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第四章第四章 植物有效成分的提取植物有效成分的提取第四章第四章 植物有效成分的提取植物有效成分的提取第第1节节植物色素的提取植物色素的提取学习导航学习导航1.了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜素的基本原理。素的基本原理。重点重点2.初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法。作方法。 重、难点重、难点3.初步了解有机溶剂的相关知识。初步了解有机溶剂的相关知识。新知初探思维启动新知初探思维启动一、植物色素的种类一、植物色素的种类种类种类水溶性色素水溶性色素脂溶性色素脂溶性色素特点特点一般易溶于一般易溶于_，不，不溶于溶于_等有机溶剂等有机溶剂一般不溶于一般不溶于_，易，易溶于溶于_和和氯仿等有机溶剂氯仿等有机溶剂举例举例甜菜红色素、甜菜红色素、_等等叶绿素、叶黄素、叶绿素、叶黄素、_、番茄红、番茄红色素和辣椒红色素等色素和辣椒红色素等水或酒精水或酒精乙醚、氯仿乙醚、氯仿水水酒精、乙醚酒精、乙醚花青素花青素胡萝卜素胡萝卜素二、植物色素的提取二、植物色素的提取1.常用方法：常用方法：_。2.流程流程萃取法萃取法溶剂溶剂滤去不溶残渣滤去不溶残渣溶剂溶剂干燥干燥3.对溶剂选择的要求对溶剂选择的要求(1)该溶剂对色素成分的溶解度要大，对杂质该溶剂对色素成分的溶解度要大，对杂质的溶解度要小。的溶解度要小。(2)不能与色素成分起化学反应。不能与色素成分起化学反应。(3)易与色素分离，使用安全。易与色素分离，使用安全。(4)一般情况下，一般情况下，_色素用水作溶剂，色素用水作溶剂，_色素用有机溶剂作溶剂。色素用有机溶剂作溶剂。水溶性水溶性脂溶性脂溶性判一判判一判(1)叶绿体中的色素都是脂溶性色素，可以用叶绿体中的色素都是脂溶性色素，可以用酒精和丙酮进行萃取。酒精和丙酮进行萃取。()(2)在萃取胡萝卜素时，用石油醚作萃取剂最在萃取胡萝卜素时，用石油醚作萃取剂最适宜。适宜。()(3)大量提取原料中的色素时，能够直接利用大量提取原料中的色素时，能够直接利用亲脂性有机溶剂。亲脂性有机溶剂。()(4)亲水性有机溶剂最常用的萃取剂是酒精。亲水性有机溶剂最常用的萃取剂是酒精。()三、胡萝卜素的提取三、胡萝卜素的提取1.实验原理实验原理根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以采用有机溶剂采用有机溶剂_的方法来提取。的方法来提取。萃取萃取2.实验流程实验流程胡萝卜干粉胡萝卜干粉四氯化碳或醋酸乙酯四氯化碳或醋酸乙酯定性滤纸过滤定性滤纸过滤有机溶剂有机溶剂胡萝卜素提取液胡萝卜素提取液纸层析法纸层析法3.注意事项：注意事项：(1)烘干时，若温度太高、干燥烘干时，若温度太高、干燥时间太长，会导致胡萝卜素分解。时间太长，会导致胡萝卜素分解。(2)冷凝回流装置作用：防止加热时有机溶剂冷凝回流装置作用：防止加热时有机溶剂的挥发。的挥发。想一想想一想人们在食用胡萝卜时，有的煮着吃，有的炒人们在食用胡萝卜时，有的煮着吃，有的炒着吃，哪一种方法更符合科学道理？着吃，哪一种方法更符合科学道理？【提示提示】炒着吃，胡萝卜素是脂溶性物质炒着吃，胡萝卜素是脂溶性物质,溶解在脂肪溶解在脂肪(油油)中，更容易被吸收利用。中，更容易被吸收利用。四、其他色素的提取四、其他色素的提取(1)从从_中可以提取辣椒红色素。中可以提取辣椒红色素。辣椒红色素不溶于水，易溶于植物油和酒精。辣椒红色素不溶于水，易溶于植物油和酒精。在在pH为为312时，色调不发生改变，而且耐时，色调不发生改变，而且耐热、耐盐、耐酸、耐金属、耐微生物。热、耐盐、耐酸、耐金属、耐微生物。成熟辣椒成熟辣椒(2)从从_中提取番茄红色素。番茄红中提取番茄红色素。番茄红色素是脂溶性色素，果实中以果皮部分含量色素是脂溶性色素，果实中以果皮部分含量最高。番茄红色素是一种天然的抗氧化剂最高。番茄红色素是一种天然的抗氧化剂,能能预防由自由基引发的疾病，降低患癌几率，预防由自由基引发的疾病，降低患癌几率，延缓人体老化过程。延缓人体老化过程。(3)从从_中提取甜菜红色素。甜菜红色中提取甜菜红色素。甜菜红色素易溶于水素易溶于水,在酸性和中性条件下呈稳定的紫在酸性和中性条件下呈稳定的紫红色红色,在碱性条件下变成黄色在碱性条件下变成黄色,不易被氧化。不易被氧化。番茄果实番茄果实甜菜块根甜菜块根要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点一要点一提取胡萝卜素的实验设计分析提取胡萝卜素的实验设计分析1.萃取剂的选择萃取剂的选择(1)有机溶剂的种类：根据在水中溶解度的大有机溶剂的种类：根据在水中溶解度的大小分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂两小分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂两种。酒精和丙酮能够与水混溶，是亲水性有种。酒精和丙酮能够与水混溶，是亲水性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、二氯乙烷等不能与水混溶，称为亲脂性有机二氯乙烷等不能与水混溶，称为亲脂性有机溶剂。溶剂。(2)萃取剂的特点：萃取胡萝卜素的有机溶萃取剂的特点：萃取胡萝卜素的有机溶剂应该是胡萝卜素在其内溶解度较大，能够剂应该是胡萝卜素在其内溶解度较大，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。2.影响萃取的因素影响萃取的因素(1)主要因素：萃取的效率主要取决于萃取主要因素：萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。剂的性质和使用量。(2)次要因素：萃取的效率受到原料颗粒的次要因素：萃取的效率受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。间等条件的影响。3.注意事项注意事项(1)胡萝卜含有大量的水分，萃取前要将胡萝胡萝卜含有大量的水分，萃取前要将胡萝卜进行粉碎和干燥；干燥时要控制好温度，卜进行粉碎和干燥；干燥时要控制好温度，可以用烘箱烘干，也可以用热风吹干。可以用烘箱烘干，也可以用热风吹干。(2)萃取最佳温度和时间可以通过设置对照实萃取最佳温度和时间可以通过设置对照实验来探究，同时需要考虑单一变量原则和等验来探究，同时需要考虑单一变量原则和等量原则。量原则。特别提醒特别提醒选择萃取剂时应考虑到萃取效选择萃取剂时应考虑到萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题。等问题。只有萃取剂与水的比重差较大，与胡萝卜只有萃取剂与水的比重差较大，与胡萝卜素的沸点差别较大时，才易分离得到胡萝卜素的沸点差别较大时，才易分离得到胡萝卜素。素。 分析图示，完成下列问题：分析图示，完成下列问题：例例1(1)萃取剂可分为萃取剂可分为_、_和和_三种，乙醇和丙酮属于三种，乙醇和丙酮属于_有有机溶剂。在提取机溶剂。在提取胡萝卜素时，常采用的原胡萝卜素时，常采用的原料是料是_，因为其不仅，因为其不仅_，而且，而且_。(2)萃取的效率主要取决于萃取的效率主要取决于_，同时也受同时也受_等条件等条件的影响。的影响。(3)萃取过程中，第一步需萃取过程中，第一步需_,以提高效率。通过加热处理，以提高效率。通过加热处理，胡萝卜素溶胡萝卜素溶解在萃取液中，再经解在萃取液中，再经_得到萃取液，得到萃取液，经过经过_后，可后，可_得到纯净的得到纯净的胡萝卜素。胡萝卜素。【思路点拨思路点拨】本题考查胡萝卜素的提取原本题考查胡萝卜素的提取原理及过程，解答本题应该注意以下几点：理及过程，解答本题应该注意以下几点：关键点关键点明确萃取剂的种类。明确萃取剂的种类。理解萃取效率的影响因素。理解萃取效率的影响因素。掌握胡萝卜素的提取过程。掌握胡萝卜素的提取过程。【解析解析】(1)萃取剂分为三类：水、亲水性萃取剂分为三类：水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂有机溶剂和亲脂性有机溶剂,如酒精、甲醇、如酒精、甲醇、丙酮等能与水混溶，属于亲水性有机溶剂。丙酮等能与水混溶，属于亲水性有机溶剂。(2)影响萃取的主要因素是萃取剂的性质和使影响萃取的主要因素是萃取剂的性质和使用量，同时还受其他条件的影响，如原料颗用量，同时还受其他条件的影响，如原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能充分溶解，萃取效果就好。质就能充分溶解，萃取效果就好。(3)胡萝卜素萃取的第一步是材料处理胡萝卜素萃取的第一步是材料处理,先将胡先将胡萝卜进行粉碎萝卜进行粉碎,烘干时要控制好温度和时间。烘干时要控制好温度和时间。【答案答案】(1)水水亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂亲脂性有亲脂性有机溶剂机溶剂亲水性亲水性胡萝卜胡萝卜廉价易得廉价易得胡萝胡萝卜素含量也较高卜素含量也较高(2)萃取剂的性质和使用量萃取剂的性质和使用量原料颗粒的大小、原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间紧密程度、含水量、萃取的温度和时间(3)将胡萝卜进行粉碎和干燥将胡萝卜进行粉碎和干燥萃取萃取过滤过滤浓浓缩干燥缩干燥变式训练变式训练某同学想研究萃取胡萝卜素的最佳温度，在某同学想研究萃取胡萝卜素的最佳温度，在设计实验时应注意设计实验时应注意()A萃取时间不用考虑是否相同萃取时间不用考虑是否相同B使用不同萃取剂，但量要相同使用不同萃取剂，但量要相同C原料颗粒大小不同原料颗粒大小不同D除温度外，其他因素相同，以保证单一变除温度外，其他因素相同，以保证单一变量量解析解析:选选D。本题考查实验设计的基本原则。本题考查实验设计的基本原则。本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温度，因此，温度就应该是本实验中的实验变度，因此，温度就应该是本实验中的实验变量，也是单一变量，为了排除其他因素对实量，也是单一变量，为了排除其他因素对实验结果的干扰，应保证其余条件相同。验结果的干扰，应保证其余条件相同。要点二要点二分析胡萝卜素鉴定实验分析胡萝卜素鉴定实验1.用层析法鉴定时应注意的问题用层析法鉴定时应注意的问题(1)选择干净的滤纸，为防止操作时滤纸的污选择干净的滤纸，为防止操作时滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。手套进行操作。(2)点样时应注意点样斑点不能太大点样时应注意点样斑点不能太大(直径应直径应小于小于0.2 cm)，如果用吹风机吹干，温度不，如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。宜过高，否则斑点会变黄。(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能互相接触，以免因毛细管现象导纸两边不能互相接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，影响结果。致溶剂沿滤纸两边的移动加快，影响结果。2.结果评价结果评价(1)确定提取胡萝卜素的最佳方案：有机溶剂确定提取胡萝卜素的最佳方案：有机溶剂和萃取时间都会影响实验效果，萃取的效率和萃取时间都会影响实验效果，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量两方面因主要取决于萃取剂的性质和使用量两方面因素。素。(2)分析胡萝卜素的层析结果：若萃取样品中分析胡萝卜素的层析结果：若萃取样品中出现了与标准样品相同的层析带，则提取胡出现了与标准样品相同的层析带，则提取胡萝卜素的实验成功；若层析后的滤纸条上会萝卜素的实验成功；若层析后的滤纸条上会出现多个不同高度的色素点样，则提取到的出现多个不同高度的色素点样，则提取到的胡萝卜素含有杂质。胡萝卜素含有杂质。特别提醒特别提醒由于提取物中含有杂质由于提取物中含有杂质,萃取样品萃取样品的颜色可能比标准样品的颜色浅的颜色可能比标准样品的颜色浅,可以通过颜可以通过颜色的比较，初步确定提取的胡萝卜素的量。色的比较，初步确定提取的胡萝卜素的量。 右图为胡萝卜素粗右图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请根品鉴定装置示意图，请根据图示回答下列问题。据图示回答下列问题。(1)胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是_。例例2(2)图中图中b的名称是的名称是_，a的的作用是作用是_。(3)e为为_，对于，对于e实验时应注意实验时应注意_。(4)f为为_，常用，常用_。(5)如果层析液没及如果层析液没及e会导致会导致_。【解析解析】对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定采用的是纸层析法，因层析液易挥发，故应采用的是纸层析法，因层析液易挥发，故应在色谱容器上方用玻璃盖严。在进行点样时在色谱容器上方用玻璃盖严。在进行点样时,应注意点样要快速细致，并保持滤纸干燥。应注意点样要快速细致，并保持滤纸干燥。层析液不得没及滤纸基线，否则点样处的有层析液不得没及滤纸基线，否则点样处的有机成分会溶于层析液中。机成分会溶于层析液中。【答案答案】(1)纸层析法纸层析法(2)色谱容器色谱容器防止层析液挥发防止层析液挥发(3)样品原点样品原点点样应该快速细致并保持滤纸点样应该快速细致并保持滤纸干燥干燥(4)溶剂溶剂石油醚石油醚(5)胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败互动探究互动探究(1)图中图中c表示什么？对表示什么？对c有哪些要求？有哪些要求？(2)丙酮和四氯化碳可作为层析液吗？丙酮和四氯化碳可作为层析液吗？【提示提示】(1)滤纸；干净、干燥。滤纸；干净、干燥。(2)丙酮易与水混溶，不能作为层析液；四氯丙酮易与水混溶，不能作为层析液；四氯化碳的沸点比石油醚低，效果比石油醚差一化碳的沸点比石油醚低，效果比石油醚差一些。些。【易误警示易误警示】点样应该快速细致，点样点样应该快速细致，点样后会在基线上形成细小的圆点，注意保持滤后会在基线上形成细小的圆点，注意保持滤纸干燥。纸干燥。时间不宜过长，因胡萝卜素随石油醚扩散时间不宜过长，因胡萝卜素随石油醚扩散移动速度很快。移动速度很快。
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