体内的生物合成主要通过以下三条途径完成:(1) AMP → IMP → XMP → xanthosine → 7- me-thylxanthosine → 7-methylxanthine → theobro- mine, 起始原料为腺苷或腺嘌呤。(2) GMP → guanosine → xanthosine → 7-methylxanthosine → 7-methylxanthine → theobromine，起始原料为鸟苷或鸟嘌呤。(3) xanthine → 3-methylxanthine → theobromine, 起始原料为黄嘌呤或肌苷转化而来的次黄嘌呤。另外, 极少量可可碱来源于咖啡因脱甲基化的补充途径。其中，在茶叶中只发现了第一、第二条合成途径;第三条途径在咖啡和可可的嫩叶中均有发现，此途径也是可可碱合成最主要的途径。由于可可碱在可可中转化为咖啡因的速度相对较慢，而后者的分解代谢较快因此导致可可碱的富积，由于茶叶中缺乏第三条途径使得可可碱含量降低。可可茶中可可碱含量高的原因可能是由于该植物体内缺乏由可可碱转化为咖啡因合成过程中1-N-甲基转移酶的参与，而仅存在可以催化7-methylxanthosine 转化为可可碱的酶。

茶碱

　　茶组植物中茶碱的生物合成途径相对比较简单，该化合物主要来源于咖啡因的分解代谢过程，也有一些研究结果认为茶碱是部分来自于1-methylxanthine 和3-methylxanthine 的甲基化反应。

分解代谢

　　研究表明，植物中咖啡碱降解的主要路径为咖啡碱→茶叶碱→3-甲基黄嘌呤→黄嘌呤，黄嘌呤随后进入传统的嘌呤降解途径，通过尿酸、尿囊素和尿囊酸最终分解为 NH3和 CO2。由咖啡碱降解为茶叶碱是整个降解过程的限速步骤，然而关于催化此步骤的去甲基酶的详细信息还没有报导。

咖啡碱功能

　　生物碱和儿茶素两类化合物是茶叶中最主要的活性成分。现代科学研究结果证明，茶叶生物碱对中枢神经系统、心血管系统、消化系统、呼吸系统、生殖系统、内分泌及代谢系统等方面的生理活性都有显著的影响，但过量摄取咖啡因等茶叶生物碱不仅容易引起心悸、震颤、胃肠生理功能失调、血压升高等不良反应, 也可能表现出焦虑、失眠等中枢神经系统的临床反应 。

兴奋作用

　　咖啡碱是强有力的中枢神经兴奋剂，能兴奋神经中枢，尤其是大脑皮层。当血液中咖啡碱浓度在5~6mg/L时，会使人精神振奋，注意力集中，大脑思维活动清晰，感觉敏锐，记忆力增强。古人称之为"令人少眠"，"使人益思"。咖啡碱的兴奋作用会持续几个小时。

　　睡前摄入咖啡碱会使入眠时间推迟，推迟时间的长短与咖啡碱的摄入量基本成正比。不过，由于个人对咖啡碱的敏感度不同，咖啡碱的兴奋效果有很大的个人差异。而且茶中还有其他作用于大脑的成分，如茶氨酸与咖啡碱有对抗作用，在一定程度上会降低咖啡碱的兴奋作用。

强心作用

　　咖啡碱能促进冠状动脉的扩张，增加心肌的收缩力，增加心血输出量，改善血液循环，加快心跳，从而有利于显著提高心脏病患者的心脏指数、脉搏指数、氧气消耗和血液吸氧量，良好地辅助心绞痛和心肌梗塞患者的治疗。对中枢性和末梢性血管系统及心脏有兴奋作用和强心作用。

促消化液分泌

　　咖啡碱能刺激胃液的分泌，使胃液持续增加，促进食物的消化。古人所说的"去滞化食"的主要功劳也应归功于咖啡碱。咖啡碱可以通过对人体肠胃的刺激作用提高胃液的分泌量，同时也能够刺激小肠分泌水分和钠，从而增进食欲，促进消化。因此在饭后，适当喝些茶叶有利于帮助消化。

抗过敏、灭菌

　　咖啡碱也和茶多酚一样，能抑制肥大细胞释放组胺等活性物质。咖啡碱对即发型和迟发型过敏反应非常有效。

　　咖啡碱本身有灭菌及病毒灭活功能。茶中咖啡碱对大肠杆菌、伤寒及副伤寒杆菌、肺炎菌、流行性霍乱和痢疾原菌的发育，都有抑制功能，特别对牛痘、单纯性疱疹、脊髓灰质炎病毒、B1 和 B2 型柯萨克肠道系病毒，11 型埃柯病毒的活性有抑制效果。

利尿作用

　　肾脏滤过的血液数量相当大，大部分由肾小管重新吸收回血液中，只有一小部分形成尿液经肾盂、输尿管进入膀胱后排出。大多数肾脏疾病都表现出无尿、少尿的症状，临床上需要使用利尿剂，长期或大量使用利尿剂对血压和人体其他器官又会造成损害。

　　咖啡碱具有强大的利尿作用。其机理为舒张肾血管，使肾脏血流量增加，肾小球过滤速度增加，抑制肾小管的再吸收，从而促进尿的排泄。这能增强肾脏的功能，防治泌尿系统感染。与喝水相比，喝茶时排尿量要多1.5倍左右。

　　通过排尿，能促进许多代谢物和毒素的排泄其中包括酒精、钠离子、氯离子等，因此咖啡碱有排毒的效果，对肝脏起到保护作用。增进利尿，还有利于结石的排出。

抗肥胖作用

　　人体中有两种脂肪细胞，一种是白色脂肪细胞，其作用为积蓄脂肪，储备能量;另一种是褐色脂肪细胞，其作用为燃烧脂肪以产生热量，维持体温。容易发胖的人，一般体内褐色脂肪细胞少或功能不全，使脂肪消耗率降低，体内积蓄脂肪量增加;相反，不易发胖的人，一般体内褐色脂肪细胞较多，脂肪容易被消耗。

　　咖啡碱能促进体内脂肪燃烧，使其转化为能量，产生热量以提高体温，促进出汗等，其行为类似褐色脂肪细胞。

　　在运动前摄取咖啡碱，能促进运动时的脂肪燃烧，提高体内脂肪的消耗率。动物试验中，在小鼠饲料中添加约0.05%的咖啡碱，发现小鼠的腹腔内、肝脏中的脂肪量明显减少，体重也减轻。

影响呼吸

　　咖啡碱通过调节血液中咖啡碱含量影响呼吸率，刺激脑干呼吸中心的敏感性，影响二氧化碳的释放，已经被用作防止新生儿周期性呼吸停止的药物。

解热镇痛

　　咖啡碱对控制下视丘的体温中枢调节有重要影响，医药上常将咖啡碱与解热镇痛药合并使用。中枢神经系统的抑制，兴奋衰竭的呼吸中枢和血管运动中枢。

其他作用

　　咖啡碱还具有抵抗酒精、烟碱、吗啡等毒害;弛缓平滑肌，消除支气管和胆管的痉挛;控制下视丘的体温中枢，调节体温等作用。

相关比较

　　咖啡碱对人体具有兴奋作用，其药理功能人们已熟知，它具有强心、利尿、提神等作用。对咖啡碱安全性评价的综合报告中的结论是:在人正常的饮用剂量下，咖啡碱对人无致畸、致癌和致突变作用。茶碱功能与咖啡碱相似，兴奋中枢神经系统较咖啡碱弱，强化血管和强心作用、利尿作用、松弛平滑肌作用比咖啡碱强。可可碱的功能与咖啡碱和茶碱相似，兴奋中枢神经的作用比前两者都强;强心作用比茶碱弱但比咖啡碱强;利尿作用比前两者都差，但持久性强。

提取方法

　　咖啡碱是茶叶生物碱的主要组成部分，由于在食品、医药行业的广泛应用，其提取方法研究比较多。从茶叶中提取咖啡碱的方法主要有溶剂萃取法、升华法、离子沉淀法、柱层析法、超声波提取法和超临界萃取法等 。

　　超临界 CO2 萃取法

　　超临界流体萃取技术( Supercritical Fluid Extraction，SFE)，是近 20 年发展起来的分离方法，具有对有机物溶解度大、传质速率高、操作条件温和等优点，由于 CO2的临界值低，安全且方便，用超临界 CO2流体作为萃取溶剂更显优势。超临界CO2萃取法在茶叶深加工中的应用，始于脱除成品茶中的咖啡碱。Vitzthum 和 Hubert 采用超临界 CO2处理茶叶，使茶叶中咖啡碱含量由原来的 3%降低到0.07%。用超临界萃取技术分离提取茶叶中的咖啡碱，再用CH2Cl2萃取分离，得到纯度为 95.16%的咖啡碱，萃取率和得率分别为 16.85%、0.55% 。超临界 CO2萃取工艺选择性强、效率高、产品质量好、得率高，但生产成本较高，难以为生产厂家所接受，尚处于实验室研究阶段，可以通过综合提取茶叶同时获得茶多酚和咖啡碱两种药用材料来降低成本。

　　吸附法

　　常用吸附剂有氧化铝、硅藻土、活性碳或 XAD2 大孔吸附树脂等。由于存在茶多酚污染树脂导致再生较困难等未能解决的问题，离子交换树脂分离茶叶中的咖啡碱至今在实际生产中未能发挥作用。为了使洗脱剂能浸润到树脂内部并置换出咖啡碱，常采用与水混溶的氨-乙醇或 NaOH-乙醇等洗脱剂洗脱部分水溶性杂质，还需要用有机溶剂萃取纯化，工艺繁琐重复。日本学者用 20 mL 乌龙茶汁通过填充有 30 g硅藻土的吸附柱，然后用 150 mL 二氯甲烷洗脱，可将柱中99.8%的咖啡因洗脱。活性碳常被用作咖啡碱的捕集剂使用，在使用 CO2 气提法脱除植物中的咖啡因时，常被用作吸附 CO2 中咖啡因的吸附剂。

　　升华法

　　利用咖啡碱可在 235℃~238℃大量升华的性质设计出各种升华装置来提取咖啡碱。陈友仁等设计了新的咖啡因提取装置，该装置是一种直接从茶叶中升华制备咖啡碱的方法。升华罐与冷凝罐直接连接，升华罐底部用远红外加热炉加热，冷却分离罐由分离罐体、收集网、环形集水槽、水冷却夹套进出水管、烟道和搅拌驱轴组成。该装置不仅可以完成从茶中提取咖啡因的加热升华，而且能直接将升华物冷却，分离出咖啡因结晶，提取时间短，产量高，纯度好。该装置提高了咖啡因的提取率，避免了污染。Ramaswamy 采用静电沉淀法回收粗咖啡碱经浓缩、结晶纯化得纯咖啡因。毛小源对结晶箱进行了改进。利用升华法可以得到药用级的咖啡碱，但由于升华的咖啡碱定向定位富集困难，收集时损耗较大，提取率也比较低，在生产中已渐渐被淘汰。

　　溶剂法

　　在咖啡碱的生产中应用比较普遍，产品得率较之升华法来得高。这种方法常在茶多酚的工业生产工艺中配合使用。目前国内使用最广泛的方法是有机溶剂萃取法。其方法主要有两种:第一种是先用热水抽体茶叶，再用氯仿等有机溶剂萃取，浓缩有机相，使咖啡碱得以纯化结晶。成锦遥等将茶叶放入浸提塔中加水蒸煮 2 h，通过沉淀池沉淀过滤、离心分离出提取液，进入清液池，蒸发浓缩至 40%~60%，并按 3∶1~6∶1 的比例加入氯仿或二氯甲烷，混合均匀后送入萃取塔中萃取，萃取液在 0℃~4℃下静置 30 min~60 min,然后蒸馏、回收溶剂，罐中粗咖啡因取出后置≤100℃下恒温 60 min~70 min,最后放入升华罐中升华，即得纯咖啡因。第二种是加石灰水和碱使茶叶变性，然后用氯仿等卤代碳氢化合物提取，蒸去溶剂后用热水抽提、纯化、结晶获得产品。上述这两种方法具有简便易操作、成本低廉、产量高等特点。但是由于二氯甲烷或三氯甲烷的使用与残留而影响产品质量，同时如果用 MgO 或 CaO 等碱水浸润茶叶，有机溶剂不易进去，需要多次重复提取，不仅有机溶剂消耗大，效率也比较低。

　　微波辐射法

　　张燕瑜、林曼斌等利用微波辐射法提取茶叶中的咖啡碱，在 250ml 锥形瓶中放入粉末状干茶样 10.0g，加入一定量、一定配比的 98%乙醇和水的混合液，置于火力级设为"高"的微波炉中，辐射至一定时间后取出抽滤，滤液用水浴蒸除乙醇，残余液倒入蒸发皿加生石灰搅拌成浆状，在蒸汽浴上蒸干成粉状，分 3 次装入干燥且洁净的坩埚中用大火加热，冷却后进行提取[5]。该法操作简便、节能省时、提取率高、产品纯度高。

　　萃取升华综合法

　　萃取法和升华法都存在着有待进一步提高和完善的环节，因此，煤炭科学合肥研究所吸取了二者的长处，将二者有机结合，开发了一种新工艺，该工艺重要流程为:茶叶→预处理→升华→杂质处理→升华→无水咖啡因。

　　其他制备方法

　　张效林等选用 PA 树脂和 XDA 大孔吸附树脂二级吸附法生产茶多酚和咖啡碱，该法避免使用有毒溶剂，无外添加物质，工艺简单易操作、耗能低、污染少、选择性高等特点。周志等以中、低档绿茶为原料，采用微波水提结合乙酸乙酯萃取应用于茶叶咖啡碱的提取，该工艺短时、高效、无毒、产品纯度高。

分析方法

　　茶叶中生物碱的测定最早采用滴定法, 此法也是测定生物碱的经典方法，1949 年 Fungairino L 等报道了用重铬酸钾滴定测定茶叶、咖啡中的黄嘌呤碱。1956 年 Fleischer G.等首次采用纸层析法, 分离鉴定了茶叶中咖啡碱、可可碱、茶碱、anthine、3-甲基黄嘌呤、3, 8- 二甲基黄嘌呤和腺嘌呤。随后国内外专家、学者在茶叶生物碱( 主要是茶叶咖啡碱、可可碱和茶碱) 的测定方法研究方面作了许多工作, 归纳起来茶叶中生物碱的测定方法主要有:分光光度法、近红外光谱法、薄层色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法和质谱法等 。

传统分析技术

　　早在 1820年，人们已经从咖啡植物中获取出了咖啡因，而后在1827年又从茶叶中发现了咖啡因。但早期对茶叶生物碱使用的分析和检测方法并不精确，主要采用称量晶体或总生物碱的重量分析法、测定氮元素含量的凯氏定氮法、通过与有机酸滴定反应的基础上计算含量的滴定法以及简单的光谱分析等方法。这些方法可使茶叶生物碱与可能干扰其测定的氨基酸、丹宁酸及其它碳水化合物等物质中初步分离出来。

现代分析技术

　　紫外可见分光光度法具有色散波长范围宽、本低、操作简单、样品易于制备和保存等优点，可用于茶叶生物碱的总生物碱含量测定;但由于存在灵敏度低、样品量大、分辨率不高等缺点，对各种结构相近的嘌呤生物碱分辨较为困难，因此单独应用于茶叶生物碱的检测已越来越少。

　　随着现代分析检测技术的发展，对茶叶生物碱的检测主要采用高效液相色谱HPLC、薄层色谱TLC、气像色谱 GC、毛细管电泳CE等色谱法。其中 HPLC 具有分离效能高、分离速度快等优点，作为生物碱含量测定的通用方法，是茶叶生物碱等活性成分测定中应用最为广泛的方法之一，其中反向高效液相色谱法分离效果好，应用最多。TLC 是一种开放系统的色谱，受外界影响因素较多，可能有较大的实验误差，使得实验的难度提高而且重现性较差，但其具有经济、快速、操作简单等优点，而且能较好地检出个别植物中微量的甲基黄嘌呤类生物碱。GC 具有分离时间短、经济、分析成分多等优点，但却有精密度和重现性相对较差等缺点，且在定性分析时需要已知样品或数据的色谱峰进行对照，在定量分析时需要已知纯样品检测后输出的信号进行矫正，因此已经较少单独用于茶叶生物碱等成分的测定。CE具有分离效率高、分析速度快、试剂用量少和成本低等优点;早期CE在茶叶有效成分检测中主要采用光检测法，有报道利用电化学检测器法，可以提高灵敏度，快速、简便并可同时测定茶叶中各种成分的含量 。

　　随着色谱-质谱联用等技术的迅速发展, 包括液相-质谱联用、气象-质谱联用、毛细管电泳-质谱联用、薄层色谱-质谱联用等，尤其是前两者的应用愈加广泛，这类技术集色谱的分离能力和质谱的高灵敏、高专属性于一体，成为分析检测的重要工具，现开始广泛应用于茶叶生物碱的分析检测中，使分析检测的精密度和灵敏度都得到了很大程度的提高。

　　除了上述各种分析检测技术外，荧光免疫测定、近红外光谱法等也开始应用于茶叶生物碱等化合物含量测定等领域。

工业应用

　　全球咖啡碱年销 1.2~1.3 万 t，20%~25%用于工业，其余大部分用于医药和食品。近些年来，合成品的毒副作用以及对环境污染愈加被重视，美国、日本等国家法律明文禁止"合成咖啡碱不得加入食品饮料中"，从而为天然咖啡碱的开发带来无限商机。茶叶中咖啡碱含量较多，占干物重2%~4%，并且随着科技进步与发展，提取技术也日臻成熟，可以进行工厂化生产。但是由于咖啡碱是国务院颁布的《精神药品管理办法》规定第一类管制品种，主供出口，限制内销。

食品、饮料行业

　　咖啡碱的兴奋作用及其爽口满足人们的生理及口味的需求，使得一些含咖啡碱的食物，如茶、咖啡、可可、巧克力、可乐容易盛行。

　　咖啡碱可以明显增添碳酸饮料诸如可乐型饮料的风味和提高人的精神活力，已被 160 多个国家准许在饮料中作为苦味剂使用，70%以上的饮料以 0.02%的浓度添入，很多国家的最大用量在 100g/kg~200mg/kg 中 。并且在冰淇淋和一些食品中也有加入，大大刺激消费者的热情。咖啡碱将作为一种纯天然的添加剂更广泛地应用于食品、饮料的生产中。

医药行业

　　茶叶咖啡碱在医药上多用作兴奋剂、强心剂、利尿剂和麻醉剂，也被广泛用于临床上的镇痛、止血领域。相对于茶多酚来说，对人体保健的抗癌防癌还有协同作用。早在第二次世界大战时咖啡碱就已被作为战场上的止痛药而得到应用，咖啡碱也常与解热镇痛药配伍以增强其镇痛效果，与麦角胺合用来治疗偏头痛，与溴化物合用治疗神经衰弱。由于其具有极强的舒张支气管平滑肌的作用，在哮喘病的治疗中已被用作一种支气管扩张剂。国家将其列为二级毒品，生产销售都要办许可证，其在医疗上市场发展前景十分广阔 。

　　市面上有多种口服和外涂的减肥用品中添加有咖啡碱，并有的已注明为从茶叶提取的咖啡碱。

日用化工行业

　　广州欣达生物科技有限公司，利用咖啡碱脂肪的局部沉积的功能，开发减肥产品;利用其舒张血管，促进局部血液循环，改善代谢更新的功用开发紧肤、淡化黑眼圈、祛眼袋等系列产品，满足了消费者(尤其是女性)的不同层次消费需求。

其他领域

　　咖啡碱还可用于复印纸、摄影、绘图、油漆等工业，是化工、建材的重要原料。

注意事项

　　一般咖啡碱的摄取量在每千克体重4~6mg时，不会有不良反应，而且还有上述的生理作用。摄取量在每千克体重15~30mg以上，会出现恶心、呕吐、头痛、心跳加快等急性中毒的症状。不过，这些症状在6小时过后会逐渐消失。

　　剂量继续加大，可引起头痛、烦躁不安、过度兴奋、抽搐。咖啡碱的致死量大约为200mg/(kg体重)，这相当于喝茶200~300杯，或喝咖啡100~150杯。孕妇大量摄入咖啡可引起流产、早产以及新生儿的体重下降，故应慎用。

　　在动物和临床试验中都发现，过量摄入咖啡碱会促进体内矿物质，如钙、镁、钠的排泄。其结果会使骨质密度、重量下降，且变得容易骨折。因此，过量摄取咖啡碱是引发骨质疏松症的原因之一。这个负效应在更年期后的妇女，尤其是平时钙的摄人量较少的妇女身上较为明显。

　　但茶叶中的咖啡碱由于有茶多酚、茶氨酸等成分的协调作用，因此喝茶时的不良反应发生的可能性较轻、较缓和。喝茶与喝咖啡有明显的区别。