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2019-2020年高中生物第4章植物有效成分的提取第1節(jié)植物色素的提取教案中圖版選修 一、植物色素的種類 1．劃分依據(jù)：溶解性的差異。 2．類別 (1)水溶性色素 ①特點(diǎn)：一般易溶于水或酒精，不溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。 ②舉例：甜菜紅色素、花青素等。 (2)脂溶性色素 ①特點(diǎn)：一般不溶于水，易溶于酒精、乙醚和氯仿等有機(jī)溶劑。 ②舉例：葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素、番茄紅色素和辣椒紅色素等。 二、提取植物色素 1．方法：常用萃取法。 2．過程：用溶劑充分溶解植物材料中的色素后，濾去不溶殘?jiān)?，?jīng)濃縮蒸餾掉溶劑，適度干燥便得到所需色素。 3．對(duì)溶劑的要求 (1)該溶劑對(duì)色素成分的溶解度要大，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要小。 (2)不能與色素成分起化學(xué)反應(yīng)。 (3)易與色素分離，使用安全。 (4)一般情況下，水溶性色素用水作溶劑，脂溶性色素用有機(jī)溶劑作溶劑。 三、胡蘿卜素的提取 1．步驟 胡蘿卜粉碎、干燥―→萃取―→過濾―→濃縮干燥―→鑒定。 2．胡蘿卜素粗品的鑒定 用紙層析法鑒定所提取的色素。 預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中 問題1 問題2 問題3 問題4 一、胡蘿卜素的提取 1．原理：根據(jù)胡蘿卜素易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，可采取用有機(jī)溶劑萃取的方法來提取胡蘿卜素。 2．操作流程 胡蘿卜―→粉碎―→干燥―→萃取―→過濾―→濃縮―→胡蘿卜素 3．萃取劑的選擇 有機(jī)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(jī)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(jī)溶劑。 萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑應(yīng)該具有較高的溶點(diǎn)，能夠充分溶解胡蘿卜素且不與水混溶。另外，還要考慮對(duì)人體是否有毒性等安全問題。因乙醚沸點(diǎn)較低，苯和四氯化碳對(duì)人有毒性，所以本實(shí)驗(yàn)選用石油醚或乙酸乙酯作為萃取劑。 4．影響萃取的因素 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、溫度、萃取時(shí)間的長(zhǎng)短等?？偟膩碇v，溶解越充分，效果就越好。 5．提取胡蘿卜素裝置的設(shè)計(jì) 提取裝置：鐵架臺(tái)、酒精燈、水浴鍋、燒瓶、冷凝管等。安裝順序仍是由下而上，拆除時(shí)相反。 6．操作流程 取胡蘿卜粉碎、烘干、研磨成粉―→加入四氯化碳(或醋酸乙酯)―→萃取20 min―→過濾―→濃縮―→得到胡蘿卜素 二、用層析法鑒定時(shí)應(yīng)注意的問題及結(jié)果分析 1．注意事項(xiàng) (1)選擇干凈的濾紙，為防止操作時(shí)濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進(jìn)行操作。 (2)點(diǎn)樣時(shí)應(yīng)注意點(diǎn)樣斑點(diǎn)不能太大(直徑應(yīng)小于0.5 cm)，如果用吹風(fēng)機(jī)吹干，溫度不宜過高，否則，斑點(diǎn)會(huì)變黃。 (3)將點(diǎn)好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時(shí)注意濾紙兩邊不能互相接觸，以免因毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動(dòng)加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。 2．結(jié)果分析及評(píng)價(jià) (1)如果提取到的胡蘿卜素含雜質(zhì)，則層析后在濾紙上出現(xiàn)多個(gè)不同高度的色素點(diǎn)樣。 (2)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(shí)驗(yàn)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，可通過顏色的比較，初步確定提取的胡蘿卜素的量。 胡蘿卜素的性質(zhì)及提取方法 　圖為胡蘿卜素的提取裝置示意圖，回答有關(guān)問題： (1)提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)流程是________→________→萃取→過濾→濃縮。 (2)在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳這五種有機(jī)溶劑中，最適宜用于萃取胡蘿卜素的是________，這是因?yàn)開_______________。 (3)一般來說，要想萃取效果好，要保證________________________。 (4)萃取過程應(yīng)該避免明火加熱，采用________加熱，其原因是___________。 (5)裝置1的名稱是________，其作用是______________________。 (6)本實(shí)驗(yàn)將提取的胡蘿卜素粗品通過________進(jìn)行鑒定。鑒定時(shí)要對(duì)________樣品和________樣品進(jìn)行點(diǎn)樣。如果___________________說明提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)成功。 【審題導(dǎo)析】 【精講精析】　(1)提取胡蘿卜素的步驟是粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮。 (2)萃取劑的選擇要注意以下特點(diǎn)：較高的沸點(diǎn)、能夠充分溶解萃取物等。 (3)影響萃取的因素有多種，一般情況下，如果原料顆粒小且含水量少，萃取溫度高，時(shí)間較長(zhǎng)，提取的物質(zhì)就能夠充分溶解，萃取的效果就會(huì)好一些。 (4)萃取劑容易揮發(fā)，如果直接用明火加熱，容易引起爆炸，故宜用水浴加熱。 (5)裝置中的冷凝管具有防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)的作用。 (6)可用紙層析法對(duì)胡蘿卜素進(jìn)行鑒定，要將標(biāo)準(zhǔn)樣品和提取樣品進(jìn)行對(duì)比，如果兩者的層析帶一樣，說明胡蘿卜素提取成功。 【答案】　(1)粉碎　干燥 (2)石油醚　石油醚的沸點(diǎn)最高，在加熱萃取時(shí)不易揮發(fā) (3)原料顆粒小、萃取溫度高，時(shí)間長(zhǎng) (4)水浴　有機(jī)溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱，容易引起燃燒、爆炸 (5)冷凝管　防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑的揮發(fā) (6)紙層析　標(biāo)準(zhǔn)　提取　萃取樣品中出現(xiàn)了和標(biāo)準(zhǔn)樣品一樣的層析帶 胡蘿卜素的性質(zhì)及提取時(shí)的注意事項(xiàng) (1)胡蘿卜素可溶于乙醇、丙酮和四氯化碳等，但前兩者是親水性有機(jī)溶劑，能與水混溶而影響萃取效果，所以用四氯化碳提取。 (2)萃取的效率取決于萃取劑和原料兩方面的關(guān)系。 (3)原料要進(jìn)行胡蘿卜顆粒的加熱干燥的脫水處理。 (xx全國卷Ⅱ)回答與胡蘿卜素有關(guān)的問題： (1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是________(填“α胡蘿卜素”、“β胡蘿卜素”或“γ胡蘿卜素”)，該胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變成兩分子________，后者缺乏會(huì)引起人在弱光下視物不清的病癥，該疾病稱為________。胡蘿卜素是________(填“揮發(fā)性”或“非揮發(fā)性”)物質(zhì)。 (2)工業(yè)生產(chǎn)上，用養(yǎng)殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時(shí)，________(填“需要”或“不需要”)將新鮮的巖藻干燥。 (3)現(xiàn)有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑，應(yīng)選用其中的________作為胡蘿卜素的萃取劑，不選用另外一種的理由是_____________________。 【答案】　(1)β胡蘿卜素　維生素A　夜盲癥　非揮發(fā)性 (2)需要 (3)乙酸乙酯　萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑應(yīng)不與水混溶，而乙醇為水溶性有機(jī)溶劑 1．下列屬于水溶性色素的是(　　) ①甜菜紅色素?、谌~綠素　③花青素?、苋~黃素　⑤胡蘿卜素?、薹鸭t色素　⑦辣椒紅色素 A．①③④⑤⑦　 B．①② C．①③ D．①②④⑤⑥⑦ 【解析】　根據(jù)植物色素的溶解性差異，可分為水溶性色素和脂溶性色素兩大類。 水溶性色素一般易溶于水或酒精，不溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑，如甜菜紅色素、花青素等。 脂溶性色素一般不溶于水，易溶于酒精、乙醚和氯仿等有機(jī)溶劑，常見有葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素、番茄紅色素和辣椒紅色素等。 【答案】　C 2．實(shí)驗(yàn)室在選用溶劑溶解色素時(shí)，對(duì)溶劑的要求是(　　) A．要求溶劑對(duì)色素成分的溶解度要大，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要大 B．要求溶劑對(duì)色素成分的溶解度要大，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要小 C．要求溶劑對(duì)色素成分的溶解度要小，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要小 D．要求溶劑對(duì)色素成分的溶解度要小，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要大 【解析】　實(shí)驗(yàn)室的溶劑要求溶劑對(duì)色素成分的溶解度要大，使色素充分溶解，對(duì)雜質(zhì)的溶解度要小，雜質(zhì)不溶解，易過濾、除去。 【答案】　B 3．辣椒紅色素色澤鮮艷、具較強(qiáng)的著色能力，日漸成為人們餐桌上的食用色素，口味也好，深受人們喜愛，請(qǐng)參照胡蘿卜素提取的過程來設(shè)計(jì)提取辣椒紅色素的實(shí)驗(yàn)。 (1)色素特性：辣椒紅色素不溶于水，易溶于植物油和酒精，屬________色素。 (2)提取方法：萃取法。 (3)步驟及分析 辣椒粉碎、干燥―→________―→______―→濃縮干燥―→辣椒紅色素。 ①萃取劑可為________。 ②除辣椒自身因素外，操作中應(yīng)控制好________和________，以免影響色素質(zhì)量。 【解析】辣椒紅色素同胡蘿卜素一樣，為脂溶性色素，故可用有機(jī)溶劑萃取獲得。萃取的效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量，同時(shí)也受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等條件的影響。因此在萃取過程中應(yīng)特別控制好溫度和時(shí)間。 【答案】　(1)脂溶性 (3)萃取　過濾?、偎穆然? ②時(shí)間　溫度 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(十) 一、選擇題 1．關(guān)于胡蘿卜素的論述，錯(cuò)誤的是(　　) A．胡蘿卜素可以治療因缺乏維生素A而引起的疾病 B．胡蘿卜素可用于食品色素 C．天然胡蘿卜素還具有預(yù)防癌癥的功能 D．胡蘿卜素可以治療人體色素缺乏癥 【解析】　人和動(dòng)物不能合成維生素A，只能由食物提供，一分子β－胡蘿卜素在人或動(dòng)物的小腸、肝臟等器官被氧化成兩分子的維生素A，能夠治療因缺乏維生素A而引起的多種疾病，如夜盲癥。胡蘿卜素是常用的食品色素，如飲料的添加劑。此外，還可以預(yù)防癌癥，提高人體的免疫力，但是不能治療人體色素缺乏癥。 【答案】　D 2．對(duì)胡蘿卜素的提取過程的分析正確的是(　　) A．萃取前要烘干粉碎或不烘干切碎 B．在萃取過程中，在瓶口安裝回流冷凝裝置是為了防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑的揮發(fā) C．在濃縮前，沒有必要進(jìn)行過濾 D．將濾液用蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾，要收集蒸發(fā)出去的液體，蒸發(fā)出去的是胡蘿卜素，留下的是有機(jī)溶劑 【解析】　對(duì)胡蘿卜素的提取，萃取前要烘干磨成干粉，在濃縮前過濾是為了除去雜質(zhì)，瓶口安裝回流冷凝裝置是為了防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑的揮發(fā)，蒸餾時(shí)，蒸發(fā)出去的是有機(jī)溶劑，留下的是胡蘿卜素。 【答案】　B 3．對(duì)于胡蘿卜的提取過程，敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．萃取時(shí)應(yīng)避免明火加熱 B．在加熱瓶口加回流冷凝裝置是為了防止有機(jī)溶劑揮發(fā) C．萃取液的濃縮可直接使用蒸餾裝置 D．濃縮前不要過濾，因?yàn)檩腿∫褐袩o不溶物 【解析】　萃取時(shí)，色素基本上都溶解了，但是還有部分雜質(zhì)不能溶解，因此需要過濾除去。 【答案】　D 4．對(duì)胡蘿卜素的提取通常采用(　　) A．水　　　　　　　　　 B．無機(jī)鹽 C．有機(jī)溶劑 D．無機(jī)溶劑 【解析】　胡蘿卜素為脂溶性色素，應(yīng)使用有機(jī)溶劑。 【答案】　C 5．作為萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑，哪一項(xiàng)不符合實(shí)驗(yàn)要求(　　) A．能充分溶解色素 B．與水混溶 C．對(duì)人無毒 D．易與產(chǎn)品分離 【解析】　胡蘿卜素為脂溶性色素，不溶于水，應(yīng)選擇四氯化碳或乙酸乙酯等有機(jī)溶劑。 【答案】　B 6．在用紙層析法鑒定所提取的色素時(shí)，下列敘述中不正確的是(　　) A．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(shí)驗(yàn)成功 B．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 C．萃取樣品的顏色應(yīng)該比標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色深 D．用紙層析法鑒定所提取的色素時(shí)，可以參考“葉綠體色素的分離”實(shí)驗(yàn) 【解析】　在鑒定所獲得的胡蘿卜素粗品實(shí)驗(yàn)時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)樣品作對(duì)照，同時(shí)進(jìn)行紙層析。提取的胡蘿卜素中還含有大量雜質(zhì)，色素含量低，而標(biāo)準(zhǔn)樣品中色素純度高，因此在濾紙上出現(xiàn)的色素帶中，萃取樣品的顏色比標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色淺。 【答案】　C 7．有人說生吃胡蘿卜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，有人說熟吃胡蘿卜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，并且在炒胡蘿卜時(shí)要多放油，你認(rèn)為哪種說法正確(　　) A．兩種都正確 B．前一種正確，后一種錯(cuò)誤 C．前一種錯(cuò)誤，后一種正確 D．兩種都錯(cuò)誤 【解析】　胡蘿卜中最主要的營(yíng)養(yǎng)成分是胡蘿卜素，因胡蘿卜素易溶于有機(jī)溶劑，因此生食不易吸收，在炒制時(shí)多加一些油，有利于胡蘿卜素的吸收。 【答案】　C 8．胡蘿卜素的紙層析鑒定，正確的是(　　) ①制備濾紙：取18 cm30 cm濾紙條，在濾紙下端距底邊2 cm處做一基線，取A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)。 ②點(diǎn)樣：用最細(xì)注射器針頭分別吸取標(biāo)準(zhǔn)樣品和提取樣品在A、D點(diǎn)和B、C點(diǎn)上點(diǎn)樣，吹干。 ③層析：將濾紙卷成筒狀并固定，放到盛有1 cm深石油醚的密封玻璃瓶中層析。 ④觀察：取出濾紙條，使石油醚充分揮發(fā)后觀察層析帶。 ⑤注意濾紙條預(yù)先干燥處理；點(diǎn)樣時(shí)快速細(xì)致、樣點(diǎn)圓點(diǎn)盡量細(xì)??；濾紙筒的豎直邊緣不能接觸；石油醚易揮發(fā)，注意層析容器要密封。 A．全對(duì) B．四項(xiàng)對(duì) C．三項(xiàng)對(duì) D．二項(xiàng)對(duì) 【解析】　胡蘿卜素的紙層析鑒定過程為：制備濾紙→點(diǎn)樣→層析→觀察。點(diǎn)樣和層析過程最為關(guān)鍵，點(diǎn)樣時(shí)要快速細(xì)致，圓點(diǎn)盡量小，點(diǎn)樣后要吹干。層析過程濾紙筒的豎直邊緣不能接觸；為防止石油醚揮發(fā)，層析容器要密封處理。 【答案】　A 二、非選擇題 9．(xx聊城市重點(diǎn)高中高三檢測(cè))β－胡蘿卜素是聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合委員會(huì)認(rèn)可的無毒、有營(yíng)養(yǎng)的食品添加劑。 β－胡蘿卜素還可以作為禽畜飼料添加劑，提高雞的產(chǎn)蛋率，還可以提高牛的生殖能力。請(qǐng)結(jié)合該資料及胡蘿卜素的提取實(shí)驗(yàn)，回答相關(guān)問題： (1)除題干敘述作用以外，胡蘿卜素還可以治療因缺乏__________而引起的各種疾病，如夜盲癥等。 (2)胡蘿卜素是________色的結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)______，易溶于__________。 (3)在利用萃取法提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)中，萃取劑的選擇十分重要，應(yīng)該選擇具有__________(填“較高”或“較低”)的沸點(diǎn)，并且__________(填“與”或“不與”)水混溶的。萃取的效率主要取決于__________和___________。 (4)下圖為胡蘿卜素的紙層析結(jié)果示意圖， 其中A、B、C、D四點(diǎn)中，屬于萃取樣品的是________。②代表的物質(zhì)是__________。 【解析】　根據(jù)題意和圖示分析可知：(1)夜盲癥是由于缺乏維生素A引起的，胡蘿卜素可以轉(zhuǎn)化成維生素A，用于治療缺乏維生素A引起的各種疾病。(2)胡蘿卜素是橘黃色的結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易溶于有機(jī)溶劑。(3)利用萃取法提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)中，萃取劑應(yīng)該選擇具有較高的沸點(diǎn)，并且不與水混溶的。萃取的效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量，同時(shí)還受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等條件的影響。(4)由圖可知，A、D兩點(diǎn)是標(biāo)樣，B、C兩點(diǎn)是萃取樣品。②代表的物質(zhì)是雜質(zhì)分子。 【答案】　(1)維生素A　(2)橘黃　穩(wěn)定　有機(jī)溶劑　(3)較高　不與　萃取劑的性質(zhì)　萃取劑的用量 (4)B、C　雜質(zhì)分子