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应用化学专业实验学习指导书应用化学教研室2011年3月目 录实验一 无氰酸性光亮镀铜3实验二 塑料化学镀铜 7实验三 茶多酚的提取及其测定10实验四 番茄红素的提取分离及测定16实验五 乳状液的制备和性质20实验六 聚醋酸乙烯乳液的合成24实验七 苯丙乳液的制备和性能测定30实验八 苯甲酸的制备及测定35实验九 增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的合成38实验十 表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵的制备40实验十一 离子交换法制备去离子水43实验十二 气相色谱的定性与定量分析46实验十三 邻苯二甲酸二丁酯的分析51实验十四 羧甲基纤维素（钠）的分析56实验十五 合成洗涤剂的分析61实验十六 苯甲醛乙二醇缩醛的合成67实验十七 香料乙酸苄酯的合成69实验十八 水样中化学耗氧量的测定71实验十九 洗涤剂中的总活性物含量测定73实验二十 小东江河水中铬的分光光度法测定 75实验二十一 洗发香波的配制 78实验二十二 洗洁精的配制 81实验二十三 玫瑰香精的配制 84附 录 86实验一 无氰酸性光亮镀铜一、 实验目的 1.了解无氰酸性硫酸盐光亮镀铜的意义和作用；2.掌握酸性光亮镀铜的配方和工艺。二、实验原理1.意义及作用在镀铜工艺上，目前应用最广泛的是氰化物镀铜。氰化物镀铜的镀层分散能力和覆盖能力良好，结合力强，光亮平整，对工件镀前处理要求较低。但其电解液剧毒，且稳定性较差，其工艺废水必需经过严格的处理后，才能排放，对环境有重大危害，且排污环保费用较大。因此氰化物镀铜技术已受到严格的限制，2002年6月2日，经国务院批准的国家经贸委令，必须淘汰含氰电镀，情节严重者依法追究主管人员责任，其力度之大，前所未有。为了解决目前氰化物镀铜给环境带来的重大压力，许多研究者曾多次并努力研究，试图找出一种能够代替氰化物镀铜的工艺配方。1978年，以秦定兴和张绍恭为主的试验小组研制成功的SP、M、N和P为添加剂的光亮硫酸镀铜工艺，在当时是具有国际国内先进水平的，并不比进口的同类光亮剂样品差。但过了十年左右时间，随着我国改革开放政策的逐渐扩大，以美国安美特公司和日本大和公司的“210”为代表的酸铜光亮剂，大举进军我国市场。其在出光速度、整平性、深镀能力和搞杂质性方面超过了我国的同类光亮剂，而且不需脱膜，操作容易。因而尽管其价格不菲，但许多电镀厂还是喜欢用。“210”在广东的珠江三角洲、浙江的温州和金华等电镀行业发达的地区销量很大。2.电镀原理和应用铜在电位次序表中位于正电性金属之列，因此金属铁表面上的铜镀层属于阴极性镀层，只能起机械保护作用。当表面铜镀层有孔隙或受损伤，裸出基体金属铁时，铜与铁之间构成腐蚀电池，铁先被腐蚀。因此铜镀层存在加速了铁的腐蚀。同时，铜在空气中很快变暗，不能用于装饰性镀层。在某些情况下，镀铜的钢铁件可用来代替铜零件，以节约有色金属铜。镀铜主要用于钢铁零件镀镍、镀铬的底层电镀或中间镀层，这样不但可以减少镀层孔隙，而且可以节约镍的耗用量，通常先镀较厚的铜层，再镀薄镍层。此外，镀铜也用于钢铁件的防止渗碳、印刷电路、塑料电镀等方面。电镀铜电解液种类很多，目前生产中应用的主要有下列4种：硫酸盐酸性镀铜液、氰化物镀铜液、焦磷酸盐镀铜液和HEDP镀铜液。其他还有柠檬酸酒石酸盐镀铜、氨三乙酸盐镀铜、氟硼酸盐镀铜和三乙醇胺镀铜等，这些工艺在生产上应用较少。硫酸盐镀铜有普通酸性硫酸盐镀液和光亮镀液两类。普通酸性硫酸盐镀铜在工业生产上应用已有140多年的历史了。光亮镀液是近期发展起来的工艺沉积速度更快，镀层的韧性亦好，废水处理也比较容易，成本又低，所以在工业上广泛应用。普通镀液成分简单，稳定性好，电流效率高，沉积速度快，但镀液的极化作用不大，分散能力较差，镀层结晶较粗，通常是无光泽的镀层。光亮镀液是在普通镀液中加入某些光亮剂配制成的，在这类镀液中，不但可以获得高整平、全光亮的镀层，而且镀液的分散能力和镀层的结晶组织都有改善。同时电镀的工作电流密度上限提高。本实验采用酸性光亮镀铜。电极反应为： 阴极反应 据研究二价铜离子同时得到两个电子直接还原为金属的可能性不大，较大的可能分为两步还原： Cu 2 + e Cu(慢) Cu + e Cu (快) 反应体系中如果有络合剂，则铜离子应该为络离子放电。阳极反应 铜阳极主要发生如下反应：Cu Cu 2 + 2e有时也会发生不完全氧化， Cu Cu + e (快)可能进一步被氧化为Cu2，也可能被水解形成氧化亚铜(俗称铜粉)： 2Cu+2H2 0 2CuOH + 2H Cu2O（沉淀）+ H20使得阴极镀层粗糙，有时甚至出现海绵状的镀层，影响镀层质量。可加入双氧水氧化亚铜氧化为二价铜，以改善镀层质量。Cl-适量加入镀液中能提高镀层的光亮度和整平性，还能降低镀层的内应力。但其含量过多会使镀层的光亮度明显下降，甚至出现条纹，而且过多的氯离子处理极为困难。 电镀的工作条件： 温度 提高温度可以使用较高的电流密度，可提高镀层的光亮度和整平性，而且韧性亦好。但温度过高，镀层的光亮度和整平性下降电流密度范围缩小，镀件在低电流密度区的镀层呈暗红色。电流密度 它与铜盐含量、镀液温度和搅拌速度等有关。当铜盐含量高，温度高，搅拌速度快时可以使用较高的电流密度。提高电流密度可以加快沉积速度，使镀层的光亮度和整平性提高。但电流密度过高，反而使整平作用下降。一般在24Adm2之间。搅拌 可以提高电流密度上限，减少针孔和毛刺。阳极 若用电解铜作阳极会出现较多的“铜粉”，消耗过多的光亮剂，镀液寿命降低。在这类镀液中要求用磷铜板作阳极，其磷含量有较大的影响，含磷过高时，阳极易钝化，溶解性能差；含磷过少时，则阳极上溶解下来的一价铜多，使“铜粉”增多，光亮剂消耗快，合适的含磷量为0.040.3之间。正常的磷铜阳极在电镀过程中会形成一层棕黑色的膜，这也是其磷含量正常的标志。若黑膜过厚，导致阳极严重钝化，则表明阳极中含磷量偏高。若在电镀过程中，铜阳极表面不能形成棕黑色薄膜，则这种阳极通常是不能使用的。三、仪器与试剂 仪器： 整流机（1台）； 霍尔槽（1）；天平（1）； 烧杯（3）； 布氏漏斗（1）； 空气搅拌机（1）； 量筒（1）； 移液管（若干）； 电热套（1）； 水泵（1） ；霍尔槽试片(1) 试剂：1升电镀液所需要的药品量CuSO4.5H2O (50g); 30%H2O2 (0.25mL); 210(0.25mL); 210-B(0.1mL); 210-MU(1.5mL); 活性炭(0.75g); 浓H2SO4(8mL); HCl(少量)四、实验步骤1.将所需的硫酸铜溶解在所需体积2/3的热去离子水或蒸馏水中，冷却后加入0.25mL的30%双氧水，搅拌0.5 h1h，然后加入0.75g活性炭，继续搅拌1h。静置一段时间，过滤。2.搅拌下，慢慢加入所需量的化学纯浓硫酸（稀释后加入）。冷却后，边搅拌边加入所需光亮剂210A，210B和210MU，待完全混合或溶解后，加入少量HCl，并加入蒸馏水至所需体积。3.对镀件进行镀前处理：先用沙纸打磨，然后用洗涤剂溶液除油，再用稀盐酸除锈。4.将配好的电镀液倒进霍尔槽中，把铜阳极放于槽中后接通电源，开动搅拌空气搅拌机，经过处理后的镀件夹在阴极，放入霍尔槽中立即记时。3min10min后，关掉电源，取出镀件，立即用水冲洗。放于干燥处。五、思考题1. 什么叫无氰电镀铜？2. 霍尔槽的主要作用是什么？3. 在实验中应如何预防化学置换铜的产生？4. 电镀液中加入H2O2的作用是什么？5. 如何选择阳极材料？六、注意事项1. 必须认真打磨好镀件，使其光亮和平整；2. 硫酸铜的配制最好静置过夜后过滤；3. 在镀件放入电镀槽以前，应开启整流机电源，使其处于待镀状态， 以避免出现化学置换铜，预防疏松的镀层。七、参考文献1曾华梁.电镀工艺手册M.机械工业出版社，1989年.2张允诚.电镀手册M.国防工业出版社，1997年 3 陈亚.现代实用电镀技术M.国防工业出版社，2003年4杨锡玉.铜阳极对酸性镀铜的影响J.大连铁道学院学报, 1994(1)、实验二 塑料化学镀铜一、 实验目的1.了解塑料电镀铜的基本原理；2.掌握塑料电镀铜的工艺过程；3.掌握配方条件对镀层质量的影响。二、 实验原理我们知道，绝大部分塑料都是绝缘体，不能在塑料上进行电镀；若要电镀，必须对塑料制件的表面进行金属化处理即在不通电的情况下给塑料制件表面涂上一层导电的金属薄膜，使其具有一定的导电能力，然后再进行电镀。塑料制件金属化的方法很多，如真空镀膜、金属喷镀，阴极溅射、化学沉淀等。这些方法中比较行之有效的是化学沉淀法，因而它在化学工业生产中得到广泛应用。利用化学沉积法进行塑料化学镀的现行工艺通常由下列各步组成：塑料制件的准备除油粗化敏化活化化学镀。以下是各步骤的详细说明。1.除油塑料制件表面除油目的在于使表面能很快地被水浸润，为化学粗化做好准备。除油的方法又有有机溶剂除油、碱性化学除油和酸性化学除油等，我们采用常用的碱性化学除油法。2.粗化塑料作粗化处理目的在于在塑料表面造成凹坑、微孔等均匀的微观粗糙状况，以保证金属镀层与塑料表面具有较好的结合力。粗化的方法有两种：即机械粗化和化学粗化。由于机械粗化有一定的局限性而很少使用，通常都采用化学粗化。例如对ABS塑料，化学粗化处理一般用硫酸和铬酸的混合溶液来侵蚀，使塑料表面的丁二烯珠状体溶解，留下凹坑，形成微观粗糙，同时还增加了表面积，通过红外光谱检测，还发现化学粗化过的表面存在着活性基团如COOH，CHO，OH等，这些基团的存在也会增加镀层与基体的结合力。3.敏化敏化就是在经粗化后的塑料表面上吸附上一层容易被还原的物质，以便在下一道活化处理时通过还原反应，使塑料表面附着一层金属薄层。最常用的敏化剂是氯化亚锡，现在认为敏化过程的机理是当塑料制品经敏化处理后，表面吸附了一层敏化液，再放入水洗槽中时，由于清洗水的pH值高于敏化液而使二价锡发生水解作用。是一种微溶于水的凝胶状物质，会沉积在塑料表面，形成一层几十埃到几千埃的凝胶物质。4.活化活化处理就是在塑料工件上产生一层具有催化活性的贵金属，如金、银、钯等，以便加速后面要进行的化学沉积速度。活化好坏决定化学镀的成败。活化的原理是让敏化处理时塑料表面吸附的还原剂从活化液中还原出一层贵金属来。最常用的活化液是硝酸银型的。当敏化过的工件浸入硝酸银溶液中时，发生反应如下：Sn2+ + 2Ag+ Sn4+ + 2Ag5.化学镀铜化学镀是利用化学还原的方法在工件表面催化膜上沉积一层金属，使原来不导电的塑料表面沉积薄薄的一层导电的铜或镍层，便于随后进行电镀各种金属。化学镀是塑料电镀前处理的一道关键工序，切不可疏忽大意。常用的化学镀的原理是：在硫酸铜溶解中加入碱，生成氢氧化铜：当溶液中同时存在酒石酸钾钠时，则会生成酒石酸铜络合物：在溶液中加入甲醛后，铜的络合物被还原分解生成氧化亚铜： 然后工件上的催化银膜进一步使氧化亚铜或络离子中的2价铜离子直接还原为铜。逐步形成覆盖工件表面的铜层：当塑料表面形成一层有一定厚度的紧密的化学镀金属层后，就可以像金属电镀一样，在它们上面进行常规的电镀处理了。由上述讨论可见，塑料化学镀的工艺过程是比较复杂的，而且每一步处理的好坏都影响镀层的质量，在实验中每一步都必须严格按规定的工艺条件操作。最后还要说明的是，不是所有的塑料都能进行化学镀，目前可镀的有ABS、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚苯乙烯、聚乙烯等。最常用的的是ABS。三、 仪器与试剂仪器: 烧杯、玻璃棒、镊子、电热套等；试剂：有机除油液（实验室没有充足的药品可配制化学除油液）；化学粗化液：重铬酸钾12g；硫酸28mL；Al3+10mg。暗红色溶液敏化液：氯化亚锡1.0g；盐酸5mL；锡粒几颗。白色固体悬浮液活化液：硝酸银1.5g；氨水0.7mL(1滴)灰色固体悬浮液化学镀铜液：酒石酸钾钠4.3g；氢氧化钠1.0g；硫酸铜1.0g；甲醛10mL（化学镀前临时加入）蓝色溶液ABS塑料制品(纽扣)若干。四、 实验内容1.配制上述各溶液100mL。2.取ABS塑料制品（镀件），放在除油液中浸泡35分钟；3.取出镀件洗净后，放入70的粗化液中粗化70分钟；4.用水洗净镀件，不挂水珠（说明粗化效果良好），放入常温的敏化液中敏化5分钟；5.取出镀件后，用热水洗10分钟以上，洗净后放入活化液中在室温活化10分钟；6.活化后的镀件，立即放入镀液中化学镀，2分钟左右，取出冲洗干净，自然干燥保存。五、 思考题1.化学镀与电镀的主要区别是什么？2.化学镀中粗化和敏化的作用是什么？3.化学镀中甲醛的作用是什么？六、 注意事项1.每一步完成后必须用去离子水漂洗干净，以免将污物带入下一步的溶液中而影响质量。2.粗化开始以后的各步中，必须不断翻动工件并搅拌溶液才能得到好的结果。3.除油和粗化步骤决定了镀层的结合性，如果处理效果不理想，铜层就很难吸附于镀件表面。敏化和活化步骤决定了银层能否均匀分布于镀件表面，如果敏化和活化不彻底，镀件表面就很难得到均匀的铜层。七、参考文献1 强亮生, 王慎敏.精细化工综合实验M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004年 2 曾华梁.电镀工艺手册M.机械工业出版社，1989年.实验三 茶多酚的提取及其测定一 、实验目的1.熟悉茶多酚的性质和用途；2.掌握茶多酚的提取和纯化方法；3.掌握茶多酚含量测定方法；4.根据文献和参考实验，拟定数个提取、纯化方案进行实验。二、实验原理.主要性质和用途茶叶中一般含有2030的多酚类化合物，约30余种，大致可分为六类：黄烷醇类，4-羟基黄烷醇类，花色甘类，黄酮类，黄酮醇类和酚酸类。其中以黄烷醇类为主，占茶多酚总量的60%-80%，主要为儿茶素类物质，有左旋-表儿茶素（L-Epicatechin;L-EC）、左旋-表没食子儿茶素（L-Epigallocatechin;L-EGC）、左旋-表儿茶素没食子酸酯（L-Epicatechin Galllate; L-ECG）、左旋-表没食子儿茶素没食子酸酯（L-Epigallocatechin Galllate; L-EGCG），其结构式分别为： 左旋表儿茶素（LEC） 左旋表没食子儿茶素（LEGC） 左旋表儿茶素没食子酸酯（LECG） 左旋表没食子儿茶素没食子酸酯（LEGCG）其水抽提混合物称茶多酚。茶多酚在茶树新梢中含量最高，一般茶树新梢中多酚类各组分的含量见表1。茶多酚大多有完好的结晶形状，儿茶素无色，黄酮类则显黄色，涩，具收敛性。由于含有较多的酚性羟基，极易发生氧化聚合反应，氧化后色泽向红褐转化，因而产品常呈现黄红色。在儿茶素结构中，尤其B环上邻位或连位羟基更易发生氧化，也可发生非酶促氧化。茶多酚在pH值偏酸性时较稳定，当pH7时氧化变色加快，呈红褐色。茶多酚易溶于水、甲醇、乙醇、冰醋酸、乙酸乙酯等溶剂，但不溶于苯、氯仿、石油醚等溶剂。茶多酚具有一定的络合能力，与金属盐类如Ca2+、A13+等均能络合，在碱性条件下可与之生成不溶水的沉淀。与Fe2+结合呈蓝紫色。目前对茶多酚的药理作用研究较多，主要药理作用有：广泛地消除体内的自由基、抗衰老、抗辐射、抑癌、抗菌、杀菌、防爱滋病。茶多酚中的抗氧化活性物质主要为2-邻苯酚基苯胼吡喃衍生物，因其结构中所含的酚羟基参与油脂的自动氧化链锁反应，向反应所表1 茶树新梢中的多酚类组成及含量名 称含量(干重)(一)表儿茶素(一)表儿茶素没食子酸脂(一)表没食子儿茶素(一)表没食子儿茶素没食子酸酯其他儿茶素黄酮醇及其苷类羟基4黄烷醇(花白素)酚酸及缩酚酸133636913l234235酚性物质总量30产生的油脂本体自由基供氧，以中止氧化反应，从而达到延缓油脂酸败，延长保存期的目的。当其浓度相等时抗氧化能力依次为： L-EGCGL-ECGL-EGCL-EC这表明儿茶素的抗氧化能力是随着分子结构中的酚羟基数目增多而增强的。据报道茶多酚的抗氧化能力为维生素E的十倍以上，而且与维生素E抗坏血酸和其他有机酸复合使用时具有协同作用。.提取原理和方法茶多酚可以从绿茶、红茶、乌龙茶等中提取。但通常以碎茶叶或茶叶末为原料，绿茶中茶多酚含量最高，约占其干重的15%25%。红茶因在制茶的发酵过程中相当部分的茶多酚已被氧化，茶多酚的含量较低，一般约占干重的6%。因此，一般以采用绿茶叶末为原料提取茶多分。 从茶叶中提取茶多酚根据生产工艺的不同，获得的产品含量水平不一样，故有粗品、精品与中档品之分。粗品多酚含量3050，精品多酚含量大于90，含量位于两者之间为中档品。提取工艺已成熟化，产品可广泛应用于医疗、保健、日用化工及食品等领域。提取方法有多种，常用的有沉淀萃取法、萃取法和树脂吸附法三种。(1) 沉淀萃取法 茶多酚能与Zn2+、Ca2+、A13+、Ba2+、Hg2+、b2+等金属离子产生络合沉淀。由于Zn2+、Ca2+、A13+毒性较小，可用于茶多酚的生产。各种金属离子的沉淀最低pH值并不样，见表2。表2 不同沉淀剂的提取率和最低PH值沉淀剂Al3+Zn2+Fe3+Mg2+Ba2+Ca2+最低p H值提取率5.110.55.610.46.68.87.18.17.67.48.57.0在高于最低pH值时，沉淀容易产生。经静置或离心分离后，将沉淀用酸转溶。最后用醋酸乙酯萃取，浓缩干燥后，可获得精品茶多酚，其工艺流程为： 茶叶原料浸提过滤沉淀转溶萃取浓缩干燥多酚产品 具体要求如下：浸提：将茶叶用812倍沸水常压下浸泡0.51h。单机操作时需重复两次，第2次水量可减少。过滤：采用板框压滤或滤网过滤，也可用离心机离心去渣。沉淀：在浸提液中加入0.51CaCl2、ZnCl2或A1C13，当沉淀剂为CaCl2时，用弱碱如1mol/L NaHC03或氨水凋pH值至910，则有沉淀生成。静置或离心保留沉淀。转溶：沉淀用6mol/L HCl溶解，多酚则被溶出。萃取：用醋酸乙酯萃取多次，合并萃取液。浓缩：将醋酸乙酯回收，因其沸点为77.1，可常压或减压回收。干燥：真空干燥2h，可获得茶多酚含量90以上的晶状粉末。 本法由于咖啡碱及其他杂质较少被沉淀下来，故而产品较纯。如需进一步降低产品中咖啡因含量，可加入活性炭与硅藻土的混合物(11)进行吸附。产品得率根据沉淀剂而异，大多为410。Ca2+沉淀时，由于需碱化处理，多酚极易氧化变色，因而产品外观色泽红褐色；但用A13+，则较好。本法应注意：CaCl2或AlCl3用量、茶汤pH值及醋酸乙酯相的pH值均不可过高，沉淀时间不可过长。否则，得率低，色泽深。(2)萃取法 利用多酚及其他成分在溶剂和水的分配系数的差异，分别用不同溶剂抽提，回收溶剂后干燥，可得不同含量多酚产品。其萃取流程为：茶叶原料浸提过滤滤液浓缩干燥粗品 单萃取浓缩干燥中档品 脱咖啡因 双萃取浓缩千燥精品具体要求如下： 浸提：同沉淀萃取法。在生产茶多酚粗品时，可用3080含水乙醇或甲醇提取，这样可提高产品多酚含量及得率。单萃取，双萃取：前者直接采用乙酸乙酯萃取，后者先用氯仿或二氯甲烷萃取咖啡碱，再用乙酸乙酯萃取茶多酚。 脱咖啡因：有多种方法如清水洗脱、酸溶液洗脱、氯仿洗脱等。一般为等体积用量，分多次洗涤。 干燥：粗品干燥采用喷雾干燥，中档品和精品可采用真空干燥或喷雾干燥。 其他步骤类同沉淀萃取法。 本法获得茶多酚色泽浅黄色，真空干燥产品则为晶状粉末，粗品得率较高，可达2030；中档品则为810；精晶较低，为46。产品相比于沉淀萃取法，儿茶素含量较高，是其1.52倍，且操作简单，得率也较高。但产品所用的有机试剂易挥发，消耗较大，需要设备密封性能好，因而投资也较大。由于茶多酚产品比重小，极易吸湿氧化，所以需注意产品的密封包装，同时运转周期不可过长，以减少茶多酚的氧化。(3)树脂法 某些树脂对茶多酚有一定的吸附作用，吸附能力见表3。利用具选择吸附性、可将茶多酚吸附到树脂上，然后用溶剂洗脱，浓缩干燥，可获得不同含量的茶多酚产品。离子交换树脂是利用离子电荷作用交换茶多酚，但吸附的茶多酚很难解吸，对阴离子交换树脂710、703、709、D290等的测试表明，吸附率可达71.997.8，但无论用乙醇、酸性乙醇或碱性乙醇，对茶多酚的最高解吸率只有10.48。因而较多的采用吸附树脂，利用吸附力和分子筛作用分离茶多酚。表3 树脂对茶多酚的吸附作用树脂种类静态吸附量(mgg)多酚含量动态吸附百分率解吸百分率% 922 923 XAD7 DA201 69.9 71.6 53.7 47.O 60.3 58.3 70.1 47.3 94.95 93.50 90.52 76.73 93.04 92.58 91.79 91.55其工艺流程为：茶叶原料浸提过滤 浓缩干燥产品 树脂前处理吸附水洗洗脱过滤树脂再生 具体要求如下： 茶汤滤液制备同沉淀萃取法。 树脂前处理：树脂首先要进行活化处理，只有活化的树脂才有较高的吸附和交换力。吸附树脂用蒸馏水或NaCl溶液浸泡后，用HCl、NaOH和乙醇洗涤至无色。 吸附：可分动态和静态两种。前者将树脂装在空心柱容器中，一边进料，一边出料，待吸附充分后，再转移并联容器；而后者则将树脂和茶汤放在一起浸泡，待吸附平衡后再淋洗。 水洗：将充分吸附的树脂用清水漂洗，以除去表面的杂质。 溶剂洗脱：根据树脂的性质，采用不同的溶剂。一般采用含水乙醇进行洗脱。 树脂再生：洗脱后的树脂，再同树脂前处理一样处理，便可以再生，循环使用。 本法可获得茶多酚含量5070的产品，视树脂种类而异。方法简便，但树脂的前处理和再生较繁琐，时间长，因而用者并不太多。此法关键注意树脂的交换量、洗脱能力、吸附条件及再生条件等。三、仪器与试剂分析天平：感量0.0001g；721型分光光度计；离心机；真空干燥箱；PHS-2型酸度计；电力搅拌器；电热套；冷凝管；分液漏斗；三口瓶(250mL)；温度计等。乙醇、氯化铝、盐酸（6mol/L）、碳酸氢钠、乙酸乙酯。酒石酸亚铁溶液 称取1g(准确至0.0001g)硫酸亚铁(GB66477)和5g(准确至0.0001g)酒石酸钾钠(GBl28881)，用水溶解并定容至1L(溶液应避光，低温保存，有效期一个月)。pH7.5磷酸盐缓冲液 115mol/L磷酸氢二钠：称取23.876g十二水磷酸氢二钠，加水溶解后定容至1L。115mol/L磷酸二氢钾；称取9.078g磷酸二氢钾加水溶解后定容至1L。取上述115mol/L的磷酸氢二钠溶液85mL和l15mol/L的磷酸二氢钾溶液15mL混合均匀。四、实验内容1.茶多酚的提取 先将茶叶粉碎，称取10g茶末置于三口瓶中加入pH2的70%乙醇100mL，搅拌，80恒温提取40min，抽滤得茶叶提取液（若用丙酮或丙酮水溶液结果如何？工艺条件如何确定）。2 茶多酚的纯化 将提取液浓缩至原体积的一半，以NaHCO3溶液（浓度为0.1 mol/L0.5mol/L）调pH至5.1后逐渐加入AlCl3(0.5%1%)溶液，搅匀，直至不再产生沉淀，静止沉降（或离心沉降），在所得沉淀中加6 mol/L HCl充分溶解后加乙酸乙酯萃取，减压浓缩萃取液，再真空干燥得产品，称重计算产率。3 茶多酚测定(UDC 66395：54306 GB 8313一87)本标准适用于茶叶中茶多酚含量的测定。 在茶叶水浸出物中与亚铁离子产生络合反应的酚性化合物，均称茶多酚。 茶叶中多酚类物质能与亚铁离子形成紫蓝色络合物。用分光光度法测定其含量。 准确吸取试液lmL（0.1000g左右产品配成500mL水溶液），注入25mL的容量瓶中，加水4mL和酒石酸亚铁溶液5mL充分混合，再加pH7.5的缓冲液至刻度，用10mm比色杯，在波长540nm处，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度(A)。 结果计算 茶多酚含量(mg/100mL)A3.913100式中 A一试样的吸光度 3.913一用10mm比色杯，当吸光度等于1.0时，每毫升试样中含茶多酚相当于3.913mg 重复性 同一样品的两次测定值之差，每100g试样不得超过0.5g。五、思考题1. 茶叶中主要有哪几类多酚化合物？2. 茶多酚的主要药理作用有哪些？3. 试述提取茶多酚的三种常用方法，比较其优缺点。六、参考文献1白坤元茶叶加工M北京：化工出版社，20012严鸿德,汪东风,王泽农等茶叶深加工技术M北京：中国轻工出版社，19983李炎食品添加剂制备工艺M广州：广东科技出版社，20014王凤芳，蔡云升茶叶中天然抗氧剂提取工艺的研究J食品工业，1995. 实验四 番茄红素的提取分离及测定一、 实验目的1.熟悉番茄红素的性质和用途；2.掌握番茄红素的提取、纯化方法；3.掌握番茄红素的含量测定方法；4.根据文献和参考实验拟定数个提取、纯化方案进行实验。二、实验原理1.主要性质和用途番茄红素属胡萝卜素（lycopene），分子量为536.85，分子式为C40H56，分子结构式含11个共轭双键和2个非共轭双键。绝大多数来源于天然植物中的番茄红素都是反式构型，此结构最稳定，但人体血清中的番茄红素（含量为0.21.0mol/L）则主要以顺式构型存在，反式占41%。番茄红素不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯、油脂等，色泽红色，熔点174，在472nm处有强吸收峰，当分子从反构变为顺构时，颜色变浅，熔点变低，消光系数减少，吸收峰发生偏移，没有维生素A的生理活性，光、热、酸、碱、氧化、表面活性剂可促进变质，尤其是对光十分敏感，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+等影响不大，但Fe3+、Cu2+极易引起番茄红素的降解。分布于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、胡椒果、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、葡萄柚、草莓、柑橘等的果实和胡萝卜的根部，人们的摄入量主要来自番茄（80%以上）。番茄红素也广泛存在于人体的各种器官和组织中，主要分布在人的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、结肠、肺，其中血液、肾上腺、睾丸、肝脏中含量较高。番茄红素有很强的消除自由基能力和较高的抗氧化能力，具有细胞间信息感应和细胞生长调控等生化作用，能预防肺癌、胃癌、前列腺癌、胰腺癌、结肠癌、食道癌、口腔癌和子宫癌等。国外番茄制品除传统的番茄酱(Tomato sauce)，番茄汁(Tomato juice)外，现在向功能性生物制品发展，番茄红素主要被运用于如下几个方面。(1) 用于防止紫外线灼伤保护皮肤的产品上，典型的产品有LYC-O-MATO Sunscreen factor8125ml(主要成分为Lycopene、VA、VE，澳大利亚)。 (2) 用于预防前列腺产品上，典型产品有Lycosoy Postrate Protector(60粒胶囊，美国) (3) 用于番茄红素功能性产品，典型的产品Unique Lycopene(60粒胶囊， 10Mg，售价：29.95美元) (4) 用于类胡萝卜素复合产品，主要与、胡萝卜素、叶黄素合用于功能食品。2.提取方法目前，世界上番茄红素的开发生产主要是从植物中提取，主要有直接粉碎法、萃取法、超临界流体萃取法、酶反应法，还有化学合成法，以色列、日本、俄罗斯等国家以及罗氏、巴斯夫等跨国公司在此方面占有领先地位。国外比较典型的生产厂家有以色列的Lycorde Natural Products Industries Ltd，总部在以色列Negev Destert City of Beer Shera，该公司组织由遗传、农业、工程等多学科专家组成的研究小组，通过杂交育种选育了一种番茄红素含量很高的番茄品种Lycopene Rich Tomato(LRT)，其含量是其它番茄品种的45倍，并以此为原料采用一种非化学的比较传统的方法生产番茄提取物(Tomato extract)，产品的商标为LYC-O-MATO。目前这种产品已经被多家生产营养补充剂的公司采用，如Twin Labs,Weider Nutrition Group,Solgar,Jarrow and General Nutrition Centers日本也有一种商品番茄红素，番茄红素含量为（50.25），为红褐色液体。我国的番茄红素研究处于起步阶段，与国外相比差距还很大，目前国内番茄红素的研究有直接粉碎法、浸提、酶反应和超临界CO2流体萃取，但尚没有真正意义上的番茄红素产品。目前对番茄红素提取物的商业品质通常要求番茄红素含量3。三、 仪器与试剂分析天平：感量0.0001g；721型分光光度仪；离心机；真空干燥箱；PHS-2型酸度计；电力搅拌器；电热套；冷凝管；布氏漏斗；三口瓶；温度计；层析柱（d=10mm，h=400mm）等。丙酮、氧化铝（100200目）、硅藻土、盐酸（6mol/L）、正己烷。四、 实验内容工艺路线： 500g鲜番茄搅烂烘干（65）丙酮提取提取液浓缩加硅藻土搅匀水浴蒸干柱层析产品1. 番茄预处理 将新鲜番茄(市售)洗净、放入冰箱中-10-15冷冻24小时，待番茄冻实后，取出放在室温中使之融化。融化后，大量水分便可以通过番茄皮渗出。除去渗出的水分，将融化的番茄捣碎成泥，平铺于瓷盘中，放入电热鼓风干燥箱中干燥（65），为防止番茄浆粘在盆子上，同时也为减少干燥时间，在干燥过程中隔二至三小时对盘中的番茄泥进行一次搅拌。待水分已基本除去，取出已干燥的番茄泥，切成小块，用高速粉碎机粉碎成番茄粉末，将粉末存于带磨口塞的三角瓶中，为防止番茄粉末吸水变潮、结块，将盛番茄粉末的三角瓶放入干燥器中，待用。2 .吸附剂氧化铝的活化将吸附用氧化铝(100-200目) 用0.5molL的NaOH溶液浸渍2小时，再用蒸馏水洗涤至中性为止，然后用0.5molL的HCl溶液浸渍2小时，再用蒸馏水洗涤至中性为止，置于烘箱，120烘4小时。3. 番茄红素的提取 将番茄粉末置于三口瓶加200mL丙酮（调pH为6），在45搅拌回流提取3小时，再将提取液离心沉降20min，上层液体用布氏漏斗抽滤，滤液浓缩至30mL左右。4. 番茄提取物的柱层析纯化 将氧化铝干法装柱，加入丙酮到吸附剂界面。把浓缩液和25g硅藻土搅匀，在水浴上蒸干，加到已装好吸附剂的层析柱中，铺一层脱脂棉花，在层析柱中加入正己烷，下端流出速度为2滴/秒，色层逐渐向下移动，同时逐渐出现淡黄、黄、粉红、红色谱段，当红色谱段靠近柱底时，改用丙酮洗脱，洗至红色消失。红色洗脱液浓缩至干即得产品。5. 吸附剂的再生 将吸附了番茄红素及其他色素的吸附剂利用丙酮冲洗30分钟，直至吸附剂呈白色，再用0.5molL的NaOH溶液洗涤1小时，再用蒸馏水洗涤至中性为止，然后用0.5molL的HCL溶液洗涤1小时，再用蒸馏水洗涤至中性为止，便可重复利用。6. 番茄提取物的吸收曲线 取少量提取液和柱层析纯化液在721可见光分光光度计上测定380nm600nm吸收曲线，确定吸收峰和最大吸收峰。7. 番茄红素的测定 对粗提液的测定采用吸光度法，用取液器从粗提液中取lmL，加入到10mL棕色容量瓶中，用浸取溶剂定容。用721可见分光光度计测定472nm波长下溶液的吸光值(用浸提溶剂作参比，比色皿厚度为lcm)。用标准样品作标准曲线可得提取物的番茄红素的含量。对得到的番茄红素产品采用高效液相色谱法，将所得样品用1mL色谱纯二氯甲烷、乙腈、甲醇(454510)混合液溶解，在C-18反相硅胶柱(Zabas ExtentC18柱：4.6250mm)进行恒速洗脱。进样量20uL，流速控制在0.6mLmin，流动相为甲醇、二氯甲烷、乙腈(454510)的混合液。进样量：20uL，检测波长为472nm，总洗脱时间为35分钟。番茄红素含量通过外标法计算，以所购番茄红素纯品(Sigma公司出品，90%95%，1400元/mg)为标准品。五、思考题1. 番茄红素的分子结构上有哪些特点？2. 番茄红素主要分布在哪些水果中？有哪些主要的药理作用？3. 番茄红素的提取应注意哪些事项？六、参考文献1 郑辉杰番茄红素的提取开发研究D石家庄：河北工业大学，20022 王学武天然番茄红素的提取工艺及稳定性研究D长沙：湖南农业大学，2002实验五 乳状液的制备和性质 一、目的要求 1了解乳状液形成的基本原理； 2掌握乳状液的制备及鉴别性质的方法。 二、实验原理 乳状液是一种或两种液体（严格地说应是液体或液晶），以细小的液珠，分散在与其不相混溶的液体中所形成的多相分散体系。形成液珠的一相称为分散相，另一相称为分散介质。组分最简单的乳状液包含两种液体，一种液体是水或水溶液：另一种液体是基本不溶于水的有机液体，如苯，四氯化碳、石油醚等，这些物质统称为“油”。若油为分散相而水为分散介质，这种乳状液称为“水包油”型，以OW表示；例如牛奶就是奶油分散在水中形成的OW乳状液；反之，若水为分散相而油为分散介质，这种乳状液称为“油包水”型，以符号WO表示之。如原油就是细小水珠分散在油中形成WO乳状液。 将两种不互溶的液体放在一起，用力振荡即可得到乳状液。但是这种乳状液极不稳定，迅速分为油水两相。要得到稳定的乳状液，必须加入第三种物质乳化剂。用作乳化剂的物质有天然物质如蛋白质，合成表面活性剂如脂肪酸皂类以及固体粉末如粘土等。经过研究认为：乳化剂能稳定乳状液的主要因素是在油水界面上形成了具有一定强度的界面膜。当然，表面活性剂吸附于界面，使界面张力降低，也是使乳状液稳定的因素之一。 乳化剂不仅是形成稳定的乳状液必不可少的组分，而且还可以决定乳状液的类型。例如用脂肪酸钠盐为乳化剂。则生成OW型的乳状液；若用脂肪酸钙盐为乳化剂，则生成WO型的乳状液。这主要与乳化剂的分子结构有关。由此得出了 “楔形”理论，其示意图如11所示。此外如乳化剂的亲水性，乳化器材料的性质等，均对乳状液类型有影响。 一般确定乳状液类型的方法，有下列三种：1稀释法：将水加入乳状液中，若水与分散介质互溶，则乳状液是OW型。若水与分散介质不互溶，出现分层现象，则乳状液是WO型。 2染色法：将油溶性染料苏丹加到乳状液中，若分散相呈红色，则乳状液是OW型。若分散介质呈现红色，则乳状液是WO型。另外，也可以用水溶性染料，如次甲基蓝进行实验。但结果与上述相反，即当分散相呈现蓝色时为WO型，若分散介质呈现蓝色则为OW型。3电导率法：水和水溶液的电导率，一般大于油溶性溶剂的电导率。因此OW型乳状液的电导率，也大于WO型乳状液的电导率。所以根据电导率的大小，可以确定乳状液的类型。图11乳化剂对乳状液类型的影响（a）钠皂为乳化剂；（b）钙皂为乳化剂 当加入某种物质后，乳状液可以由一种类型转变为另一种类型，这种现象称为乳状液的“转相。例如在以钠皂为乳化剂的OW乳状液中，加入钙盐，则可以转化为WO型乳状液。 在日常生活及生产过程中，我们希望得到稳定的乳状液，但在某些情况下，却要使乳状液破坏，即破乳。例如原油是WO乳状液。这种含水的原油不仅质量不好，还会严重腐蚀设备，因此必须破乳以提高原油质量及有利于生产。 常用的破乳方法，有下列几种： 1顶替法：在乳状液中加入一种表面活性较大，但所形成的界面膜强度不大的物质（如戊醇)。由于它的表面活性大，吸附力强，可将原来的乳化剂顶替下来。可是它又不能形成一定强度的界面膜，所以乳状液的稳定性降低以达到破乳的目的。 2化学破坏法：当用脂肪酸皂作为乳化剂时，往乳状液中加入无机酸，皂类与酸反应生成了脂肪酸。因为脂肪酸不易溶于水而析出，失去了乳化作用，这也可以破乳。 3高压电法：在高压电场的作用下，使原油中的水分子定向互相吸引，水滴加大，从而达到破乳的目的。 根据大量实验证明，乳状液的形成分为两步。首先是在剧烈振荡或搅拌下，油相和水相互相混合，各相逐渐成为细小的液滴，分散到另一相中，然后其中的一相再合并为分散介质，而形成乳状液。因此在制备乳状液时，必须注意掌握振荡和搅拌时间，长时间的连续振荡和搅拌，不一定能达到预期的效果。最好采用间歇振荡的方法，比较有效。 本实验主要是用油酸钠、油酸钙、失水山梨醇单油酸酯(商品名称为Span)、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(商品名称为Tween)等表面活性剂，作为乳化剂进行实验。三、仪器药品 DDS1lA型电导率仪 1台； 光学显微镜 1台； 磨口锥形瓶(100mL)4只； 磨口锥形瓶(200mL)1只； 烧杯 (50mL)1只； 量筒(10mL)1只； 量筒(50mL)1只； 滴定管(25mL)1支； 试管 5支； 滴管若干； 2油酸钠水溶液；0.2油酸钙苯溶液; 0.2Tween80水溶液； 2Span80苯溶液;1苏丹苯溶液；0.5次甲基蓝水溶液； 0.025molL1CaCl2溶液；苯(AR)：冰醋酸(AR)；戊醇(AR)。四、实验内容 1.乳状液的制备 (1)取2的油酸钠溶液20mL置于200mL磨口锥形瓶中，加入2mL苯，激烈振荡半分钟，再加入2mL苯，再激烈振荡半分钟，直至加苯总量为20mL为止，仔细观察每次加苯及振荡后的现象，塞紧锥形瓶，备用。此为乳状液I。 (2)取0.2的油酸钙苯溶液14mL置于100mL磨口锥形瓶中，每次加入1mL水，激烈振荡半分钟，直至加入6mL水为止，塞紧锥形瓶，备用。此为乳状液。 (3)取0.2的Tween80溶液10mL置于100mL磨口锥形瓶中，每次加入1mL苯，激烈振荡半分钟，直至加入10mL苯为止，塞紧锥形瓶，备用。此为乳状液。 (4) 取6mL水于100mL的锥形瓶中，将0.2的Span一80苯溶液14mL（预先配制于100mL磨口锥形瓶中）逐步加入其中，此为乳状液。 2.乳状液类型的鉴别(1)稀释法：取试管一支，装入一半体积的水，用玻璃棒蘸取乳状液I少许于水中，轻轻搅拌，观察有什么现象，并记录之。 (2)染色法：取2mL乳