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2019-2020年高三生物總復(fù)習(xí) 第43講 植物有效成分的提取教案 【考綱要求】 生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用 考綱要求 具體內(nèi)容 (1)研究從生物材料中提取某些特定的成分 I 實驗內(nèi)容 （4）設(shè)計一種簡單裝置，從方向植物材料（如橘皮、玫瑰花、薄荷葉等）中提取芳香油；從胡蘿卜中提取胡蘿卜素 實驗與探究能力 【考點分析】 考點 試卷類型 分值 題型 (1)研究從生物材料中提取某些特定的成分 （4）設(shè)計一種簡單裝置，從方向植物材料（如橘皮、玫瑰花、薄荷葉等）中提取芳香油；從胡蘿卜中提取胡蘿卜素 xx 寧夏 8 非選擇題 xx 山東 8 非選擇題 xx 海南 25 非選擇題 【考點預(yù)測】 從近幾年高考試題看，果酒和果醋的制作、腐乳的制作是命題的素材。涉及到的微生物有關(guān)內(nèi)容是本模塊的重點內(nèi)容，今年高考命題可能會從下面三個方面展開： 1．果酒、果醋的制作原理、注意事項及其涉及到的微生物知識點。 2．泡菜的制作原理、過程、注意事項及其檢測。 本專題內(nèi)容側(cè)重考查學(xué)生的實際應(yīng)用能力，由于很多課題的開展具有一定的難度，從考查的角度上講也很難實現(xiàn)動手能力的考查。從近幾年新課標(biāo)地區(qū)生物試題看注重考查基礎(chǔ)知識．同時進行簡單應(yīng)用的考查。 考查知識點分布主要集中與發(fā)酵有關(guān)的微生物、果酒和果醋的制作過程及其注意事項、腐乳的制作。題型以非選擇題為主，為選做題之一 【知識梳理】 一、 植物芳香油的提取 1、 來源 2、 植物芳香油的提取方法 3、 玫瑰精油的提取 4、 橘皮精油的提取 二、 胡蘿卜素的提取 1、 來源 2、 試驗設(shè)計 【重點解析】 一、植物芳香油的提取 1．植物芳香油成分、特點及應(yīng)用 (1)成分：主要包括萜類化合物及其衍生物。 (2)特點：具很強的揮發(fā)性、易溶于有機溶劑 2．玫瑰精油和橘皮精油的提取流程 (1)玫瑰精油的提取——水蒸氣蒸餾法 (2)橘皮精油的提取——壓榨法 石灰水浸泡----漂洗----壓榨----過濾----靜置----再次過濾----橘皮油 3．植物芳香油的提取方法的比較 提取方法 水蒸氣蒸餾法 壓榨法 有機溶劑萃取法 實驗原理 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來 通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑獲得芳香油 方法步驟 1．水蒸氣蒸餾 2．分離油層 3．除水過濾 1．石灰水浸泡、漂洗 2．壓榨、過濾、靜置 3．再次過濾 1．粉碎、干燥 2．萃取、過濾 3．濃縮 適用范圍 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油 適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶液中 優(yōu)點 簡單易行，便于分離 生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結(jié)構(gòu)和功能 出油率高，易分離 局限性 水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等問題 分離較為困難，出油率相對較低 使用的有機溶劑處理不當(dāng)會影響芳香油的質(zhì)量 例l如圖是用水蒸氣蒸餾法從薄荷葉中提取薄荷油的裝置圖(注：鐵架臺等支持部分省略)，請據(jù)圖補充完成下面的實驗并回答有關(guān)問題： 1實驗步驟： (1)安裝好如圖所示的裝置，特別要注意將冷凝器夾好。 (2)將薄荷葉盡量剪碎，取適量的薄荷葉放人 瓶內(nèi)。 (3)向 瓶內(nèi)加水，至容積的 左右，為防止出現(xiàn)水堿，可加入數(shù)滴稀硫酸。此時應(yīng)向瓶中放入幾粒 以防暴沸。 (4)向冷凝器中通入 。 (5)安裝好連接管，將連接管的出口放在接收瓶中。接收瓶口上蓋上一小塊鋁箔或牛皮紙。 (6)將蒸氣發(fā)生器加熱，至瓶中的水沸騰，然后調(diào)節(jié)火的大小，以維持水穩(wěn)定的沸騰程度。 (7)當(dāng)接收瓶內(nèi)漂在水上的油狀物(即精油)不再增多時即可停止實驗。 Ⅱ回答有關(guān)問題： (1)A蒸餾瓶通入B蒸餾瓶中的連接管為什么插入蒸餾瓶底部? (2)冷凝器的作用是 。 (3)接收瓶口上蓋一小塊鋁箔或牛皮紙，其目的是 。 解析：本裝置是用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油，其原理是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來。蒸餾時，將原料放入8瓶，在原料底部通入水蒸氣，即可帶出原料里面的芳香油，A瓶中水量應(yīng)約占容積的2／3，為防止暴沸，可加入沸石、碎玻璃、碎瓷片，冷凝器中應(yīng)通入自來水，以降低油水混合氣體的溫度，便于分層。由于薄荷油具有揮發(fā)性，因此在接收瓶口應(yīng)蓋上小塊鋁箔或牛皮紙。 答案： I(2)B (3)A 2／3沸石或碎玻璃、碎瓷片 (4)自來水 Ⅱ(1)讓水蒸氣由下而上進行蒸餾 (2)使混合氣體冷卻分層 (3)薄荷油具有揮發(fā)性，以減少薄荷油的散失 二、胡蘿卜素的提取 1．萃取劑的選擇與影響萃取的因素 (1)萃取劑的選擇 有機溶劑分為水溶性和水不溶性兩種。乙醇和丙酮能夠與水混溶，是水溶性有機溶劑；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能與水混溶，是水不溶性有機溶劑。 萃取胡蘿卜素的有機溶劑應(yīng)該具有較高的沸點，能夠充分溶解胡蘿卜素，且不與水混溶。另外還要考慮對人體是否有毒等安全問題。因乙醚沸點較低，苯和四氯化碳對人體有毒，所以本實驗選用石油醚或乙酸乙酯作為萃取劑。 (2)影晌萃取的因素 主要因素：萃取劑的性質(zhì)和使用量； 次要因素：原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度、萃取的時間等。 總之，溶解越充分，效果就越好。 2．胡蘿卜素的萃取方法 (1)胡蘿卜素提取裝置的設(shè)計 ①提取裝置：由鐵架臺、酒精燈、水浴鍋、燒瓶、冷凝管等構(gòu)成。安裝順序：從左到右，由下而上。拆除時相反。裝置如圖所示。 ②由于有機溶劑易燃，直接使用明火加熱易引起燃燒、爆炸——故采用水浴加熱法。 ③為防止加熱時有機溶劑的揮發(fā)——在加熱瓶121安裝冷凝回流裝置。 ①層析時注意選擇干凈的濾紙，為了防止操作時對濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以帶手套進行操作。 ②點樣時應(yīng)注意點樣斑點不能太大(直徑應(yīng)小于0．5 cm)，如果用吹風(fēng)機吹干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。 ③將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙兩邊不能相互接觸，以免因毛細管現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。 ④紙層析鑒定步驟 (3)成果評價 如果萃取樣品中出現(xiàn)了和標(biāo)準(zhǔn)樣品一樣的層析帶，說明提取胡蘿卜素的實驗成功。由于提取物中含有雜質(zhì)，萃取樣品的顏色可能比標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色淺，我們也可以通過顏色的比較，初步確定提取的胡蘿卜素的量。 例2如圖為提取胡蘿卜索的裝置圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)⑤ 的作用是 (2)④ 內(nèi)加入的萃取液一般是 ，原料在加入前，一般要進 行 、 處理。 (3)該萃取過程采用的是水浴加熱，其目的是 (4)為了取得最佳萃取效果，萃取的時間應(yīng)該 。 解析：圖示裝置為萃取裝置，其中⑤為冷凝管，其作用在于降溫，以防止加熱時有機溶劑揮發(fā)，④是燒瓶，其內(nèi)裝有萃取劑，胡蘿卜素的適宜萃取劑是石油醚，為防止有機溶劑明火加熱時引起燃燒、爆炸，萃取時有必要采用水浴加熱，而不用明火加熱。 答案： (1)冷凝管降溫，防止加熱時有機溶劑揮發(fā) (2)燒瓶石油醚粉碎干燥 (3)避免使用明火加熱引起燃燒、爆炸 (4)較長 【實戰(zhàn)訓(xùn)練】 （09山東卷）1.（8分）（生物一生物技術(shù)實） 人參是一種名貴中藥材，其有效成分主要是人參皂苷。利用細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)人參皂苷的大致流程如下： 懸浮培養(yǎng) 細胞分離 誘導(dǎo) 人參根切塊 愈傷組織 單細胞或小細胞團 細胞培養(yǎng)物 培養(yǎng)物干粉 人參皂苷 收集 提取 請回答： （1）配制誘導(dǎo)愈傷組織的固體培養(yǎng)基，分裝后要進行 。 接種前，要對人參根進行 。 （2）用于離體培養(yǎng)的根切塊，叫做 。培養(yǎng)幾天后發(fā)現(xiàn)少數(shù)培養(yǎng)基被污染，若是有顏色的絨毛狀菌落，屬于 污染；若是有光澤的黏液狀菌落，屬于 污染。 （3）用少量 酶處理愈傷組織，獲取單細胞或小細胞團，在液體培養(yǎng)基中進行懸浮培養(yǎng)，可有效提高人參皂苷合成量。 （4）人參皂苷易溶于水溶性（親水性）有機溶液，從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷宜選用 方法，操作時應(yīng)采用 加熱。 答案： （1）滅菌 消毒 （2）外植體 真菌（霉菌） 細菌 （3）果膠 （4）萃取 水浴 解析： 山東理綜生物試題選修一試題歷年來，立足課本，主要考察課本的基礎(chǔ)知識，題目較簡單。今年仍然立足課本，以植物組織培養(yǎng)為材料背景考察了植物組織培養(yǎng)過程中涉及到的培養(yǎng)基及消毒滅菌的相關(guān)的知識，及污染后的菌落特征的比較。同時考查了選修一中關(guān)于物質(zhì)的提取和鑒定的專題，跨度較大，考查的知識面較廣。 （1）接種前，要對材料進行消毒（不能填滅菌，滅菌時是采用強烈的因素殺菌），配制培養(yǎng)基并分裝后要用滅菌鍋滅菌。 （2）比較菌落特征：真菌污染：有顏色的絨毛狀菌落 細菌污染：有光澤的黏液狀菌落 （3）利用果膠酶處理愈傷組織可以獲得單個的細胞 （4由題干，人參皂苷易溶于親水性有機溶液，故而采用萃取的方法可以從培養(yǎng)物干粉中提取人參皂苷宜。 （09海南卷）2．（18分）（選修模塊1：生物技術(shù)實踐） 請回答下列與實驗室提取芳香油有關(guān)的問題： （1）植物芳香油的提取可采用的方法有壓榨法、_____和_____。 （2）芳香油溶解性的特點是不溶于_____，易溶于_____，因此可用_____作為提取劑來提取芳香油。 （3）橘子果實含有芳香油，通?？捎胈____作為材料提取芳香油，而且提取時往往選用新鮮的材料，理由是_____。 （4）對材料壓榨后可得到糊狀液體，為除去其中的固體物獲得乳狀液可采用的方法是_____。 （5）得到的乳狀液加入氯化鈉并放置一段時間后，芳香油將分布于液體的_____層，原因是_____。加入氯化鈉的作用是_____。 （6）從乳狀液中分離得到的芳香油中要加入無水硫酸鈉，此劑的作用是_____。 答案： （1）蒸餾法 萃取法（每空1分，共2分） （2）水 有機溶劑 有機溶劑（每空1分，共3分，其他合理答案也給分） （3）橘子皮 芳香油含量較高（每空1分，共2分） （4）過濾（2分，其他合理答案也給分） （5）上（1分） 油層的密度比水層小（3分，其他合理答案也給分） 增加水層密度，使油和水分層（2分） （6）吸收芳香油中殘留的水分（3分） 【名師點撥】 水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾的區(qū)別 這三種方法的基本原理相同，但原料放置位置不同。水中蒸餾：原料放在蒸餾容器中，水要完全浸沒原料。水上蒸餾：容器中水的上方有篩板，原料放在篩板上，水量以沸騰時不浸泡原料為宜。水氣蒸餾：蒸餾容器下方有一排氣孔，連接外源水蒸氣，上方有篩板，上面放原料。 各自的特點有：水中蒸餾設(shè)備簡單、成本低、易操作，而水上蒸餾和水氣蒸餾時間短，出油率高。