2019-2020学年高中生物 专题6 课题2 胡萝卜素的提取教案 新人教版选修1

课题2胡萝卜素的提取学习目标：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。(重点)2.了解有机溶剂的相关知识。3.学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法。(重、难点)1．胡萝卜素的基础知识(1)种类①划分依据：双键的数目。②类型：分为α、β、γ三类，最主要的组成成分是β­胡萝卜素。(2)用途①治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病。②广泛地用作添加剂。③使癌变细胞恢复成正常细胞。(3)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。(4)提取途径①一是从植物中提取；②二是从大面积养殖的岩藻中获得；③三是利用微生物的发酵生产。2．胡萝卜素的提取与鉴定(1)实验原理与流程①原理：根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以采用有机溶剂萃取的方法来提取。②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：有机溶剂分为两种：水溶性和水不溶性。②原则：萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，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问题。(3)影响萃取的因素①主要因素：萃取剂的性质和使用量。②次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。(4)实验装置的设计①避免明火加热，宜采用水浴加热，这是因为直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。②在加热瓶口安装回流冷凝装置，以防止加热时有机溶剂的挥发。③萃取液的浓缩可以直接使用蒸馏装置。浓缩前要进行过滤，除去萃取液中的不溶物。(5)操作提示①在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分解。②胡萝卜干燥的速度和效果与破碎程度、干燥方式有关。(6)胡萝卜素的鉴定①鉴定方法：纸层析法。②操作步骤：量做基线—在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点↓对照点样—|A、D点点标准样品，B、C点点提取样品↓干燥层析—吹干滤纸，放入有1cm深的石油醚的密封玻璃瓶中层析↓对比观察—对比观察样品色素点与标准色素点层析带的异同1．判断对错(1)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。()(2)原料颗粒越小、萃取的温度越高、时间越长，萃取的效率就越高。()(3)萃取过程中在瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发。()(4)浓缩的过程是为了把萃取剂与胡萝卜素分开。()提示：(1)√(2)×萃取过程中，如果温度过高，萃取时间过长，会导致胡萝卜素分解，降低萃取效率。(3)√(4)√2．胡萝卜素的提取中，萃取液的浓缩采用的装置是()A．蒸馏装置B．压榨装置C．萃取装置D．冷凝回流装置A[胡萝卜素的浓缩过程采用的是蒸馏装置。]胡萝卜素的提取[合作交流]1．根据胡萝卜素的性质，食用胡萝卜时，应该怎样做，才能有助于人体吸收？提示：胡萝卜中含有的胡萝卜素属于脂溶性物质，因此食用胡萝卜时，为了使较多的胡萝卜素溶解，最好加油炒制，在油中溶解的胡萝卜素容易被人体吸收。2．食用胡萝卜能为人体提供维生素，能否说胡萝卜含有大量维生素？说明原因。提示：不能。胡萝卜能补充人体需要的维生素，因为胡萝卜中含有的β­胡萝卜素等，在人体的小肠和肝脏等器官中被氧化成维生素A，因此胡萝卜可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病。3．胡萝卜素有哪些种类？其划分的依据是什么？提示：胡萝卜素可分为α、β和γ三种。划分依据是双键的数目。[归纳总结]1．胡萝卜素的分布胡萝卜素广泛存在于植物的叶、茎和果实中，最早是在胡萝卜中分离得到的。除胡萝卜外，绿色蔬菜和黄玉米、小米等粮食中也含有一定量的胡萝卜素。2．胡萝卜素的理化性质胡萝卜素为橘黄色结晶，不溶于水，易溶于石油醚等有机溶剂，在橄榄油和苯中的溶解度为0.1g/100mL，在氯仿中溶解度为4.3g/100mL。胡萝卜素在弱碱条件下比较稳定，在酸中不稳定，在光照和含氧条件下也不稳定。胡萝卜素低浓度时为黄色，高浓度时为橙红色。重金属离子，特别是铁离子，可促使胡萝卜素退色。[典题通关]如图为提取胡萝卜素的装置图，分析下图，完成下列问题。(1)萃取剂可分为________和________两种，乙醇和丙酮属于________萃取剂。在提取β­胡萝卜素时，常采用的原料是________，因为其不仅________，而且________________________。(2)萃取的效率主要取决于___________________________，同时也受到________________________等条件的影响。(3)萃取过程中，第一步需________________________，以提高效率。因为______________________，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法。通过加热处理，β­胡萝卜素溶解在萃取剂中，再经________得到萃取液，经过________后，可________得到纯净的β­胡萝卜素。[解析](1)萃取剂可分为水溶性和水不溶性两种，乙醇和丙酮属于水溶性。在提取β­胡萝卜素时，常采用的原料是胡萝卜，因为其不仅廉价易得，而且β­胡萝卜素含量也较高。(2)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时也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。(3)萃取过程中，第一步需将胡萝卜进行粉碎和干燥，以提高效率。因为有机溶剂都是易燃物，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法。通过加热处理，β­胡萝卜素溶解在萃取剂中，再经萃取、过滤、浓缩得到纯净的β­胡萝卜素。[答案](1)水溶性水不溶性水溶性胡萝卜廉价易得β­胡萝卜素含量也较高(2)萃取剂的性质和使用量原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间(3)将胡萝卜进行粉碎和干燥有机溶剂都是易燃物萃取过滤浓缩(1)提取胡萝卜素所用的萃取剂要符合怎样的条件？(2)在萃取装置中要在加热瓶口处安装冷凝回流装置的目的是什么？(3)在萃取前要对原料进行粉碎和干燥处理，干燥时为什么要严格控制温度？提示：(1)用于提取胡萝卜素的萃取剂应属于水不溶性的有机溶剂，且要具有较高的沸点。(2)为了防止加热时有机溶剂挥发。(3)温度太高，干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。下列关于胡萝卜素的说法中，不正确的是()A．胡萝卜素存在于叶绿体类囊体薄膜上B．胡萝卜素可划分为α、β、γ三类，β­胡萝卜素是其中最主要的组成成分C．胡萝卜素可以用来预防肿瘤、癌症等D．β­胡萝卜素只存在于蔬菜中D[叶绿体中的色素包括叶绿素、类胡萝卜素(叶黄素和胡萝卜素)，分布在叶绿体类囊体薄膜上。根据双键的数目可将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β­胡萝卜素是其中最主要的组成成分。胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等。最近发现，天然胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复成正常细胞的作用。β­胡萝卜素不但存在于蔬菜(如胡萝卜)中，也存在于某些橙色、黄色的水果中。故选D。]胡萝卜素的鉴定[合作交流]1．乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？提示：胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但是它们是水溶性有机溶剂，萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不能用作萃取剂。2．用新鲜胡萝卜萃取胡萝卜素时为什么要干燥？干燥时应注意什么？提示：(1)新鲜的胡萝卜中含有大量的水分。(2)在干燥时应注意控制温度，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。3．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？提示：在这五种有机溶剂中，乙醚沸点较低，不宜选取，苯和四氯化碳有毒性，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂，其次可选乙酸乙酯。[归纳总结]1．纸层析胡萝卜素时的注意事项(1)层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)点样时应注意点样应快速细致，样点不能太大(直径应小于0.5cm)，并保持滤纸干燥。点样后如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则样点会变黄。(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，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。2．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。(3)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。[典题通关]右图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请据图回答下列问题。(1)胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是________。(2)图中②的名称是________。①的作用是____________。(3)⑤为________，对于⑤，实验时应注意_________________。(4)⑥为________，常用_________________________。[解析]胡萝卜素粗品的鉴定常用纸层析法，在该法中，需注意：a.点样要快速、细致且需保持滤纸干燥；b.要保持层析容器中有层析液的饱和蒸汽，以保证层析效果。[答案](1)纸层析法(2)色谱容器防止层析液挥发(3)样品原点点样应该快速细致并保持滤纸干燥(4)溶剂石油醚(1)如果层析液没及⑤会导致什么样的结果？(2)制作样品原点时，为什么要多次点样？提示：(1)胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败。(2)增加原点处的胡萝卜素的含量，使得实验效果明显。用纸层析法鉴定胡萝卜素时，滤纸两边不能互相接触，因为()A．不能出现层析带B．层析带颜色浅C．会由于毛细现象而使溶剂前沿不齐D．阻碍色素上升C[用纸层析法鉴定胡萝卜素时，滤纸两边不能互相接触，否则容易发生毛细现象而使溶剂前沿不齐。故选C。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.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.石油醚的沸点较高，在加热萃取时不易挥发，是萃取效果最好的有机溶剂。3.萃取的效率主要取决于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、萃取温度和时间等条件的影响。4.提取胡萝卜素的实验流程为：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。5.用纸层析法鉴定胡萝卜素时，若萃取样品中出现了与标准样品相同的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功。1．从胡萝卜中提取胡萝卜素时，首先要将原料干燥、粉碎，其目的主要是()A．胡萝卜太大，不能放入烧瓶中B．整个胡萝卜不能溶于有机溶剂C．脱水，使原料与有机溶剂充分接触，提高萃取效率D．减少萃取的时间，从而提高效率C[影响萃取的因素主要有萃取剂的性质和使用量，此外，原料颗粒的大小及含水量也能影响萃取效率。因此，先将胡萝卜干燥脱水，并粉碎，使之与萃取剂充分接触，充分溶解，效果会更好。另外，萃取时间一般要长一些，效果也会好些。故选C。]2．胡萝卜素可以分为α、β、γ三类，划分的依据是()A．层析后出现在滤纸条上的位置B．根据在人和动物体内的功能和作用部位C．根据分子式中碳碳双键的数目D．根据分解后产生的维生素A的分子数C[胡萝卜素的分子式中含有多个碳碳双键，如β­胡萝卜素中含有9个双键。根据双键的数目可以把胡萝卜素分为α、β、γ三类，其中β­胡萝卜素是最主要的组成成分。]3．影响胡萝卜素提取的因素有()①温度②胡萝卜的干燥程度③萃取剂的性质④萃取剂的用量⑤胡萝卜粉碎块大小⑥加热时间A．①②③④⑤⑥B．①③④⑥C．①②④⑥D．①②③⑤A[萃取的效率主要取决于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．胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病；是常用的食品色素；具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。如图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，请回答下列问题：胡萝卜―→粉