2019届高考生物一轮复习 第十二单元 生物技术实践 第41讲 生物技术在其他方面的应用学案.doc

第41讲生物技术在其他方面的应用植物芳香油的提取1植物芳香油的来源和性质(1)天然香料的来源：动物和植物。(2)特点：具有很强的挥发性。(3)成分：主要包括萜类化合物及其衍生物。(4)玫瑰精油的性质：化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。(5)橘皮精油：主要成分柠檬烯，无色透明具有诱人的橘香味。2玫瑰精油的提取步骤及注意事项3橘皮精油的提取步骤及注意事项1.下图是提取植物有效成分的装置，据图分析：(1)图中a、b哪一个是进水口，哪一个为出水口？加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？(2)玫瑰精油为什么适合用水中蒸馏进行提取？2.萃取时为何常采用水浴加热？在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？答案：1.图中a为出水口，b为进水口，这与蒸气流方向相反；加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是“防暴沸”。(2)因为玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，且不会导致原料焦糊和有效成分水解等，所以适合用水中蒸馏进行提取。2.采用水浴加热的原因：有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。 1如图所示为某同学绘制的玫瑰精油提取装置，请回答下列问题：(1)植物芳香油的组成成分主要是_及其衍生物。上图所示提取玫瑰精油的方法为_，由于玫瑰精油具有_等特性(至少答2点)，故适宜用该方法提取。除图示方法外，植物芳香油的常用提取方法还有_等。(2)分离装置中常加入氯化钠，其目的是_，精油收集容器中常加入无水硫酸钠，其目的是_。(3)提取过程中，许多因素都会影响玫瑰精油的品质，例如_，产品品质就比较差。解析：提取植物精油的常用方法是蒸馏法、压榨法和萃取法，图示方法很明显为水蒸气蒸馏法。玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，是由于玫瑰精油具有化学性质稳定及易挥发、易溶于有机溶剂、不溶于水的特性。氯化钠溶于水后，可增大盐溶液的浓度，进而扩大油与水溶液的浓度差，可加速水油的分离。由于分离的精油会含有少量水分，故而加入无水硫酸钠以达到除水的目的。答案：(1)萜类化合物水蒸气蒸馏法化学性质稳定，易挥发，易溶于有机溶剂(不溶于水)压榨法和萃取法(2)增加盐的浓度，加速水油的分离除去油层中的水分(3)蒸馏温度太高、时间太短2近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。请分析回答提取过程的有关问题：(1)提取橘皮精油，常采用_法而不用水蒸气蒸馏法，原因是_。(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮_，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是_。(3)压榨过程中，为了使橘皮精油易与水分离，常加入_。(4)得到压榨液后，过滤除去固体物和残渣，然后_进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来。此时，橘皮精油中含有少量的水和果蜡，需_使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮精油，其余部分过滤，_混合合并后成为最终的橘皮精油。解析：(1)橘皮精油主要存在于橘皮中，由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏过程中会发生部分水解，同时水中蒸馏会导致原料焦糊问题，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮干燥去水，然后用石灰水浸泡，石灰水的作用是：破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。(3)压榨过程中常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并将pH调到78，其作用是促进橘皮精油和水的分离。(4)得到压榨液后，用布袋过滤除去固体物和残渣，对滤液进行离心进一步除去较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来，然后在510 下静置57天，使果蜡等杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮精油，其余部分过滤，滤液与吸出的上层橘油混合合并后成为最终的橘皮精油。答案：(1)压榨水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题(2)干燥去水破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率(3)相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4(4)离心在510 下静置57天滤液与吸出的上层橘油胡萝卜素的提取与鉴定1胡萝卜素的性质：胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。2实验步骤及注意事项3胡萝卜素的鉴定(1)鉴定方法：纸层析法。(2)鉴定原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同，通过比较提取样品和标准样品层析的结果，可以判断提取样品的纯度。(3)实验步骤(4)结果分析(如下图)：a为胡萝卜素，b为其他色素。1(2018江西南昌模拟)请回答下列有关胡萝卜素提取的问题：(1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是_，所用溶剂具有_的特点。(2)萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥，新鲜的胡萝卜干燥处理时要注意控制_。(3)因为有机溶剂易燃，萃取时应采用_方式加热。为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装_装置，而萃取液可进一步用蒸馏装置进行_处理。(4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是_。在18 cm30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点，用最细的注射器针头分别吸取0.10.4 mL溶解在石油醚中的_样品和提取样品，在A、D和B、C点上点样。点样液挥发干后，将滤纸卷成圆筒状，置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中进行层析。解析：(1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法，用于萃取胡萝卜素的萃取剂应具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶的特点。(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥处理时要注意控制温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。(3)萃取剂为有机溶剂，有机溶剂易燃，因此萃取时应采用水浴方式加热。为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装回流冷凝装置，而萃取液可直接使用蒸馏装置进行浓缩处理。(4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是纸层析法。在18 cm30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点，用最细的注射器针头分别吸取0.10.4 mL溶解在石油醚中的标准样品和提取样品，在A、D和B、C点上点样。点样液挥发干后，将滤纸卷成圆筒状，置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中进行层析。答案：(1)萃取法较高的沸点，能充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶(2)温度和时间(3)水浴加热回流冷凝(冷凝管)浓缩(4)纸层析法标准2(2018河南郑州模拟)胡萝卜素是一种常用的备用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得。请回答下列问题：(1)筛选能产生胡萝卜素的酵母菌R，采用平板划线法接种时，为防止杂菌污染，需要对接种环进行_。(2)提取到的胡萝卜素粗品可以通过_法进行鉴定，鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为_。(3)碳源的种类对胡萝卜素的产量有着一定的影响，有关研究结果如下：碳源麦芽糖蔗糖淀粉胡萝卜素含量(mg/L)3.524.811.68据表分析，最佳碳源是_。若要进一步探究最佳氮源，请简要写出实验设计思路：_。(4)有科研人员尝试利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株，使用这种育种方法的优点是_。经定量分析后，若得到高产菌株，要对其进行长期保存，可采用_的方法在20 的冷冻箱中保存。解析：(1)采用平板划线法接种微生物时，需要对接种环进行灼烧灭菌，以防止杂菌污染。(2)提取到的胡萝卜素粗品可以通过纸层析法进行鉴定，鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为实验对照。(3)表中信息显示：以蔗糖为碳源的实验组，其胡萝卜素含量高于以麦芽糖和淀粉为碳源的实验组，因此最佳碳源是蔗糖。若要进一步探究最佳氮源，其自变量是不同的氮源，因变量是胡萝卜素含量，碳源等无关变量应控制相同且适宜，据此可推知其实验设计思路为：以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较胡萝卜素含量。(4)利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株，这种育种方法为人工诱变育种，诱变育种的优点是可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。若要对得到的高产菌株进行长期保存，可采用甘油管藏的方法在20 的冷冻箱中保存。答案：(1)灼烧(2)纸层析实验对照(3)蔗糖以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较胡萝卜素含量(4)可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型甘油管藏 清一清易错点1混淆植物有效成分提取的三种方法项目水蒸气蒸馏法压榨法萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油方法步骤水蒸气蒸馏；分离油层；除水过滤石灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；再次过滤粉碎、干燥；萃取、过滤；浓缩续表项目水蒸气蒸馏法压榨法萃取法适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量易错点2不清楚纸层析法分离胡萝卜素时，滤纸为何被“卷成筒状”点拨将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时若将滤纸两边相互接触，由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果；为避免这种现象的发生，卷纸时滤纸两边不能相互接触。判一判 (1)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，根据提取的芳香油的用途选择提取的方法()(2)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采收，因为此阶段的花含玫瑰精油最高()(3)用柑橘和柠檬作为材料不适合用水中蒸馏的方法进行提取()(4)油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层()(5)蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油()(6)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用压榨法()(7)萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法()(8)由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，所以可以采用萃取的方法进行提取()(9)影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等()(10)乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取()(11)萃取的效率主要取决于萃取的温度和时间()(12)新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12) (2017高考全国卷)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲粉碎加溶剂振荡收集提取液活性炭处理过滤去除活性炭蒸馏(含回收溶剂)重结晶成品。回答下列问题：(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是_(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_。(2)提取物质W时，振荡的作用是_。(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是_。(4)现有丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_。(5)该实验操作过程中应注意的事项是_(答出两点即可)。解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。答案：(1)晾干高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果(2)使原料和溶剂充分混匀(3)去除提取液中的色素(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少(5)在温度较低的情况下操作，防火 (2015高考全国卷)回答与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是_(填“胡萝卜素”“胡萝卜素”或“胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子_，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为_，胡萝卜素是_(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，_(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的_作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是_。解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是胡萝卜素，胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。答案：(1)胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂 课时作业1(2018大连模拟)下面是与植物芳香油的提取有关的问题，请回答：(1)玫瑰精油的提取可使用图1所示装置，这种方法叫_法。蒸馏时收集的蒸馏液_(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油。(2)胡萝卜素是_色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的是_法，采用_加热。一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量呈_相关。(3)经萃取、过滤得到的液体是_，之后还需利用上述装置进行浓缩处理，该装置所起的作用是_。(4)图2为胡萝卜素的纸层析结果示意图，请据图回答：A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是_。甲代表的物质是_，乙代表的物质是_。解析：(1)图1中装置为蒸馏装置，提取玫瑰精油可用水蒸气蒸馏法。蒸馏时，玫瑰精油和水蒸气一起蒸馏出来，经冷凝后得到的是油水混合物，不是纯的玫瑰精油。(2)胡萝卜素是橘黄色的结晶。提取胡萝卜素常用萃取法。由于有机溶剂易燃易爆，因此为了加快胡萝卜素的溶解，常采用水浴加热。提取效率与原料颗粒的含水量呈负相关。(3)萃取、过滤得到的液体是溶有胡萝卜素的萃取剂，由于胡萝卜素不易挥发，而萃取剂易挥发，因此可以利用蒸馏装置蒸发掉萃取剂。(4)由于标准的胡萝卜素只有一种色素，而提取样品中会含有其他色素和杂质，根据层析的结果可知，A、C层析的结果只有一种色素，应为标准样品样点，而B、D层析的结果有两种物质，应为提取样品样点，其中与A、C层析结果相同的是物质甲，为胡萝卜素，乙为其他色素和杂质。答案：(1)水蒸气蒸馏不是(2)橘黄萃取水浴负(3)溶有胡萝卜素的萃取剂去除萃取剂(4)A和C胡萝卜素其他色素和杂质2(2018河南洛阳模拟)我市的高中生物兴趣小组开展了针对洛阳牡丹产品开发的课题研究。下面是他们课题研究的几个方向。请分析回答下列问题：(1)牡丹花精油的提取过程：鲜牡丹花清水_油水混合物_除水牡丹花精油。要提高精油的品质，在操作中需要通过控制温度来实现_的目的。(2)牡丹籽油的提取：牡丹籽中含油率在20%30%之间，不易挥发，可以采取_和_的方法进行提取。(3)根据胡萝卜素的_的特点，他们采用萃取的方法来提取。操作时，要采用沸点高的萃取剂，目的是_。对于提取的胡萝卜素粗品可通过_法鉴定。解析：(1)牡丹花精油的提取过程：鲜牡丹花清水水蒸气蒸馏油水混合物分离油层除水牡丹花精油。要提高精油的品质，在操作中需要通过控制温度来实现延长蒸馏时间的目的。(2)牡丹籽中含油率在20%30%之间，牡丹籽油不易挥发，可以采取压榨和萃取的方法进行提取。(3)胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂，所以一般采用萃取的方法来提取；操作时，要采用沸点高的萃取剂，目的是充分溶解胡萝卜素，并不与水混合。对于提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法鉴定。答案：(1)水蒸气蒸馏分离油层延长蒸馏时间(2)压榨萃取(3)易溶于石油醚等有机溶剂充分溶解胡萝卜素，并不与水混合纸层析3(高考山东卷改编)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下： (1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用_或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是_。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供_和_。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和_以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用_方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是_。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素，鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为_。解析：(1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法。接种过程中为了避免杂菌的污染，要进行无菌操作，必须对接种环进行灼烧处理。(2)在微生物培养过程中，蔗糖主要提供碳源，也可以作为能源物质；硝酸盐中含有氮元素，可提供氮源。(3)提取胡萝卜素时，温度过高、时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂通常具有挥发性，直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸，故常采用水浴加热；萃取和浓缩前进行过滤是为了将原料中的不溶物滤去。(4)提取出来的胡萝卜素往往不纯，鉴定时常用标准品作为对照。答案：(1)稀释涂布平板法灭菌(或防止杂菌污染)(2)碳源氮源(3)时间水浴滤去不溶物(4)(实验)对照4(2018广州模拟)分析回答下列与植物有效成分提取有关的问题：(1)薰衣草精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强，要提取薰衣草精油可以用蒸馏法和_法。若用蒸馏法，在得到油水混合物后需加入一定量的_促进其分层。用分液漏斗分离得到油层后还要加入_以除去水分。(2)天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症，是因为_。在提取胡萝卜素的实验流程“胡萝卜粉碎A萃取过滤浓缩胡萝卜素”中，A过程叫_。萃取效率主要取决于_，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响。解析：(1)由于薰衣草精油易溶于有机溶剂，因此可以用萃取法进行提取。用蒸馏法提取薰衣草精油获得油水混合物后，应加入NaCl促进油水分层进而分离出油层；分离出的油层中含有少量的水，可以加入无水Na2SO4除去水分。(2)天然胡萝卜素可被氧化为维生素A，因此天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症。在萃取胡萝卜素时，应首先对胡萝卜进行粉碎和干燥。萃取效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。答案：(1)萃取NaCl无水Na2SO4(2)胡萝卜素可被氧化为维生素A干燥萃取剂的性质和使用量