【师说】15-16高中生物(人教)选修1课件62胡萝卜素的提取

1新情境·激趣引航胡萝卜素是最安全补充维生素A的产品(单纯补充化学合成维生素A，过量时会使人中毒)，它含有大量的β－胡萝卜素，摄入人体消化器官后，可以转化成维生素A。胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康，改善夜盲症、皮肤粗糙的状况，有助于身体免受自由基的伤害。胡萝卜素不宜与醋等酸性物质同时服用。2新课堂·互动探究学习目标1.了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜素的基本原理。2.初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法。3.初步了解有机溶剂的相关知识。新知预习一、胡萝卜素的基础知识1．性质：胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。2．种类：依据双键的数目可以划分为α、β、γ三类，其中β­胡萝卜素是最主要的组成成分。3．用途：(1)一分子的β­胡萝卜素被氧化成两分子的维生素A，因此可治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如夜盲症、干皮症等。(2)广泛地用作食品色素。(3)使癌细胞恢复成正常细胞。4．获取途径：一是从植物中提取，二是从大面积养殖的岩藻中获得，三是利用微生物的发酵生产。激趣应用——你能联系必修一的有关内容推测一下胡萝卜素的有关性质吗？你已学习过“捕获光能的色素和结构”，又做过“绿叶中色素的提取和分离实验”，请回忆有关内容思考以下问题。(1)胡萝卜素是叶绿体中重要的色素，可以吸收可见光用于光合作用。胡萝卜素主要吸收何种颜色的光？(2)胡萝卜素呈何种颜色？为什么秋天的叶片一般会由绿变黄？(3)在“绿叶中色素的提取和分离实验”中，溶解色素用的是哪种试剂？滤纸条上呈现的色素带中，胡萝卜素位于何种位置？该位置说明了什么问题？原因是什么？提示：(1)胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(2)胡萝卜素呈橙黄色。叶片的颜色取决于各种色素的相对含量，夏天的叶片叶绿素(绿色)的含量一般约占3/4，而叶黄素(黄色)和胡萝卜素的含量仅占1/4，因而呈现绿色。到了秋天，气温变低，由于叶绿素结构不稳定，容易受到低温的破坏，而叶黄素和胡萝卜素结构稳定，不容易被低温破坏，因此秋天的叶片叶黄素和胡萝卜素的相对含量往往上升且占据优势，使叶片由绿变黄。(3)无水乙醇。胡萝卜素色素带位于滤纸条的最顶端，说明在绿叶的各种色素中，胡萝卜素在层析液(有机溶剂的混合物)中的溶解度最大。因为色素在层析液中的溶解度越大，随层析液在滤纸条上的扩散速度越快。二、实验设计1．提取胡萝卜素的流程：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。2．萃取剂的选择(1)种类：有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。(2)原则：萃取胡萝卜素的有机溶剂应具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外还需要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等。3．影响萃取的因素主要有萃取剂的性质和使用量，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。4．胡萝卜素粗品的鉴定(1)方法：通过纸层析进行鉴定。(2)步骤3新课堂·互动探究知识点一胡萝卜素的提取细解教材1．提取的原理根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可采取萃取的方法来提取胡萝卜素。2．萃取剂的选择选取萃取胡萝卜素的有机溶剂的原则：(1)具有较高的溶点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。(2)萃取效率高。(3)对人无毒、不易燃、易与产品分离、不影响产品质量。3．胡萝卜素提取装置的设计(1)提取装置如下图所示(2)提取过程特别提醒萃取注意事项萃取过程中应该避免明火加热，采用水浴加热，因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。在加热瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。4．影响萃取的因素(1)影响萃取的因素主要取决于萃取剂的性质和用量，同时受到原料颗粒大小、紧密程度、含水量、萃取温度和时间等的影响。干燥时要注意控制温度，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素的分解。(2)萃取液浓缩之前，要进行过滤除去萃取液中的不溶物。(3)萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。需要注意的是：在探究一种因素对萃取效率的影响时，其他因素要保持不变。(4)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度，可以用烘箱烘干，也可以用热风吹干。典例精析2015·华中师大附中期中胡萝卜素是一种常用的食用色素，在保护视力方面具有重要功效。从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取胡萝卜素的流程图如下，请据图回答：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，所用培养基从用途上看属于________培养基。在培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可提供________等营养。为了使发酵菌种迅速繁殖，应用________培养基。发酵过程中应采用________技术来防止外来杂菌的入侵，保证发酵正常进行。(2)上图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请回答有关问题：在胡萝卜素的提取过程中：石油醚是理想的萃取剂，因为它具有：________、_______________________、__________________等优点。选择碳源和氮源液体无菌沸点高充分溶解胡萝卜素不与水混溶(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素，干燥时应控制好________，以防止胡萝卜素分解；萃取时一般不直接用酒精灯加热而用水浴加热，因为________________。在萃取液浓缩前需要进行________。(4)图乙是胡萝卜素鉴定结果示意图。请据图回答：实验组是________，对照组是________。实验得出的结论是________________________，用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素时需用________________________作为对照。B、C上面两个色素点表示的含义是________________________________________。时间和温度萃取剂易燃易爆过滤B、CA、D萃取样品中含有β－胡萝卜素胡萝卜素标准样品萃取样品中还含有其他色素【解析】(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，所用培养基从用途上看属于选择培养基，在培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可提供碳源和氮源，为了使发酵菌种迅速繁殖，应用液体培养基，发酵过程中应采用无菌技术，防止外来杂菌的入侵，保证发酵正常进行。(2)在胡萝卜素的提取过程中：石油醚是理想的萃取剂，因为它具有沸点高、充分溶解胡萝卜素、不与水混溶等特点。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素，干燥时应控制好时间和温度，以防止胡萝卜素分解；萃取时一般不直接用酒精灯加热而用水浴加热，因为萃取剂易燃易爆，在萃取液浓缩前需要进行过滤。(4)由图可知，实验组是BC，对照组是AD，实验得出的结论是萃取样品中含有β－胡萝卜素，用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素时需用胡萝卜素标准样品作为对照，B、C上面两个色素点表示的含义是萃取样品中还含有其他色素。跟踪练习1.2015·新课标卷Ⅱ回答与胡萝卜有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是______________(填“α—胡萝卜素”或“β—胡萝卜素”或“γ—胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子____________________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________________，胡萝卜素是____________________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的______________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是____________________________。β—胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性需要乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂【解析】(1)胡萝卜中含有的主要是β—胡萝卜素，β—胡萝卜素可在人体内可转变成维生素A。夜盲症是由于维生素A缺乏导致。胡萝卜素没有挥发性。(3)作为萃取胡萝卜素的萃取剂要有较高的沸点、能充分溶解胡萝卜素且与水不混溶。胡萝卜素虽可溶于乙醇，但乙醇是水溶性有机溶剂，萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不能用乙醇做萃取剂。知识点二胡萝卜素粗品的鉴定细解教材1．采用的方法纸层析法：纸层析是层析法的一种。层析法又称色谱法，是一种基于被分离物质的物理、化学及生物学特性的不同，使它们在某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。层析法的最大特点是分离效率高，它能分离各种性质极相似的物质。而且它既可以用于少量物质的分析鉴定，又可用于大量物质的分离纯化制备。2．层析原理β­胡萝卜素与其他色素和杂质在层析液中的溶解度不同，在滤纸中的扩散速度不同。3．步骤4．注意事项(1)选择干净的滤纸，为防止操作时滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)点样时应注意点样斑点不能太大，如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则，斑点会变黄。(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能互相接触，以免因毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。(4)石油醚易挥发，注意层析容器要密封。(5)纸层析过程不能让层析液淹没点样，否则实验失败。特别提醒为什么用U形扣固定滤纸筒边缘？用U形扣固定滤纸筒边缘是为了防止滤纸边缘接触，避免因毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。5．结果分析及评价(1)如果提取到的胡萝卜素含杂质，则层析后在滤纸上出现多个不同高度的色素点。(2)如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功。由于提取物中含有杂质，萃取样品的颜色可能比标准样品的颜色浅，可通过颜色的比较，初步确定提取的胡萝卜素的含量。典例精析2015·忻州一中期中在用纸层析法鉴定所提取的色素时，下列叙述不正确的是()A．在纸层析过程中，滤纸不可放在普通烧杯中B．层析液所用的试剂为石油醚和水的混合液C．有时萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅D．如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功【解析】等滤纸上的点样液自然挥发后，把滤纸卷成圆筒状，置于装有1cm深的石油醚的密封的玻璃瓶中，A项正确，B项错误；若提取的胡萝卜素比较少，则萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅，C项正确；如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素较多且较纯，实验成功，D项正确。【答案】B跟踪练习2．如图为胡萝卜素的纸层析结果示意图，属于标准样品的层析点的是()A．①②B．③④C．⑤⑥D．③④⑤⑥【解析】胡萝卜素鉴定的方法一般采用纸层析法，其基线一般距底边2cm。点样时，应该快速细致，圆点要小，每次点样时滤纸都要干燥。A、B、C、D4点中，属于标准样品的样点是A和D，层析的结果是色素在滤纸上向上扩张，样品中色素的种类和颜色都能反应在色素点中。【答案】B4新思维·随堂自测1.2015·广元实验中学期中胡萝卜素萃取的效率主要取决于萃取剂的()A．性质和使用量B．紧密程度C．含水量D．湿度【解析】胡萝卜素萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，A项正确，B、C、D三项均错误。【答案】A2．作为萃取胡萝卜素的有机溶剂，哪一项不符合实验要求()A．能充分溶解色素B．与水混溶C．对人无毒D．易与产品分离【解析】胡萝卜素不溶于水，但溶于有机溶剂，所以在实验过程中要用有机溶剂来提取色素，所选用的有机溶剂必须能充分溶解色素，而且要对人体无毒，还要易与产品分离，以确保胡萝卜素能被萃取，A、C、D三项均正确；在实验过程中，有机溶剂不会与水混溶，B项错误。【答案】B3．胡萝卜素粗品鉴定过程中，判断标准样品点与萃取样品点的依据是()A．颜色不一样B．大小不一样C．形状不一样D．层析后的色带点数不一样【解析】胡萝卜素粗品鉴定过程中，判断标准样品点与萃取样品点的依据是层析后的色带点数不一样，D正确。【答案】D4.2015·吉林实验中学模拟请回答下列有关胡萝卜素提取的问题：(1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是萃取，所用溶剂具有___