课题2---胡萝卜素的提取

课题2胡萝卜素的提取——萃取法自学引导：1.胡萝卜素的分类、理化性质、提取方法。2.萃取剂应具有什么特点？（从课本中选出你认为合适的萃取剂）3.影响萃取的因素有哪些？萃取中应注意什么问题？4.试比较”叶绿体中色素的提取“所用纸层析法与鉴定胡萝卜素纸层析法的异同。情境导引1831年，瓦坎罗德尔从胡萝卜中分离到,了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜,素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理,活性的维生素A。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。一、胡萝卜素(C40H56)（一）分子结构：包含多个碳碳双键1、橘黄色结晶；化学性质比较稳定2、不溶于水、微溶于酒精、易溶于石油醚等有机溶剂3、可氧化成两分子维生素A（一）理化性质：家里炒胡萝卜时要加多点油α－胡萝卜素β－胡萝卜素γ－胡萝卜素最主要的组成成分（二）种类(根据双键数目)维生素A(三)应用：医药用途：缺乏维生素A症、抗氧化、抗肿瘤、抗衰老清除体内的自由基等作用添加剂（食品、饮料、饲料）：食用色素直接用水服用效果好吗？植物中提取岩藻（褐藻)中提取利用微生物的发酵生产——胡萝卜含量最丰富——螺旋藻含量最丰富——三孢布拉霉菌萃取法二、天然β－胡萝卜素的提取（一）工业方法：（二）实验室提取方法：1、萃取剂：水不溶性萃取剂——乙醇、丙酮——石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳水溶性萃取剂石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳几种水不溶性有机溶剂的沸点：90-120℃77℃35℃80℃76℃1.乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？乙醇和丙酮是水溶性有机溶剂，萃取时能与水混溶而影响萃取的效果。应选择使用水不溶性有机溶剂。2.在石油醚、醋酸乙酯、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？在这五种有机溶剂中，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。90-120℃77℃35℃80℃76℃石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳几种水不溶性有机溶剂的沸点：2影响萃取的因素：萃取剂：性质和使用量原料：颗粒的大小、紧密程度、含水量环境：温度、时间等一般来说，原料颗粒小，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。1.提取胡萝卜素的实验流程胡萝卜胡萝卜素浓缩过滤萃取干燥粉碎实验操作实验室操作过程：萃取的步骤制备好的胡萝卜干粉萃取剂石油醚圆底烧瓶放入置于水浴装置上部固定冷凝管加热一段时间移去酒精灯冷却过滤：得到圆底瓶的萃取液蒸馏：挥发萃取剂，浓缩胡萝卜素提取液防止加热时有机溶剂的挥发温度高，萃取的效率高注意事项：（2）采用水浴加热原因：有机物都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。（3）加热瓶口安装回流冷凝装置目的：防止加热时有机溶剂挥发。（1）干燥胡萝卜时，温度太高、时间太长会使胡萝卜素分解。干燥速度效果与破碎程度、干燥方式等有关。如何鉴定？果酒果醋胡萝卜素酸性重铬酸钾品尝、鼻闻必修1：绿叶中色素的提取和分离一、实验原理：1、提取：色素能溶解在___________无水乙醇2、分离：色素在_______中的溶解度_____，扩散速度______,达到分离层析液不同溶解度高，扩散___，溶解度低，扩散___，快慢不同二、实验方法步骤：试剂与原理提取色素制滤纸条划滤液细线分离色素SiO2无水乙醇Ca2CO3—充分研磨—保护色素—溶解色素滤液（色素）细直线——色素扩散起点相同层析液——不同色素扩散速度不同关键：滤液细线不能触及层析液—色素溶解于层析液，色素带将不清晰实验室操作过程：鉴定的步骤——纸层析法量做基线对照点样干燥层析对比观察A、D——标准样品B、C——提取样品层析液不能超过基线比较颜色的深浅，是否出现杂质提取方法实验原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏压榨法有机溶剂萃取利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来1.水蒸气蒸馏2.分离油层3.除水过滤适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油1.石灰水浸泡、漂洗2.压榨、过滤、静置3.再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油1.粉碎、干燥2.萃取、过滤3.浓缩适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中方法名称优点局限性水蒸气蒸馏压榨法有机溶剂萃取简单易行便于分离水中蒸馏会导致某些原料焦糊和有效成分水解等问题生产成本低易保持原料原来的结构和功能分离较为困难，出油率相对较低出油率高，易分离使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量11.下图为提取胡萝卜素的装置示意图，请回答有关问题：1）.胡萝卜素萃取的效率主要取决于和，同时还受到等条件的影响。2）.一般来说，要想萃取效果好，要保证＿＿＿＿＿＿＿＿3）.萃取过程应该避免明火加热，采用加热，其原因是。4）.在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是萃取剂的性质使用量原料颗粒的大小紧密程度含水量萃取的温度时间原料颗粒小,萃取温度高,时间长,需要提取的物质就能充分溶解，萃取效果就好水浴因为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.为了防止加热时有机溶剂挥发根据植物芳香油提取的相关知识，回答下列问题：(1)玫瑰精油的提取可使用如图所示装置，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，原因是____________________________。进水口是图中的________(填图中的编号)。(2)柠檬芳香油的提取常用________法。(3)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用________法，常用做溶剂的石油醚为________________(填“水溶性有机溶剂”或“水不溶性有机溶剂”)。水蒸气蒸馏不是玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物③压榨橘黄萃取水不溶性有机溶剂如图1是在发酵罐内利用三孢布拉氏霉发酵生产β-胡萝卜素过程中，菌体生物量及β-胡萝卜素产量随时间变化的曲线图。图2是样品层析结果及与β-胡萝卜素标准样品的比对。请回答下列问题：（1）发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态分应为___________，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供___________。在接入菌种前，应对培养基进行__________，以避免杂菌污染。（2）图1中，菌体的最快增长出现在第________h，菌体的生物量到达最大值后下降，其原因是_____________________。（3）β-胡萝卜素常用的提取方法为______________法，一般用____________作为提取剂，原因是________________________。（4）将萃取的胡萝卜素样品与β-胡萝卜素标准样进行比对，结果如图2。从图中分析可知，色带________为β-胡萝卜素。(1)液体培养基碳源和氮源高压蒸汽灭菌(2)100营养物质缺乏，有害代谢产物积累(3)萃取石油醚石油醚为水不溶性有机溶剂，萃取效果好(4)Ⅰ回答下列有关提取植物有效成分的问题：（1）薄荷油具有易挥发、难溶于水等性质，因此适合选用_____法来提取。收集到的液体冷却后加入氯化钠的目的是______，然后加入除去残留的水分（2）从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是_____。对胡萝卜进行粉碎、干燥时，要特别注意干燥的____和时间，以防止胡萝卜焦糊。提取过程中宜采用___方式加热，以保障安全。（3）为了提高胡萝卜汁的澄清度，需要加入果胶酶，该酶往往从某些微生物中提取。一般来讲，纯化分离微生物时常用的接种方法有____、______，该过程用到的培养基从功能上讲，属于________培养基。（1）水蒸气蒸馏促进油水分层无水硫酸钠（2）萃取法温度水浴（3）平板划线法稀释涂布平板法选择柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫，以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，被称为一种绿色杀虫剂。提取柠檬油的操作步骤如图。请根据实验流程图回答下列问题：（1）新鲜的柠檬果皮中含有大量的______________和水分，如果直接压榨，出油率较低。（2）压榨是个机械加压过程，要求既要将原料压紧，防止原料滑脱，又要将__________挤压出来。（3）A是__________，目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高________。B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，其目的是使__________。（4）C过程为___________，目的是除去固体物和残渣。（5）柠檬油是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值，提取柠檬油不采取水中蒸馏的原因是：水中蒸馏会导致_______的问题。柠檬果皮精油的提取适宜采用_______法。(1)果蜡、果胶(2)油分(3)石灰水出油率柠檬油促进油水分层(4)过滤(5)原料焦糊和有效成分水解压榨关于提取β-胡萝卜素的实验流程，叙述不正确的A．萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶B．为了提高萃取的效率，可以适当提高温度，可采用酒精灯直接加热的方法C．萃取过程中在瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发D．浓缩的过程是为了把萃取剂与胡萝卜素分开【答案】B下列操作过程中需要利用水浴加热的一组是①胡萝卜素的萃取②橘皮精油的提取③亚硝酸盐含量的测定④还原性糖的鉴定A．①②B．②③C．③④D．①④【答案】D、生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用________、________方法从油料作物中提取。(2)筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________，培养基灭菌采用的最适方法是________法。(3)测定培养液中微生物数量，可选用________法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测________，以确定其应用价值；为降低生物柴油生产成本，可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。(4)若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的________技术。压榨萃取碳源高压蒸汽灭菌显微镜直接计数酶活性固定化酶PCR青蒿素是继奎宁之后最有效的疟疾特效药，易溶于乙醚等有机溶剂，几乎不溶于水水，不易挥发，加热易分解。请回答下列问题：（1）玫瑰精油的提取常采用法，但青蒿素的提取不宜采用此方法，原因是。（2）屠呦呦的研究团队采用萃取法提取青蒿素，其提取流程与胡萝卜素的提取具有相似之处。用萃取剂浸泡提取前，先要对黄花蒿茎叶进行和，以提高萃取效率。（3）萃取过程中宜用控制温度，所得液体浓缩前需进行。（4）图为提取青蒿素样品通过法进行鉴定的结果。出现色素带Ⅱ、Ⅲ的原因是。（1）水蒸气蒸馏（或水中蒸馏）蒿素不易挥发且加热易分解（2）粉碎干燥（3）水浴锅过滤（4）纸层析样品含有杂质果酒、果醋等是日常生活中常用的一类饮料。红葡萄酒中的色素主要来自红葡萄皮中，它不仅给葡萄酒以美的红色，还具有酸碱指示剂的作用，如遇小苏打（碱性）会变颜色。（1）在葡萄酒的自然发酵过程中，菌种的来源主要是。从呼吸角度看，酵母菌属于兼性厌氧型真菌，可用酸性条件下的溶液检验呼吸产生酒精，同时会呈现色（2）某同学在用带盖的瓶子进行葡萄酿酒时，在发酵过程中，每隔一段时间应，以防瓶子爆裂。（3）制作果醋时，需通气，可以说明醋酸杆菌为菌。（4）为提高果酒的品质及节约生产成本，厂家已尝试使用固定化细胞技术。酵母细胞的固定多采用法。在用此法制备固定化酵母过程中，为加快海藻酸钠在水中的溶解速度，最好采用加热的方法，以防海藻酸钠发生焦糊。为什么要等海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入活化的酵母细胞