菠菜中天然色素的提取和分离完稿

1、菠菜中天然色素的提取和分离1、 实验目的（1） 了解叶绿素的基本性质（2） 掌握薄层层柱法和柱层层柱法分离微量组分的操作技术2、 实验原理（1） 叶绿素的性质叶绿素是一种非常重要的植物色素，它的存在确保了植物能够进行光合作用。叶绿体色素包括叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素等成分，其中叶绿素的吸光能力极强。叶绿素a、叶绿素b的结构式如下：叶绿素是绿色植物的主要色素，分子由脱镁叶绿素母环、叶绿酸、叶绿醇、甲醇、二价镁离子等部分构成。高等植物中有两种叶绿素即叶绿素a和叶绿素b共存，它们的含量约3：1，叶绿素a为一蓝黑色固体粉末，在乙醇溶液中为蓝绿色，并有深红色荧光，而叶绿素b为暗绿色固体粉末，其

2、乙醇溶液为黄绿色，并有红色荧光。叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，常可用极性有机溶剂（例如丙酮、乙醇、乙酸乙酯等）从植物匀浆中提取它。叶绿素存在于植物细胞的叶绿体中，与类胡萝卜素、类脂物质及脂蛋白复合在一起，分布在叶绿体内的蝶形体的片层膜上。叶绿素a和叶绿素b及衍生物在600700mm（红光）和400500mm（蓝光）有尖锐的吸收峰，可借助这一特性来鉴定它们。游离叶绿素很不稳定，对光和热都较敏感。 胡萝卜素是一种橙色的天然色素，属于四萜，为一长链共轭多烯，有、三种异构体，其中异构体最多。在植物组织中，它们可能以固态微粒或者以与蛋白质、脂质、或者糖类复合的形式存在，特别是在有色体中存在。其为典型的

3、脂溶性色素，易溶于石油醚，、乙醚而难溶于乙醇。如遇氧化条件，易受氧化和光化学氧化形成加氧产物或者进一步分解为更小的分子，在受强热时可分解为多种挥发性小分子化合物。 叶黄素是一种黄色色素，与叶绿素同存在与植物体内，是胡萝卜素的羟基衍生物，较易溶于乙醇，在石油醚中溶解度较小。 、色素所呈现的颜色和在叶绿体中的含量见下表： 高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色及含量比例项目叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b-胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄叶绿体内各色素的含量5619178（2）色谱法的原理色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能的不同，或和其它亲和作用性能的差异，使混合物

4、的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组份分开。 薄层层析是一种微量、快速和简便的色谱方法。由于各种化合物的极性不同，吸附能力不相同，在展开剂上移动，进行不同程度的解析，根据原点至斑点中心及展开剂前沿的距离，计算比移值（rf）：化合物的吸附能力与它们的极性成正比，具有较大极性的化合物吸附较强，因此rf值较小。在给定的条件下（吸附剂、展开剂、板层厚度等），化合物移动的距离和展开剂移动的距离之比是一定的，即rf值是化合物的物理常数，其大小只与化合物本身的结构有关，因此可以根据rf值鉴别化合物。 吸附柱层析法是分离、纯化和鉴定有机物的重要方法。它是根据混合物中各组分的分子结构和性质

5、（极性）来选择合适的吸附剂和洗脱剂，从而利用吸附剂对各组分吸附能力的不同及各组分在洗脱剂中的溶解性能不同达到分离目的。吸附柱层析法通常是在玻璃层析柱中装入表面积很大、经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂（常用的吸附剂 有氧化铝、硅胶等）。当混合物溶液流过吸附柱时，各组分同时被吸附在柱的上端，然后从柱顶不断加入溶剂（洗脱剂）洗脱。由于不同化合物吸附能力不同，从而随着溶剂下移的速度不同，于是混合物中各组分按吸附剂对它们所吸附的强弱顺序在柱中自上而下形成了若干色带。 在洗脱过程中，柱中连续不断地发生吸附和溶解的交替现象。被吸附的组分被溶解吸出来，随着溶剂向下移动，又遇到新的吸附剂颗粒，把组分从溶液中吸附

6、出来，而继续流下的新溶剂又使组分溶解而向下移动，这样经过适当时间移动后，各种组分就可以完全分开，继续用溶剂洗脱，吸附能力最弱的组分随溶剂首先流出，再继续加溶剂直至各组分依次全部由柱中洗出为止，分别收集各组分。由此可见，叶绿素等天然色素有广泛的用途，对于色素的提取与分离就显得很重要了本实验就提取和分离做了相关的研究。3、 仪器和试剂仪器：研钵、分液漏斗、显微载玻片、毛细管、层析柱(2010 cm)、广口瓶试剂：石油醚（分析纯、沸点60-90）、甲醇（分析纯）、乙醇(分析纯)、菠菜 叶、丙酮(分析纯)、乙酸乙酯(分析纯)、无水硫酸钠、硅胶g、中性氧化 铝(150目160目)4、 实验步骤（1） 菠

7、菜色素的提取新鲜菠菜叶洗净、晾干。称取去梗的叶子20g，剪碎放于研钵中，加入5ml甲醇混合后，再加入20ml甲醇，研成细浆。用布氏漏斗过滤菠菜叶，用20 ml石油醚，萃取两次，合并萃取液，用10ml水洗涤两次,以除去萃取液中的甲醇。洗涤时要轻轻旋荡，以防乳化。分去水层，有机层用无水硫酸钠干燥后滤入圆底烧瓶，水浴蒸馏浓缩至1ml作用。（2） 薄层色谱分析取两块载玻片，在薄板上点样后，小心放入加有展开剂（石油醚:丙酮=8:2）的广口瓶中，待展开剂上升至一定高度时，取出薄板，在空气中晾干，用铅笔做标记，并计算rf值。（3） 柱层析分析在长40cm内径为2cm层析柱中加入2/3高度的石油醚，用60g层

8、析用的中性氧化铝（150160目）进行干法装柱，将上述菠菜色素用滴管小心加入到层析柱顶部，加完后打开活塞，加入数滴石油醚，重新打开活塞，重复数次，使色素全部进入柱体内。在柱顶加石油醚丙酮（9:1）洗脱剂进行洗脱，保持流出速度。当第一个色素流出时，取另一锥形瓶收集，得橙黄色溶液，即胡萝卜素，进行点板测定rf值。用石油醚丙酮（7:3）进行洗脱，分出第二个黄色带，它是叶黄素。再用丁醇-乙醇-水（3:1:1）洗脱，可以得到蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b。将分离得到的3种物质进行rf值测定。5、 结果与讨论图1 浓缩液、叶绿素、胡萝卜素的薄层色谱板图2 胡萝卜素，叶黄素，叶绿素的柱色谱图3 柱色谱分离后的胡萝卜素，叶黄素，叶绿素提取液表1 各色素的rf值展开剂：石油醚-丙酮（8:2）浓缩液柱层分析液胡萝卜素叶黄素叶绿素胡萝卜素叶绿素rf0.9470.1580.1050.5330.400 在一定的色谱条件下，特定化合物的rf值是一个常数，因此有可能根据化合物的rf值鉴定化合物。菠菜色素中各种色素的比移值rf大小为：胡萝卜素 叶黄素叶绿素，按此顺序它们的非极性依次减弱。6、 总结薄层色谱是一种很好的分离、纯化、鉴定有机化合物的重要方法之一，尤其是对于微量分析，根据展开剂不同，可以确定各色素的极性强弱。