2019-2020学年高中生物 第四章 生物化学与分子生物学技术实践 第一节 生物成分的分离与测定技

第2课时植物芳香油的提取原理与实验方法学习导航明目标、知重点难点了解芳香油的特点，知道提取芳香油的原理及会设计简单的实验装置进行提取。(重点)[学生用书P53]一、阅读教材P72分析蒸馏的概念蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将液体混合物中沸点不同的物质分离开来。但液体混合物中各组分的沸点必须相差很大(一般至少相差30℃以上)才能得到较好的分离效果。当蒸馏沸点差别较大的液体混合物时，沸点较低的先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的物质留在蒸馏器内，这样可达到分离和提纯的目的，所以蒸馏是分离和提纯液态混合物常用的方法之一。例如，用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油等。但蒸馏沸点比较接近的液体混合物时，各种物质的蒸气几乎同时蒸出，难以达到分离和提纯的目的，此时就需要采用分馏。二、阅读教材P78～79完成从生物材料中提取芳香油1．来源：芳香植物。2．提取方法：玫瑰油、薄荷油、肉桂油、薰衣草油、檀香油等是挥发性较强、能随水蒸气蒸发的植物芳香油，通常利用蒸馏法提取(主要的提取器具为水蒸气蒸馏器)；柠檬油、甜橙油等易受机械压力作用而直接榨出，则一般采用压榨法制得(简易的器具为手动榨汁器)等。一些植物的芳香油既可以采用蒸馏法提取，也可以采用压榨法制得，如橘皮芳香油。一些植物的芳香油还可以采用萃取法，如制取茉莉浸膏、桂花浸膏就是将新鲜的植物材料浸泡在低沸点的有机溶剂(如乙醚等)中，经一段时间后取出残渣，再蒸去溶剂，即可获得蜡质的膏状提取物。判一判(1)水蒸气蒸馏法的基本原理是植物芳香油易溶于水。(×)(2)蒸馏装置中进水口在上方，出水口在下方。(×)(3)振荡处理后，芳香油位于分液漏斗中液体的下部。(×)连一连植物芳香油的提取方法[学生用书P53]目前，芳香油被广泛应用于食品加工、日用化工和医药生产中，结合教材内容认识植物芳香油并探究提取的方法。探究1芳香油及其作用(1)含义：芳香油是芳香植物在代谢中的产物，又称精油或挥发油。目前已知其主要组分包括萜类化合物及其衍生物。(2)特性：芳香油具有挥发性，其沸点低于水的沸点，且易溶于有机(填“无机”或“有机”)溶剂。(3)用于日用化工：作为香料，如各种香水和化妆品，这是目前使用最为广泛的用途。(4)用于食品加工：作为调味品，如食品和糕点中加入了少量的芳香油，用于调节味道，激发食欲。(5)用作药物，如牙科消炎的丁香油，提神、驱虫的清凉油，等等。探究2芳香油的提取方法在生产实践中，提取植物芳香油一般根据植物原料的特点确定具体的提取方法。(1)蒸馏法：挥发性较强、能随水蒸气蒸发的植物芳香油，通常利用蒸馏法提取(主要的提取器具为水蒸气蒸馏器)，如玫瑰油、薄荷油、肉桂油、熏衣草油、檀香油等。(2)压榨法：柠檬油、甜橙油等易受机械压力作用而直接榨出，则一般采用压榨法制得(如采用简易的手动榨汁器)。(3)萃取法：将新鲜的植物材料浸泡在低沸点的有机溶剂(如乙醚等)中，经一段时间后取出残渣，再蒸去溶剂。如制取茉莉浸膏、桂花浸膏等。三种提取方法的归纳比较方法内容蒸馏法压榨法萃取法优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原来的结构和功能产率高，易分离局限性会导致某些原料的焦糊和有效成分的水解分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响提取物质的量实验原理利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来通过机械加压，压榨出植物中的芳香油使含待提取物的原料溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获取提取物适用范围适用于提取玫瑰精油、薄荷油等挥发性较强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊的原料适用范围广、要求原料的颗粒尽可能小，能充分浸泡在有机溶剂中1．植物芳香油是天然香料，下列有关说法不正确的是()A．植物芳香油是从植物的不同器官中提取的B．植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性C．植物芳香油组成简单，主要由苯组成D．用玫瑰提取的玫瑰精油是植物芳香油的一种解析：选C。植物芳香油组成复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物，其气味芳香，能使人神清气爽，绝不可能是由苯组成的。2．在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法的叙述，错误的是()A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，然后把水蒸发掉，剩余部分即芳香油B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出原料中的芳香油C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉有机溶剂后就可以获得芳香油D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油解析：选A。蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出原料中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，适用范围比较广。芳香油提取的实验方法[学生用书P54]结合教材P78～79内容完成以下探究。探究1根据装置示意图，理解水蒸气蒸馏法的装置安装方法(1)图中的A是温度计，作用是控制烧瓶内的蒸馏温度；B是直形冷凝管，其中C是出水口，D是进水口。(2)安装仪器一般都按照自下而上、从左到右的顺序，请结合上图把下列的安装步骤进行排序(提示：温度计易在安装中损坏，可以最后安装)：d→f→c→a→b→e→g。a．连接冷凝管b．连接接液管(或称尾接管)c．安装蒸馏头d．固定酒精灯e．安装接收瓶f．固定蒸馏瓶g．将温度计固定在蒸馏头上探究2完成橘皮中提取芳香油的操作程序，理解关键操作方法，学会精油的提取(1)操作程序：将橘皮切碎，与适量的水放入蒸馏瓶→点燃酒精灯，实施蒸馏→用锥形瓶收集→用分液漏斗分离芳香油。(2)蒸馏：在蒸馏瓶中加几粒沸石，防止液体过度沸腾。打开水龙头，缓缓通入冷水，然后开始加热。在整个蒸馏过程中，应保证温度计的水银球上常有因冷凝作用而形成的液滴。控制蒸馏的时间和速度，通常以每秒1～2滴为宜。蒸馏完毕，应先撤出热源，然后停止通水，最后拆卸蒸馏装置，拆卸的顺序与安装时相反。(3)分液：收集锥形瓶中的乳白色的乳浊液，向锥形瓶中加入质量浓度为0.1_g/mL的氯化钠溶液，使乳浊液分层。然后将其倒入分液漏斗中，用分液漏斗将油层和水层完全分开。打开顶塞，再将活塞缓缓旋开，放出下层的水溶液，用接收瓶收集上层的芳香油。向接收瓶中加入无水硫酸钠，吸去油层中含有的水分，放置过夜。橘皮精油操作的注意事项(1)安装装置顺序：从左到右，自下而上。(2)温度计位置：温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平。(3)冷凝管中水流方向：从下方进水，上方出水，与蒸气流向相反。(4)温度及时间：为提高产品质量，要严格控制蒸馏温度，可适当延长蒸馏时间。(5)烧瓶中的液体量：烧瓶容积的1/3～2/3。(6)加热时防暴沸：垫石棉网，向液体中加入几粒沸石或几片碎瓷片。(7)装置安装好后，应先在冷凝管中通水再加热。(8)除水：加入无水Na2SO4后，放置时间可适当长些。提取玫瑰精油的实验流程如图所示，请据图回答问题：原料→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→①②③④除水→玫瑰油⑤⑥(1)该装置分为三部分，A为___________，作用是_______________________________。(2)请指出该实验装置的不妥之处：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)②步中使用_____________(水中、水上、水气)蒸馏更简便易行。(4)油水混合物分层需要加入_______________。⑤～⑥中需______________操作。(5)分离的油层还含有____________________，需加入_________________将其除去。解析：(1)图中装置A为蒸馏装置，作用是将玫瑰精油蒸馏出来。(2)该实验装置中蒸馏瓶中温度计位置和冷凝管进出水的方向均不对。(3)②步中使用水中蒸馏更简便易行。(4)油水混合物分层需要加入NaCl。⑤～⑥中需过滤操作。(5)分离的油层还含有水分，需加入无水Na2SO4将其除去。答案：(1)蒸馏装置将玫瑰精油蒸馏出来(2)蒸馏瓶中温度计位置不对；冷凝管进出水的方向不对(3)水中(4)NaCl过滤(5)水分无水Na2SO4核心知识小结[网络构建][关键语句]芳香油挥发性强、易溶于有机溶剂，因此可以采用蒸馏法、萃取法．．．、压榨法等进行提取。水蒸气蒸馏法．．．．．．是植物芳香油提取的常用方法。对于不适于蒸馏的原料可以采用萃取法．．．。[随堂检测][学生用书P55]知识点一芳香油的性质与提取方法1．提取的植物芳香油具有很强的挥发性，其组成比较复杂，主要包括()A．蛋白质和糖B．核酸和蛋白质C．脂肪和蛋白质D．萜类化合物及其衍生物解析：选D。植物芳香油的种类虽然很多，但化学本质基本一致，即主要成分是萜类化合物及其衍生物。2．下列属于植物芳香油理化性质的是()①具有较强的挥发性②易溶于水③易溶于有机溶剂④具有特殊的植物香味A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：选C。植物芳香油是植物有效成分的提取液，其特点是有特殊的植物香味和较强的挥发性，且不易溶于水，易溶于有机溶剂。3．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法()A．只能用水蒸气蒸馏法B．可用蒸馏法和压榨法C．可用蒸馏法和萃取法D．可用压榨法和萃取法解析：选C。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。因此，用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况不同可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。4．萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发出某种物质，就可以得到纯净的植物芳香油。蒸发出的物质是()A．有机溶剂B．芳香油C．有机溶剂中的杂质D．芳香油中的杂质解析：选A。萃取的原理为先使芳香油溶于有机溶剂中，然后蒸发掉有机溶剂得到纯净的植物芳香油。知识点二芳香油的实验操作5．在水蒸气蒸馏装置中，从进水口通入水的作用是()A．加热B．防止过度沸腾C．过滤D．冷凝解析：选D。在使用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时，需要用到蒸馏装置。在装置中，进、出水口之间水是不断流动的，以降低装置温度，使水蒸气与芳香油混合物冷却成为液体，便于分离。6．绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是__________________________________________。(2)提取物质W时，振荡的作用是________________________________________。(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________________________________________。(4)现有丙酮(沸点56℃)、乙醇(沸点约78℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是________________________________________________________________________。(5)该实验操作过程中应注意的事项是________________________(答出两点即可)。解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。(2)提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机