植物色素的提取实验论文.doc

有机化学综合实验植物色素的提取 姓 名：班 级：学 号：指导教师：2010年6月29日植物色素的提取摘要脂溶性色素主要是叶绿素、叶黄素与胡萝卜素，三者常共存。此外尚有藏红花素、辣椒红素等。除叶绿素外，多为四萜衍生物。这类色素不溶于水。难溶于甲醇，易溶于高浓度乙醇、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。胡萝卜素在乙醇中也不溶。叶绿素等在制备中草药制剂或提取其他有效成分时常须作为杂质去除，以使药物纯化，中草药（特别是叶类、全草类）的乙醇提取液中含有多量叶绿素、可在浓缩液中加水使之沉出，也可通过氧化铝、碳酸钙等吸附剂而除去。叶绿素本身有抑菌作用，可制备成消炎的药物。水溶性色素主要为花色甙类，又称花青素，普遍存在于花中。溶于水及乙醇，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，遇醋酸铅试剂会沉淀，并能被活性炭吸附，其颜色随pH的不同而会改变。花色甙在制备中草药制剂或提取有效成分时，常作为杂质去除。薄层色谱法是一种吸附薄层色谱分离法，它利用各成分对同一吸附剂吸附能力不同，使在移动相（溶剂）流过固定相（吸附剂）的过程中，连续的产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，从而达到各成分的互相分离的目的。 ABSTRACTFat-soluble pigment mainly chlorophyll, xanthophyll and carotene, the three often coexist. In addition there are crocin, capsanthin so. In addition to chlorophyll, a number of four terpene derivatives. Such pigments are not soluble in water. Insoluble in methanol, soluble in high concentrations of ethanol, ethyl ether, chloroform, benzene and other organic solvents. Carotene is not soluble in ethanol. Chlorophyll extract in the preparation of Chinese herbal medicine or other active ingredients often be removed as impurities, in order to purify drugs, herbs (especially leaf, whole plant type) containing large amounts of ethanol extract of chlorophyll, can concentrate in Shen add water to make it out, it can be alumina, calcium carbonate and other absorbent and remove. Inhibition of chlorophyll itself, can be prepared as anti-inflammatory drugs. Water-soluble pigment is mainly suit glycosides, also known as anthocyanins, common in flowers. Soluble in water and ethanol, insoluble in ether, chloroform and other organic solvents, lead acetate reagent will precipitate the event, and can be activated carbon adsorption, the pH of different colors with the change. Anthocyanin extract in the preparation of Chinese herbal medicine or active ingredients, often as the removal of impurities. TLC is an absorbing thin layer chromatography method, which uses the components of the same capacity of different adsorbents, so that the mobile phase (solvent) flows through the stationary phase (adsorbent) in the process of continuous production of adsorption, desorption, re-adsorption, desorption and then to achieve the various components of the mutual separation.一、引言绿色植物是利用空气中的二氧化碳、阳光、泥土中的水份及矿物质来为自己制造食物，整个过程名为“光合作用”，而所需的阳光则被叶子内的绿色元素吸收，这一种绿色的有机化合物就是叶绿素。 叶绿素是植物体内的一组密切相关的绿色色素，它的功能是吸收太阳的辐射能进行光合作用。叶绿素共有a、b、c和d4种。凡进行光合作用时释放氧气的植物均含有叶绿素a；叶绿素b存在于高等植物、绿藻和眼虫藻中。(1)叶绿素a 有四个甲基与卟吩核连接(R=CH3)。蜡状蓝黑色微小晶体。熔点117120。溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和苯。不溶于石油醚。乙醇溶液是蓝绿色，并有深红色荧光。(2)叶绿素b 有三个甲基和一个醛基与卟吩核连接(R=CHO)。蜡状蓝黑色微小晶体。熔点120130。溶于乙醇和乙醚，难溶于石油醚。乙醚溶液有亮绿色。其他有机溶剂的溶液通常是绿色至黄绿色，并有红色荧光。可用作肥皂、脂肪、油蜡、食品、化妆品和医药用的无毒着色剂。由绿叶用乙醇萃取而制得。也可用化学方法合成。叶绿素对人体的作用:造血功能,叶绿素的分子与人体的红血球分子在结构上很是相似，唯一的分别就是各自的核心为镁原子与铁原子;帮助解除体内杀虫剂与药物残渣,叶绿素能除去杀虫剂与药物残渣的毒素，并能与辐射性物质结合而将之排出体外;养颜美肤,新英国医药期刊曾经做过这样的报导：叶绿素有助于克制内部感染与皮肤问题。 叶黄素又名胡萝卜醇,植物黄体素，是类胡萝卜素（类胡萝卜类）中的一种，属于光合色素，不溶于水，易溶于油脂和脂肪性溶剂。纯的叶黄素为棱格状黄色晶体，有金属光泽，对光和氢不稳定，需贮存于阴凉干燥处，避光密封。在自然界中与玉米黄素共同存在。是构成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色素的主要组分,含于叶子的叶绿体中，可将吸收的光能传递给叶绿素a，推测对光氧化、光破坏具有保护作用。也是构成人眼视网膜黄斑区域的主要色素。人的眼球视网膜黄斑中富集着大量的叶黄素，这些叶黄素被认为有助于滤掉对眼睛有破坏性的蓝光和防止自由基破坏眼睛内部的精细结构。人体不能合成叶黄素，所需叶黄素只能从富含叶黄素的食物或补品中摄取。叶黄素与花青素、玉米黄质素、- 胡萝卜素和虾红素被称作保护视力五剑客，近年来在欧美医学界叶黄素用于预防老年性黄斑部病变颇有疗效，对于其他如近视引起的视网膜病变也认为有效。因此近来许多近视族群都在服用Lutein，包括儿童近视预防也有许多人使用。但叶黄素的使用必须长期服用，才能感觉得到效果。 叶黄素是一种广泛存在于蔬菜、花卉、水果等植物中的天然物质，居于“类胡萝卜类”族物质，目前已知在自然界中存在着600多种类胡萝卜素其中只有约20种存在于人的血液和组织中在人体中发现的类胡萝卜素主要包括d一胡萝卜素，P一胡萝卜类，隐黄素、叶黄素、番茄红素和正未黄素医学实验证明植物中所含的天然叶黄素是一种性能优异的抗氧化剂，在食品中加入一定量的叶黄素可预防细胞衰老和机体器官衰老，同时还可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明，通过一系列的医学研究，类胡萝卜素已被建议用作癌症预防剂，生命延长剂，溃疡抵制剂，心脏病发作与冠状动脉疾病的抵制剂同时，叶黄素还可作为饲料添加剂用于家禽肉蛋的着色，同时也已在食品工业中用作着色与营养保健剂。胡萝卜素性质：存在于植物中胡萝卜素的多种异构体及衍生物的总称。其中能转化生成视黄醇的类胡萝卜素称为维生素A元。维生素A元中以-胡萝卜素的生物效价最高。若以-胡萝卜素的生物效价为100，则-胡萝卜素为53，-胡萝卜素为27，隐黄素为57。但-胡萝卜素在体内的吸收率平均为摄入量的1/3，在体内转变为维生素A元的转换率为吸收量的1/2，故其利用率平均为摄入量的1/6，即1g-胡萝卜素的生理价值相当于0.167g的视黄醇。胡萝卜素广泛含于绿叶蔬菜、黄色果蔬、棕榈油等植物性食物中，是维生素A的丰富来源二、实验部分2.1实验目的1.掌握薄层色谱法和柱谱法分离色素的原理和基本操作。2.掌握减压蒸馏、色谱板的制备等基本操作2.2实验原理 薄层层析可根据作为固定相的支持物不同，分为薄层吸附层析(吸附剂)、薄层分配层析(纤维素)、薄层离子交换层析(离子交换剂)、薄层凝胶层析(分子筛凝胶)等。一般实验中应用较多的是以吸附剂为固定相的薄层吸附层析。 吸附是表面的一个重要性质。任何两个相都可以形成表面，吸附就是其中一个相的物质或溶解于其中的溶质在此表面上的密集现象。在固体与气体之间、固体与液体之间、吸附液体与气体之间的表面上，都可能发生吸附现象。 物质分子之所以能在固体表面停留，这是因为固体表面的分子(离子或原子)和固体内部分子所受的吸引力不相等。在固体内部，分子之间相互作用的力是对称的，其力场互相抵消。而处于固体表面的分子所受的力是不对称的，向内的一面受到固体内部分子的作用力大，而表面层所受的作用力小，因而气体或溶质分子在运动中遇到固体表面时受到这种剩余力的影响，就会被吸引而停留下来。吸附过程是可逆的，被吸附物在一定条件下可以解吸出来。在单位时间内被吸附于吸附剂的某一表面积上的分子和同一单位时间内离开此表面的分子之间可以建立动态平衡，称为吸附平衡。吸附层析过程就是不断地产生平衡与不平衡、吸附与解吸的动态平衡过程。 例如用硅胶和氧化铝作支持剂，其主要原理是吸附力与分配系数的不同，使混合物得以分离。当溶剂沿着吸附剂移动时，带着样品中的各组分一起移动，同时发生连续吸附与解吸作用以及反复分配作用。由于各组分在溶剂中的溶解度不同，以及吸附剂对它们的吸附能力的差异，最终将混合物分离成一系列斑点。如作为标准的化合物在层析薄板上一起展开，则可以根据这些已知化合物的Rf值（后面介绍Rf值）对各斑点的组分进行鉴定，同时也可以进一步采用某些方法加以定量。柱色谱法的简介柱色谱法又称柱层析。固定相装于柱内，流动相为液体，样品沿竖直方向由上而下移动而达到分离的色谱法。它既区别于用于分离分析的GC和HPLC法，也区别于样品在平面形固定相内移动的纸层析和薄层色谱法。本法主要用于分离，有时也起到浓缩富集作用。在环境分析测试中，本法广泛用于样品的前处理，如在水和气溶胶的有机污染分析中，将萃取液转移到层析柱内，而后用环己烷洗脱烷烃部分，用苯洗脱多环芳烃类污染物，用乙醇洗脱极性组分；在土壤分析中，用氧化铝柱捕集分离稀土元素钍、铊等。吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带，再用溶剂洗脱时，已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集；或将柱吸干，挤出后按色带分割开，再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来。柱色谱法column chromatography 将色谱填料装填在色谱柱管内作固定相的色谱方法。根据色谱柱的尺寸、结构和制作方法的不同，又可分为填充柱色谱和毛细管柱色谱。本实验成败的关键是：装柱要紧密，要求无断层、无缝隙；在装柱、洗脱过程中，始终保持有溶剂覆盖吸附剂；一个色带与另一色带的洗脱液的接受不要交叉。2.3仪器和药品玻璃片（10cm3cm）,展缸，毛细管，分液漏斗，锥形瓶，底烧瓶，玻璃棒，色谱柱，分液漏斗，旋转蒸发器，烧杯，量筒，减压抽滤机硅胶G，羧甲基纤维素钠，树叶，乙醇，石油醚，丙酮，乙酸乙酯，无水硫酸钠圆2.4实验2.4步骤和实验现象1.薄层色谱板的制备（1）制备 薄层载片 如失信的玻璃板（厚约2.5mm），切割成150*30*2.5mm或100*30*2.5mm的载玻片，水洗，干燥。如果重新使用的载玻片，要用洗衣粉和水系，用水淋洗，用50%甲醇溶液淋洗，让片完全干燥。取用时应让手指接触片的边缘，因为指印沾污片的表面上将使吸附剂难于铺在片上。（2）制备浆料 容器：带螺旋盖的广口瓶。 操作：制成浆料的要求要均匀，不带团块，粘稠适当。为此，应将吸附剂慢慢地加至溶剂中，减价边搅拌。如果将溶剂加至吸附剂中常常会出现团快状，加料毕，剧烈叫板，最好用广口瓶，选景艾滋，江平剧烈摇动，保证充分混合。量取30ml 0.5%的羧甲基纤维素钠，和水混合后用加热装置加热至70，溶解后抽滤，去10ml滤液加入2.02g硅胶G，充分混合后研磨。将浆料采取下列三种方法铺层： 平铺法 可用资质的涂布器涂布将洗净的几块玻璃片在涂布器中间摆好，上下两边各加一块比前者厚0.25-1mm的玻璃板，浆浆料倒入涂布器的槽中，然后将涂布器自左向右推去即可将浆料均匀铺在玻璃板上。若无涂布器，也可将浆料倒在左边的玻璃板上，然后用边缘光滑的不锈钢尺或玻璃片将浆料自左向右刮平，即得一定厚度的薄层。 倾注法讲调好的浆料倒在玻璃板上，用手左右摇晃，使表面均匀光滑，然后把薄层板放于已校正水平面的平板上晾干。 浸涂法将载玻片浸入盛有浆料的容器中，浆料高度为载玻片长度的5/6，使载玻片涂上一层均匀的吸附剂。操作是：在带有螺旋盖的瓶子中盛满浆料（1g硅胶G需要3ml氯仿或需要3ml氯仿-乙醇混合物（体积比为2：1），在不断搅拌下慢慢蒋硅胶加入于氯仿中，盖紧，用力振摇。使之成均匀糊状），选取大小一致的载玻片紧贴在一起，两块同时浸涂。因为浆料在放置时会沉积，故浸涂之前均应将其剧烈振摇。用拇指和食指捏住玻璃片上端缓慢地均匀地将片浸入浆料中并取出多余的浆料任其自动滴下，直至大部分溶剂已挥发后将两块分开，放在水平板上晾干。若浆料太稠，涂层可能太厚，甚至不均匀，若浆料稀薄，则可能是涂层薄。若出现上述两种情况，须调整粘稠度。要掌握铺层技术，反复实践是必要的。薄层板的活化温度，硅胶板于105110烘30min，氧化铝板于150160烘4h，可得活性级的薄层，活化后的薄层板放在干燥器内保存备用。2.色素溶液的制备称取20G洗净后用滤纸吸干的树叶，用剪刀剪碎并与5ml乙醇拌匀，在研体中研磨，一次用10ml乙醇，50ml石油醚提取。将合并的提取液放到50ml分液漏斗中，用10ml*2水洗，其取水曾，石油醚层用少量无水Na2SO4干燥（月15min），然后将石油醚层转移到带支管的试管内，用水浴加热，水泵减压，浓缩到约0.5ml。3.展开剂的配置用石油醚和乙酸乙酯按不同的体积比混合，得到不同极性的展开剂：石油醚：乙酸乙酯=10：0、8：2、7：3、6：4、5：5、4：6、3：74.分离在硅胶板上点样后，分别用不同展开剂展开，分别测出胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素的Rf值，比较不同展开剂系统的展开效果。点样在距薄层长端1cm处，划一条线，作为起点线。用毛细管（内经小于1mm）吸取样品溶液垂直地轻轻接触到爆曾的起点线之上。如果溶液太稀，一次点样不够，第一次点样干后，再点第二次、第三次.每次点样都应在同一圆心上。点的次数依照样品溶液浓度而定，一般为2-5次。若样品太少时，有的成分不易显出；若样品量太多造成斑点过大，互相交叉或拖尾，不能得到很好的分离。点样后的斑点直径以扩散成1-2mm圆点为度。若为多出点样时，则点样间距为1-1.5cm.展开薄层的展开须在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂放在带有塞子的广口瓶中，再将点样好试样的薄层板放入广口瓶中进行展开。点样的位置必须在展开剂的液面之上。当展开剂上升到薄层的前沿（离顶端1cm处）或各组分已明显分开时，取出薄层板放平晾干，用铅笔或小针划前沿的位置后即可显色。显色展开完毕，取出薄层板，划出前沿线，如果化合物本身有颜色，就可直接观看它的斑点。如果本身无色，可现在紫外线下观察有无荧光斑点，用小针在薄层上划出斑点的位置。也可在溶剂蒸发前用显色剂喷雾鲜色。不同类型的化合物需用不同的显色剂。凡可用于纸色谱的显色剂都可用于薄层色谱，薄层色谱还可使用腐蚀性的显色剂如浓硫酸、浓盐酸和浓磷酸等。5.柱色谱分离量取60ml硅胶和50ml石油醚混合均匀，倒入色谱柱中，开启色谱柱下面的塞子，并不断从色谱柱的上方加入石油醚是色谱柱的观众总保持接近满的状态。当硅胶的高度不断下降时，留下约1-2cm的石油醚，然后关闭色谱柱。静置2h后，从色谱柱上方加入样品，注意要用胶头滴管沿着色谱柱内壁旋转着慢慢滴下去，避免使硅胶表面变得不水平。边加入样品，边开启色谱柱。当样品加入完毕后，用石油醚将样品全部附着在硅胶中，再将石油醚和乙酸乙酯按8：2体积比混合的液体从上层加入冲洗硅胶，把类胡萝卜素冲洗下来。用干燥的容器收集，旋干，称重。三、实验结果和讨论1.实验原始数据V石油醚：V乙酸乙酯10：08：27：36：45：54：63：7胡萝卜素的Rf值0.9670.8620.8520.8230.8830.9460.764叶绿素a的Rf值0.0690.2790.2260.2830.357叶绿素b的Rf值0.0250.1130.1500.250叶黄素的Rf值0.4000.1640.3870.4000.643锥形瓶的质量M1 =112.66g 锥形瓶+样品质量M2=112.68g 样品的质量M=0.02g2.讨论本实验根据的是四种色素在