《天然产物提取工艺学》《天然产物提取工艺学》实验指导书

《天然产物提取工艺学》《天然产物提取工艺学》《天然产物提取工艺学》《天然产物提取工艺学》实验实验实验实验指导指导指导指导书书书书编者：徐怀德编者：徐怀德编者：徐怀德编者：徐怀德西北农林科技大学食品科学与工程学院二00九年五月目录实验室规则……………………………………………………………2实验室安全守则………………………………………………………3急救常识…………………………………………………………………4实验一从辣椒中提取分离辣椒红色素…………………………5实验二从槐米中提取芸香甙与定性反应……………………10实验室规则1、实验室所用的溶剂、药品很多是易燃、易爆、有毒、有腐蚀性、刺激性的物质，且实验操作又常在加温或减压情况下进行，需用各种电源、电器及其他仪器，操作不慎会造成火灾、爆炸、中毒、触电、漏水等事故，因此必须遵守实验室各项制度，严格遵守操作规程，听从教师指导，维护实验室安全，如发生事故应立即采取措施并报告教师。2、实验前应做好预习，明确实验目的、要求、操作步骤、方法和基本原理，做好计划，在不清楚实验目的及每一操作步骤之前，切勿开始做任何实验。3、实验时要做到整齐、清洁，保持桌面、仪器、水槽、地面四洁。任何固体物质不能投入水槽，切不可将可燃或易挥发的溶剂倒入水槽。4、实验前应检查仪器、装置是否合格，公用仪器和试剂应在指定地点使用，并保持清洁，不能任意挪动。5、进入实验室必须穿工作服，实验过程中不能擅自离开，认真做好实验记录，实验室内应保持安静，严禁吸烟。6、实验过程中要节约水、电、药品，爱护仪器，仪器损坏后应填写报损单，注明原因，由实验教师按规定处理。7、实验完毕，值日生应将实验室打扫干净，关好水、电、门、窗，方可离开。实验室安全守则在实验中，常使用甲醇、乙醇、乙醚、石油醚等易挥发、易燃、有毒的有机溶剂及易碎的玻璃仪器，操作不慎，容易发生事故。常见事故有“火灾”、“爆炸”、“外伤”、“中毒”等，为防止事故发生，必须随时注意以下几点：1、在使用或存放易燃、易挥发的有机溶剂时，必须远离明火，万一有机溶剂着火，应立即用棉布或其它物品盖住，使之隔绝空气而熄。2、不得在烘箱内干燥带有有机溶剂的仪器和物品。3、回流或蒸馏易燃有机溶剂时，瓶内液量不超出三分之二，不能使用明火加热，应根据情况选用水浴、油浴或沙浴，加热前要在溶液内放入沸石，防止暴沸，但在加热途中不得加入沸石或活性炭，否则也会暴沸。4、实验开始前应检查仪器是否完整无损，装置是否正规；回流、蒸馏时，冷凝水是否通畅，装置各接口是否漏气；若在常压下进行回流或蒸馏，装置必须与大气相通，不能密闭。5、使用电器设备（如电烘箱、电冰箱、真空泵等）及各种分析仪器时一定要弄清电路及操作规程，不懂就问，切勿自作主张。6、卤代甲苯、苯、苯胺、甲醇、二硫化碳、汞、铅等均为有毒或剧毒药品，中毒途径一般为消化道、呼吸道及皮肤吸收，因此在取用时，注意不要洒在外面，保持良好的通风状况，切不可随意乱倒。实验室一旦发生火灾事故，应保持镇静，切勿惊慌失措，应立即采取各种相应措施，减少事故损失。首先要立即断绝火源（如电源等），并移开周围的易燃物质。少量溶剂（几毫升）着火，可任其烧完；小口容器内溶剂着火可用石棉网或湿布盖熄；小火可用湿布或黄沙盖熄；火较大时应根据情况采用下列灭火器：泡沫灭火器、四氯化碳灭火器、二氧化碳灭火器。无论何种灭火器，皆应从火的四周开始向中心扑灭。油浴或有机溶剂着火时绝不可用水浇，否则反而使火势蔓延。若衣服着火，切勿奔跑，赶快脱下衣服或用厚的外衣包裹致熄。较严重者应躺在地上（以免火焰烧向头部）用防火毯紧包致熄，或用水冲淋。急救常识1、外伤：如为一般轻伤，应取出伤口中的碎玻璃或固体物，及时挤出污血，用蒸馏水冲洗后，涂上红药水，用消毒纱布包好。如为大伤口，应立即用绷带扎紧伤口上部，使之停止出血，急送医院。2、火伤：轻伤涂甘油或硼酸凡士林，重伤送医院。3、试剂灼伤：（1）酸液或碱液灼伤皮肤时，首先用大量水冲洗。若为酸液灼伤，再用5%碳酸氢钠溶液洗涤；若为碱液灼伤，再用1%醋酸溶液洗涤。最后用水洗，涂上油膏凡士林。（2）酸液或碱液溅入眼睛时，抹去溅在眼睛外面的液体，立即用大量水冲洗。若为酸液，再用1%碳酸氢钠溶液冲洗；若为碱液灼伤，再用1%硼酸溶液冲洗。最后用水冲洗，再滴入蓖麻油。（3）酸液或碱液洒在衣服上时，先用大量水冲洗。若为酸液再用稀氨水洗；若为碱液，再用10%醋酸溶液洗涤，然后用氢氧化铵中和多余醋酸，最后用水洗。（4）酸液洒在地板上，先撒石灰粉，再用水冲洗。上述各种急救法，仅为暂时减轻痛苦的措施，若伤势过重，急救后应速送医院。实验一、从辣椒中提取分离辣椒红色素实验一、从辣椒中提取分离辣椒红色素实验一、从辣椒中提取分离辣椒红色素实验一、从辣椒中提取分离辣椒红色素TheTheTheTheExtractionExtractionExtractionExtractionofofofofRedRedRedRedPigmentPigmentPigmentPigmentfromfromfromfromChilliChilliChilliChilli实验学时：6实验类型：综合性实验所属实验课程名称：现代分离技术、天然产物提取工艺学实验实验指导书名称：天然产物提取工艺学实验指导书相关理论课程名称：有机化学，天然产物化学等。撰稿人：徐怀德日期：2009年3月一、目的与任务目的：通过从红辣椒中提取红色素，了解从现代分离技术分离活性有机化合物的过程和基本操作；巩固和提高实验技能与常用测试仪器设备的使用能力；培养学生综合运用所学课程知识,学会观察思考和分析实验过程的能力，为今后从事科学研究工作打下基础；掌握薄层色谱板、色谱柱的制作及用以分离技术；培养学生理论联系实际作风，实事求是，严肃认真的科学态度和良好的工作作风.二、实验原理辣椒是茄科植物辣椒的果实，因其具有独特的风味在全世界普遍种植使用。辣椒统称为Capsicum，因产地不同其名称也有差异，产于非洲、印度和中国的辛辣刺激性强的称为Chillies；产于西班牙、匈牙利的低辣度大辣椒称为Paprika；辣度介于二者之间的称为Redpeppers。我国是辣椒的种植大国，全国有五、六百万亩辣椒。我国的辣椒分为福建的小米椒、四川的朝天椒、江南的羊角椒、河南的樱椒、山东的大红椒等。辣椒果实所含辛辣成分为辣椒碱类物质，包括:辣椒碱(Capsaicin),二氢辣椒碱(Dihydrocasaicin)，降二氢辣椒碱(Nordihydrocapsaicin),高辣椒碱(Homocapsaicin),高二氢辣椒碱I(HomodihydrocapsaicinI)，高二氢辣椒碱II(HomodihydrocapsaicinII)，壬酞香荚兰胺(Nonoylvanillylamide)，辛酞香英兰胺(Decoylvanillylamide)，癸酞香英兰胺(Caprylvanillylamide)。辣椒红色素包括隐黄素(Cryptoxanthin)，辣椒红素(Capsanthin)，辣椒玉红素(Capsorubin)，胡萝卜素(Carotene)；还含维生素C，柠檬酸，酒石酸，苹果酸、蛋白质、矿物质等。种子中含有龙葵碱(Solanine)，龙葵胺(Solanidine)，以及澳洲茄边碱(Solamargine)，澳洲茄胺(Solasodine)，澳洲茄碱(Solasonine)等生物碱。辣椒红色素是一种存在于成熟红辣椒果实中的四萜类橙红色色素。其中极性较大的红色组分主要是辣椒红素和辣椒玉红素，占总量的50%～60%，另一类是极性较小的黄色组分，主要成分是β-胡萝卜素和玉米黄质。红辣椒含有多种色泽鲜艳的天然色素，其中呈深红色素主要是由辣椒红脂肪酸酯和少量辣椒玉红素脂肪酸酯所组成，呈黄色的色素则是－胡萝卜素。β辣椒红色素不仅色泽鲜艳，热稳定性好，而且耐光、耐热、耐酸碱、耐氧化，无毒副作用，是高品质的天然色素，广泛用于食品、化妆品、保健药品等行业。国内外辣椒红素的生产方法主要有油溶法、超临界萃取法和有机溶剂法三种。本实验是以二氯甲烷为萃取溶剂，从红辣椒中只萃取出色素，经浓缩后用薄层层析法作初步分析，或用柱层析法分离出红色素，用红外光谱鉴定并测定其紫外吸收。目前世界各国均批准使用辣椒红色素,国际国内市场潜力很大,前景乐观。辣椒红是目前世界销量最大的天然色素，也是最走俏的产品。国外主要生产国有西班牙、印度等国，目前供不应求。美国一年需4000t天然色素，其中辣椒红色素约1000t，日本每年需辣椒红约500t，,加拿大、澳大利亚、新加坡、西欧市场的需求量也很大。世界每年对辣椒红色素的需求量约8000t，国际市场潜力很大。我国辣椒资源十分丰富，南北均有种植,我国每年大量出口韩国、日本、欧共体等。辣椒红色素国内市场需求很大,国内三资企业出口产品和婴幼儿食品生产厂、饮料厂均使用天然辣椒红色素。三、实验试剂与器材实验材料：干燥红辣椒（辣椒尽量研细，提高提取效率）试剂：二氯甲烷、硅胶G（200~300目）、沸石、石油醚、二氯甲烷。标准品：辣椒红的脂肪酸酯、辣椒玉红素和β-胡萝卜素仪器：100mL圆底烧瓶、球形冷凝管、布氏漏斗、漏斗、吸滤瓶、广口瓶、色谱柱、锥形瓶、玻璃棒、200mL烧杯、100mL烧杯、50mL烧杯、毛细管、滴管、滤纸、硅胶薄层板、量筒、层析缸、恒温水浴锅、循环水多用真空泵，紫外光谱仪、红外光谱仪等。四、实验步骤1．色素的萃取和浓缩将干的红辣椒剪碎研细，称取2g，置于100mL圆底烧瓶中，加入30mL二氯甲烷和少许沸石（两三粒），装上回流冷凝管，70-80℃水浴加热回流提取30分钟。冷至室温后抽滤。将所得滤液用水浴加热回收二氯甲烷，蒸馏浓缩至干即为混合色素的粗品（小心水进入容器，影响干燥的速度和效果）。称重，计算得率。注意：蒸发操作应在通风橱中进行或水浴加热回收二氯甲烷，安装冷凝装置在70～80℃水浴中蒸馏浓缩，回收溶剂。当瓶内剩余少量液体时，停止加热，将蒸馏残液转入表面皿，与沸水浴上蒸发近干，再加入少许无水乙醇驱赶残留的二氯甲烷，最后得到红色物质即为色素的混合物。2．柱层析分离选用内径1cm，长约15-20cm的层析柱，检查柱旋塞是不完好，有无渗漏现象，用硅胶20g，再将40-60ml二氯甲烷与20g硅胶调成糊状（如不能调成糊状，可以多加二氯甲烷，硅胶和二氯甲烷用量可以根据柱的大小灵活调整，硅胶柱的高度达到便于加样和操作就可以），通过大口径固体漏斗加入到柱中，边加边轻轻敲击层析柱，使吸附剂装填致密，并保持层析柱中的固定相不干(其二氯甲烷液面高出砂层2cm即可)。再打开活塞，待二氯甲烷溶液液面与硅胶上层的砂层平齐时，柱装好后用滴管汲取混合色素的浓缩液（或蒸干的色素液用0.5-1ml二氯甲烷溶解），用一根较长的滴管将混合色素液加入柱顶（注意：上样不宜太），再打开旋塞，待色素溶液液面与硅胶上层的砂层平齐时，用一根较长的滴管缓缓注入少量洗脱剂（二氯甲烷），然后，小心冲洗内壁后用二氯甲烷混合液淋洗，观测记录色素的分离情况，并用不同的接收瓶分别接收先流出柱子的色带。当色带完全流出后停止淋洗。将相同颜色组分的接收液合并。回收溶剂蒸发操作应在通风橱中进行或水浴加热回收二氯甲烷，安装冷凝装置在70～80℃水浴中蒸馏浓缩，回收溶剂也可以用旋转蒸发仪蒸发浓缩，收集色素。有兴趣的同学，可以把收集的不同色素组分继续进行二次色谱层析分离，进一步观测分离效果，方法同上。3．柱效和色带的薄层检测取三块硅胶薄层板，划好起始线，用不同的平口毛细管点样。每块板上点两个样，其中一个是混合色素浓缩液，另一个分别是第一、第二、第三色带。仍用体积比为1:3的石油醚：二氯甲烷混合液作展开剂展开。展开后记录各斑点的大小、颜色并计算其Rf值，比较各色带的Rf值，如有标准品辣椒红的脂肪酸酯、辣椒玉红素和β-胡萝卜素对照，指出各色带是何化合物。观察各色带点样展开后是否有新的斑点产生，推估柱层析分离是否达到了预期效果。4．红色素的红外光谱鉴定和紫外吸收将柱中分得的红色带浓缩蒸发至干，充分干燥后用溴化钾压片法作红外光谱图，与红色素纯样品的谱图