桂花精油的提取与成分分析的研究

53○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第四章 植物有效成分的提取 课题研究 自古以来，植物就与人类生活息息相关，植物为人类提供了食 物、药物、建材等。随着对植物认识的不断深入和科学技术的发展， 人们已经从对植物简单的粗加工，发展到提取植物体内的各种有效成 分。例如，从玫瑰花瓣中提取的玫瑰香精，是生产名贵香水的重要原 料；从胡萝卜中提取的胡萝卜素，是食品着色的常用添加剂；从红豆 杉中提取的紫杉醇，是新一代的抗癌药物…… ▲研究MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713558703220_0 1.进行一次社会调查，了解植物色素、芳香油在人们生产生活中 的作用。 2.通过查阅资料，收集提取植物色素、芳香油的常用方法。 3.选择适合的植物材料，从中提取植物色素和芳香油。 ▲总结交流 1.比较几种常用提取方法的适用范围及优缺点。 2.交流研究过程、结果及结论。 第四章 植物有效成分的提取 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○54 第一节 植物色素的提取 生日蛋糕上的温馨祝福使你感动，而多彩的 图案造型更能勾起你强烈的食欲(图 4-1-1)。蛋 糕具有诱人的颜色，是因为在制作时加入了食用 色素，这些色素大多是从植物体内提取出来的。 在自然界中，植物的根、茎、叶、花、果实常 呈现出不同的颜色，这是由于其组织细胞中含有不同的植物色素 (phytochrome，图4-1-2)。根据植物色素的溶解性差异，可分为水 溶性色素和脂溶性色素两大类。 图4-1-2 植物色素的丰富 来源 图4-1-1 色彩鲜艳的蛋糕 水溶性色素一般易溶于水或酒精，不溶于乙醚、氯仿等有机溶 剂，如甜菜红色素、花青素等。 脂溶性色素一般不溶于水，易溶于酒精、乙醚和氯仿等有机溶 剂。常见的脂溶性植物色素有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素、番茄红色 素和辣椒红色素等。 实验室提取植物色素常用的方法是萃取法。这种方法是用溶剂充 分溶解植物材料中的色素后，滤去不溶残渣，经浓缩蒸馏掉溶剂，适 度干燥便得到所需色素。选择溶剂时，要求该溶剂对色素成分的溶解 度要大，对杂质的溶解度要小；溶剂不能与色素成分起化学反应；同 55○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 时溶剂要经济易得，易与色素分离，使用安全。一般情况下，水溶性 色素用水作溶剂，脂溶性色素用有机溶剂作溶剂。 胡萝卜素的提取 胡萝卜块根中因含有大量胡萝卜素(carotene)而呈橙黄色。胡萝 卜素是常用的食用色素，广泛地用作食品、饮料、饲料的添加剂。 材料器具 胡萝卜块根；四氯化碳或醋酸乙酯；研钵、铁架台、圆底烧瓶、 水浴装置、酒精灯、天平、冷凝器、漏斗、定性滤纸、培养皿等。 活动程序 1.材料处理 取新鲜胡萝卜100 g，切成米粒大小的颗粒，置于烘箱中烘干。 用研钵研成胡萝卜干粉备用。 烘干时控制好温度和时间。温度太高、干燥时间太长，会导致 胡萝卜素分解。 2.萃取 把制备好的胡萝卜干粉放入圆底烧瓶中，加入50mL的四氯化 第一节 植物色素的提取 萃取剂的种类 萃取剂有三类：水、亲水性有机溶剂、亲脂 性有机溶剂。 水是使用最广泛的溶剂。 亲水性有机溶剂是指能与水混溶的有机溶剂，如酒精、甲醇、 丙酮等，其中以酒精最常用。酒精的溶解性强，多数亲水性成分 和多数亲脂性成分在酒精中的溶解度都较大，而且酒精毒性小， 价格便宜，来源方便，是最常用的萃取剂。 亲脂性有机溶剂是指不能与水混溶的有机溶剂，如石油醚、氯 仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。这些溶剂的挥发性大，多易燃， 价格较贵，设备要求高。如果植物材料中含有较多水分，用这类溶 剂就很难浸出其有效成分。因此，大量提取原料中的色素时，直接 应用这类溶剂有一定的局限性。 第四章 植物有效成分的提取 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○56 碳或醋酸乙酯。然后将圆底烧瓶置于水浴装置中 并固定在铁架台上，圆底烧瓶上固定冷凝管，形 成萃取和冷凝回流装置(图4-1-3)。用酒精灯缓缓 加热20min左右。移去酒精灯，待圆底烧瓶冷却。 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。 3.过滤 在漏斗中放上定性滤纸，过滤圆底烧瓶中的 萃取液，除去不溶物。 4.浓缩干燥 将滤液用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发掉有机溶 剂，留下浓缩的胡萝卜素提取液。 将提取液倒入培养皿中，放入烘箱烘干。 5.鉴定 用纸层析法鉴定所提取的色素（参考“叶绿体色素的分离”实验， 见必修1）。为了证明提取的是胡萝卜素，可以用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 样品做对照。 标准样品可以在化学试剂商店购买。 结果分析 1.观察并描述提取出来的胡萝卜素粗样的特点。 2.标准样品和萃取样品进行纸层析后，观察比较两条滤纸前沿是 否出现了对应的层析带？颜色有什么区别？为什么？ 提取一种植物色素 辣椒和番茄的果实成熟以后，常呈现出 鲜红色(图 4-1-4)。像胡萝卜素一样，辣椒 红色素和番茄红色素也是常用的食用色素。 活动建议 1.从成熟辣椒中提取辣椒红色素 辣椒红色素易溶于水，也易溶于植物油 和酒精。辣椒红色素色泽鲜艳，具有较强的 着色能力，在pH 3～12时，色调不发生改变， 图4-1-4 辣椒和番茄 图4-1-3 萃取和冷凝管 装置 出 水 口 进 水 口 57○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 而且耐热、耐盐、耐酸、耐金属、耐微生物。 2.从番茄果实中提取番茄红色素 番茄红色素，因最早发现于番茄中而得名。番茄红色素是脂溶性 色素，果实中以果皮部分含量最高。 3.从甜菜块根中提取甜菜红色素 甜菜红色素是从红甜菜(俗称紫菜头)中提取的一种天然红色素， 易溶于水。在酸性和中性条件下呈稳定的紫红色，在碱性条件下变成 黄色，不易被氧化。 在本次探究活动中，需要考虑影响萃取的各种因素。原料颗粒的 大小、紧密程度、含水量，萃取的温度和时间等因素，对萃取效果有 很大的影响。一般说来，原料颗粒越小、水分越少，萃取效果就越好。 在一定范围内，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。但温度过高又会影响某些色素的稳定性。 分析讨论 1.你选定的材料是什么？使用了什么萃取剂？在什么条件下进行 萃取获取的色素最多？ 2.你使用的提取方法与其他同学相同吗？如果不同，谁的方法 好？请说出理由。 研究表明，番茄红色素是一种天然的抗氧化剂，能预防由自由基 引发的疾病，降低患癌机率，延缓人体老化过程。近年来，番茄红色 素逐渐成为国际上抗癌防癌研究中的一个热点。 辣椒红色素、番茄红色素、甜菜红色素等天然色素在食品工业领 域多用于糖果、糕点、罐头、果汁等产品中，是重要的食品添加剂， 同时还被广泛应用于医学、保健、美容等各个领域。 1.用萃取法提取色素时，为什么有的色素选用水 作萃取剂，有的色素选用有机溶剂作萃取剂？ 2.用萃取法提取色素的过程中，影响萃取效果的 主要因素有哪些？ 第一节 植物色素的提取 第四章 植物有效成分的提取 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○58 当你漫步在庭园之中，茂盛 吐蕊的春兰，皎洁幽香的含笑，以 其特有的芬芳使人神清气爽(图4- 2-1)。要使这些芳香物质给人们 的生活增添更多更美的享受，就 需要把它们从植物体中提取出来。 鲜花的芳香气味来自植物内的芳香物质——芳 香油(aromatic oil)。在自然界中，许多植物的组织器官中都含有不同 的芳香油，我们可以根据植物体中所含芳香油的特性，采用不同的方 法，将其提取出来(表4-2-1)。 芳香油具有挥发性。把含有芳香油的花、叶等放入水中加热，水 蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来，形成油水混合物；冷却后， 油水混合物又会重新分成油层和水层，除去水层便得到芳香油，这种 提取方法叫做蒸馏法。著名的法国香水，最初就是通过蒸馏香花获得 的芳香油制成的。玫瑰油、薄荷油、肉桂油、薰衣草油、檀香油等芳 香油，也主要通过蒸馏法获得。 芳香油易溶于有机溶剂，因而人们也常用萃取法提取芳香油。这 种方法需要将新鲜的香花等植物材料浸泡在乙醚、石油醚等低沸点的 有机溶剂中，使芳香油充分溶解，然后蒸去低沸点的溶剂，剩下的就 是芳香油。 第二节 植物芳香油的提取 图4-2-1 含笑 玫瑰油、依兰油、橙花油、金合欢油、 香草油、香叶油、广藿香油、风茅油、薄荷油、薰衣草油 桂皮油、玉桂皮油、樟油、柏木油、檀香油 生姜油、岩兰草油、菖蒲油 橘皮油、杏仁油、茴香油 植物器官芳 香 油 花 幼嫩的茎、叶 树皮、树干 根、地下茎 果实、种子 表4-2-1常见的芳香油及其在植物体内的分布 59○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 橘子、柠檬、甜橙等植物的果皮中，芳香油的含量较多，可以用 机械压力直接榨出，这种提取方法叫做压榨法。 用蒸馏法提取玫瑰油 玫瑰油是从新鲜玫瑰花瓣中提取的天然香精，是生产名贵香水 和化妆品的重要原料(图4-2-2)。玫 瑰精油的价格非常昂贵，有“液体黄 金”之称。 材料器具 新鲜玫瑰花瓣；铁架台、蒸馏装 置、酒精灯、分液漏斗、锥形瓶等。 活动程序 1.浸泡花瓣 取刚采摘的玫瑰花瓣 100 g 左 右，置于蒸馏装置的圆底烧瓶中，加 40℃的蒸馏水 400 mL，浸泡 1 h左 右(图 4-2-3)。 2.加热蒸馏 用酒精灯加热蒸馏，烧瓶中会产 生含有玫瑰油的水蒸气。水蒸气经过 冷凝后，形成乳白色的液体，用锥形瓶收集流出的液体。 蒸馏温度太高、时间太短，玫瑰油的品质就比较差。如果要提高 品质，就需要在较低温度下延长蒸馏的时间。 3.乳浊液的分离 在盛有乳浊液的锥形瓶中加入适量的氯化钠 (向乳化液中加入氯化钠，增加盐的浓度，有利于 水和油分层)，振荡后倒入分液漏斗，静置(图 4- 2-4)。排去下层的水，得到的油层即为初提取的 玫瑰油。 再加入适量无水硫酸钠吸去残留的水，放置过 夜。经过滤除去固体硫酸钠后，就可以得到玫瑰油。 第二节 植物芳香油的提取 图4-2-4 分液漏斗 图4-2-2 玫瑰花可用于 提炼玫瑰精油 图4-2-3 浸泡玫瑰花瓣 第四章 植物有效成分的提取 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○60 结果分析 1.描述提取出来的玫瑰油的特点（香味、色泽等）。 2.测定得到的玫瑰油的体积(或质量)，并计算出油率。 其他植物芳香油的提取 生活中有香味的植物随处可见，它们体内都含有不同种类的芳香油。 活动建议 1.从茉莉花中提取茉莉油 茉莉油具有挥发性，可用蒸馏法提取。 2.从桂花中提取桂花油 桂花油易溶于有机溶剂，可用萃取法提取(图4-2-5)。 选用适合的有机溶剂作为萃取剂，将新采的桂花花瓣置于萃取 剂中浸泡一段时间。再用水浴法加热蒸馏， 除去萃取剂，能得到蜡状提取液。向蜡状提 取液中加入适量酒精，使植物芳香油溶解在 酒精中，滤去无法溶解的蜡质残渣，蒸发掉 酒精，便得到较纯的桂花油。 3.从橘皮中提取橘皮油 将橘皮漂洗干净，处理成适当大小的块 状，并干燥除去水分。 将干燥的果皮进行机械压榨，果皮中的芳香油即被挤压出来，得 到糊状压榨液。压榨装置可以自己设计，自己设计压榨装置时要考虑 容器能够承受的压力范围，防止将容器压破，导致实验失败和发生安 全事故。 用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后将压榨液静置5～7 d， 用吸管将上层的橘皮油分离出来。也可以将压榨液倒入分液漏斗，静 置5～7 d，排去下层的沉淀物及水分，即可得到澄清的橘皮油。 分析讨论 1.在提取芳香油的探究活动中，你选择的是哪一种植物材料？采 用的是什么方法？你能描述所提取的精油有哪些特点吗? 2.请根据你的实验结果，计算出油率。 图4-2-5 桂花 61○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第二节 植物芳香油的提取 植物芳香油的提取及应用有着广阔、诱人的前景。从天然植物提 取的芳香油，广泛地应用于化妆品、饮料和食品制造等方面，并逐步 拓展到其他加香工业领域，如牙膏、香皂、洗涤剂、消毒剂等。 1.试分析在芳香油的提取过程中，影响出油率的 关键因素有哪些？ 2.请填表比较蒸馏法、压榨法和萃取法的不同点。 在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸 馏法和压榨法。 萃取法是利用溶剂溶解植物中的有效成分，把植物中的有效成分 提取出来。这种方法在生产上被广泛地应用于天然色素、芳香油以及 中草药成分的提取。 蒸馏法是利用芳香油的挥发性，在蒸馏过程中产生的水蒸气将挥 发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物 又会重新分成油层和水层，使芳香油得以分离。 压榨法是利用机械压力榨出芳香油等有效成分。 食用色素与健康 五颜六色的糖果、色泽诱人的蛋糕、色彩丰富的饮 料……这些食品加入食用色素后，色彩鲜艳，让人赏心悦目，食欲 大增。我国目前使用的食用色素分为两大类：食用天然色素和食用 合成色素。 蒸馏法 萃取法 压榨法 比较项目 实验原理 方法步骤 适用范围 优点与局限性 第四章 植物有效成分的提取 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○62 食用天然色素主要有红曲色素、辣椒红色素、栀子黄色素、姜黄 色素等，它们都是直接从生物体中提取精制而成的。由于其食用安全， 营养价值高，在食品工业中广泛应用。近年来天然色素应用技术发展 很快，例如，红曲色素用于火腿肠、午餐肉的着色，辣椒红色素用于 饼干喷涂，栀子黄色素用于方便面着色，姜黄色素用于酸奶着色。 食用合成色素是用化学方法从煤焦油中提取合成的。由于其生产 成本低廉、色泽鲜艳、着色力强、使用方便，又可任意调色，是很多 食品的着色剂。但是合成色素没有营养价值，过量地食用还对人体有 害(图4-2-6)。有资料证实，用于人造奶油着色的奶油黄，可能诱发 人和动物发生肝癌；幼儿多动症可能与食用含有橘黄色素的食品饮料 有关。 我国对食品中合成色素的使用量有严格的规定，但是不少食品 中的人工合成色素含量 往往超过国家标准，这 对消费者尤其是儿童的 身体健康危害很大。我 们在选购食品时，要多 为家人的健康着想，尽 量挑选不含合成色素的食品。 图4-2-6 科学家检测食用色 素中的有害成分