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退出目录课题2胡萝卜素的提取退出目录课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.说出胡萝卜素的结构特点、种类和应用。2.说出胡萝卜素的性质和提取原理。3.设计胡萝卜素的提取鉴定步骤。4.尝试提取和鉴定胡萝卜素。重点:尝试提取和鉴定胡萝卜素。难点:胡萝卜素的提取和鉴定技术。退出目录预习导引一、胡萝卜素的基础知识1.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.种类:依据双键的数目可以划分为α、β、γ三类,其中β胡萝卜素是最主要的组成成分。3.用途:(1)一分子的β胡萝卜素被氧化成两分子的维生素A,因此可治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,如夜盲、干皮症等。(2)广泛地用作食品色素。(3)使癌细胞恢复成正常细胞。4.获取途径:一是从植物中提取,二是从大面积养殖的岩藻中获得,三是利用微生物的发酵生产。退出目录预习交流——你能联系必修一的有关内容推测一下胡萝卜素的有关性质吗?你已学习过“捕获光能的色素和结构”,又做过“绿叶中色素的提取和分离实验”,请回忆有关内容思考以下问题。(1)胡萝卜素是叶绿体中重要的色素,可以吸收可见光用于光合作用。胡萝卜素主要吸收何种颜色的光?提示:胡萝卜素主要吸收蓝紫光。退出目录(2)胡萝卜素呈何种颜色?为什么秋天的叶片一般会由绿变黄?提示:胡萝卜素呈橙黄色。叶片的颜色取决于各种色素的相对含量,夏天的叶片叶绿素(绿色)的含量一般约占3/4,而叶黄素(黄色)和胡萝卜素的含量仅占1/4,因而呈现绿色。到了秋天,气温变低,由于叶绿素结构不稳定,容易受到低温的破坏,而叶黄素和胡萝卜素结构稳定,不容易被低温破坏,因此秋天的叶片叶黄素和胡萝卜素的相对含量往往上升且占据优势,使叶片由绿变黄。退出目录(3)在“绿叶中色素的提取和分离实验”中,溶解色素用的是哪种试剂?滤纸条上呈现的色素带中,胡萝卜素位于何种位置?该位置说明了什么问题?原因是什么?提示:无水乙醇。胡萝卜素色素带位于滤纸条的最顶端,说明在绿叶的各种色素中,胡萝卜素在层析液(有机溶剂的混合物)中的溶解度最大。因为色素在层析液中的溶解度越大,随层析液在滤纸条上的扩散速度越快。退出目录二、实验设计1.提取胡萝卜素的流程:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。2.萃取剂的选择(1)种类:有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。(2)原则:萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶。此外还需要考虑萃取效率、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等。3.影响萃取的因素主要有萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。退出目录4.胡萝卜素粗品的鉴定(1)方法:通过纸层析进行鉴定。(2)步骤做基线:在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一基线,在基线上取A、B、C、D四点对照点样:A、D点点上标准样品,B、C点点上萃取样品退出目录干燥层析:吹干溶剂,放入石油醚中层析对比观察:对比观察标准样品与萃取样品对应层析带的异同退出目录课堂合作探究问题导学一、基础知识活动与探究11.胡萝卜素的分子结构和化学性质各有怎样的特点?提示:胡萝卜素的化学分子式中包含多个碳碳双键,根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类。胡萝卜素的化学性质比较稳定,不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油醚等有机溶剂。退出目录2.为了提高胡萝卜素在人体肠道中的吸收率,用胡萝卜做菜时,有哪些注意事项?为什么?提示:炒胡萝卜时要多加些油(植物油或动物油),因为胡萝卜素不溶于水,易溶于油等有机溶剂,溶解的胡萝卜素容易被人体吸收。3.胡萝卜素有哪些方面的应用?有哪些获取的途径?提示:胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病;还是食品色素,广泛地用作食品、饮料、饲料的添加剂;天然胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复成正常细胞的作用。工业生产上提取胡萝卜素(天然β胡萝卜素)的方法主要有三种:一是从植物中提取;二是从大面积养殖的岩藻中获得;三是利用微生物的发酵生产。退出目录迁移与应用1作为萃取胡萝卜素的有机溶剂,哪一项不符合实验要求?()A.能充分溶解色素B.与水混溶C.对人无毒害作用D.易与产品分离解析:选择萃取剂的基本原则是:具有较高的沸点、能充分溶解色素、不与水混溶、萃取效率高、对人无毒害作用、易与产品分离、不影响产品质量。答案:B退出目录1.β胡萝卜素的新应用和研究动态最新研究成果表明,β胡萝卜素可以减少肺癌、胃癌、食道癌、膀胱癌、宫颈癌、口腔癌等癌症的发病率。β胡萝卜素对癌症的治疗还能起很好的辅助作用。β胡萝卜素对心血管疾病也具有良好的预防效果,可降低这方面的发病率。此外,β胡萝卜素还用于治疗红细胞生成性原卟啉病、蛔虫病、老年性白内障、多年无法根治的牛皮癣、手术后伤口长期不愈合等。退出目录2.有机溶剂的种类根据在水中溶解度的大小分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶,是水溶性有机溶剂;石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶,称为水不溶性有机溶剂。3.萃取剂的选择可用萃取法提取胡萝卜素。选择萃取剂时还应考虑到萃取效率、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等问题。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,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶。最佳萃取剂为石油醚。退出目录二、萃取和鉴定胡萝卜素的实验设计活动与探究21.乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗?为什么?提示:乙醇和丙酮都不能用于胡萝卜素的萃取,因为乙醇和丙酮均为水溶性溶剂。2.你能探究确定适于萃取胡萝卜素的最适有机试剂吗?请写出实验思路。提示:进行分组对比实验,各组所使用的萃取剂类型不同,萃取剂的容积、胡萝卜的用量、萃取温度等因素均相同,通过比较胡萝卜素的提取量确定最适宜的萃取剂。退出目录3.在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中,哪种最适宜用来提取胡萝卜素?提示:在这五种有机溶剂中,乙醚沸点较低,不宜选取,苯和四氯化碳有毒性,石油醚的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以石油醚最适宜用作萃取剂,其次可选乙酸乙酯。4.萃取的效率主要取决于萃取剂,但还受原料和萃取条件的影响,分析怎样才能提高萃取效率。提示:原料颗粒小,含水量少,萃取温度高,时间长,需要提取的物质就能够充分溶解,萃取效果就好。退出目录5.观察第78页的图67,你认为加热的作用是什么?能否用明火加热?为什么?如何防止加热时有机溶剂挥发?提示:加热的目的是促进胡萝卜素在萃取剂中的溶解。不能用明火加热,只能采用水浴加热,因为有机溶剂(萃取剂)都是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。为防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装冷凝回流装置。6.萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置,蒸发出去的物质是萃取剂还是胡萝卜素?提示:是萃取剂,胡萝卜素留在蒸馏瓶中。退出目录7.本课题提取的是胡萝卜素粗品,可通过纸层析法鉴定。请交流以下问题。(1)纸层析操作中,应该注意哪些事项?提示:①点样应快速细致、圆点细小,并保持滤纸干燥;②滤纸筒的竖直边缘不能相互接触,若接触会因毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动速度加快,使溶剂前沿不齐;③石油醚易挥发,注意层析容器要密封。(2)标准样品与萃取样品的层析结果有何区别?提示:层析后,标准样品只含β胡萝卜素,所以只有一个色素点,萃取样品由于含多种色素,会有多个色素点。如果萃取样品出现了与标准样品对应的层析带,说明提取胡萝卜素的实验成功。退出目录迁移与应用2对胡萝卜素的提取顺序,正确的是()。A.胡萝卜→粉碎→萃取→干燥→浓缩→过滤→胡萝卜素B.胡萝卜→粉碎→过滤→干燥→萃取→浓缩→胡萝卜素C.胡萝卜→粉碎→过滤→萃取→干燥→浓缩→胡萝卜素D.胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素解析:本题考查提取胡萝卜素的实验流程。答案:D退出目录1.影响萃取的因素(1)主要因素:萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。(2)次要因素:萃取的效率受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。(3)注意事项①萃取前,要将胡萝卜进行粉碎和干燥。②一般来说,原料颗粒小,萃取的温度高、时间长,需要提取的物质就能够充分溶解,萃取效果就好。③萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来探索。④新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在干燥时要注意控制温度,可以用烘箱烘干,也可以用热风吹干。退出目录2.胡萝卜素粗品的鉴定(1)采用的方法:纸层析法。(2)鉴定步骤做基线:在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一基线,在基线上取A、B、C、D四点⇓对照点样:A、D点点上标准样品,B、C点点上萃取样品⇓干燥层析:吹干滤纸溶剂,放入色谱容器中层析⇓对比观察:对比观察样品色素点与标准色素点的异同退出目录(3)注意事项①层析时注意选择干净的滤纸,为了防止操作时对滤纸的污染,应尽量避免用手直接接触滤纸,可以戴手套进行操作。②点样时应注意点样斑点不能太大(直径应小于0.5mm),如果用吹风机吹干,温度不宜过高,否则斑点会变黄。③将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能相互接触,以免溶剂沿滤纸两边的移动加快,溶剂前沿不齐,影响结果。退出目录当堂检测1.β胡萝卜素不是维生素A,但是可以治疗维生素A缺乏症,原因是()。A.β胡萝卜素和维生素A具有完全相同的化学结构B.β胡萝卜素和维生素A具有完全相同的生物学功能C.β胡萝卜素和维生素A的化学式完全相同D.一分子的β胡萝卜素在生物体内可以转化成两分子的维生素A解析:β胡萝卜素和维生素A是两种不同的化学物质,化学结构和生物学功能并不完全相同,化学式也不同。β胡萝卜素之所以能治疗维生素A缺乏症是因为一分子的β胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A。答案:D退出目录2.萃取的效率主要取决于()。A.原料颗粒的大小B.原料的紧密程度、含水量C.萃取剂的性质和使用量D.萃取的温度和时间解析:影响萃取的因素主要是萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。答案:C退出目录3.为防止加热时有机溶剂挥发,要在加热瓶口安装()。A.蒸馏装置B.冷凝回流装置C.分液漏斗D.压榨装置解析:为防止加热时有机溶剂挥发,要在加热瓶口安装冷凝回流装置。答案:B退出目录4.萃取过程中采用水浴加热的原因是()。A.水浴加热不易破坏胡萝卜素分子的结构B.是为了保持97~100℃的恒温C.防止加热时有机溶剂挥发D.有机溶剂遇明火易爆炸解析:萃取过程使用的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,所以宜采用水浴加热。答案:D退出目录5.可通过纸层析鉴定胡萝卜素萃取样品的纯度。和标样相比,胡萝卜素萃取样品的层析结果是()。A.萃取样品的层析带偏上B.萃取样品的层析带偏下C.萃取样品的层析带位置和条数不确定D.萃取样品的层析带只有一条解析:萃取样品的纯度高低决定层析带的位置和数量,与标样相比,萃取样品的层析带位置和条数越接近标样层析带,纯度越高。答案:C