生物學(xué)案：專題6課題胡蘿卜素的提取

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題2胡蘿卜素的提取問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、基礎(chǔ)知識(shí)活動(dòng)與探究11．胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)各有怎樣的特點(diǎn)？2．為了提高胡蘿卜素在人體腸道中的吸收率，用胡蘿卜做菜時(shí)，有哪些注意事項(xiàng)？為什么？3．胡蘿卜素有哪些方面的應(yīng)用?有哪些獲取的途徑？遷移與應(yīng)用1作為萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑，哪一項(xiàng)不符合實(shí)驗(yàn)要求?(）A．能充分溶解色素B．與水混溶C．對(duì)人無(wú)毒害作用D．易與產(chǎn)品分離1．β－胡蘿卜素的新應(yīng)用和研究動(dòng)態(tài)最新研究成果表明，β－胡蘿卜素可以減少肺癌、胃癌、食道癌、膀胱癌、宮頸癌、口腔癌等癌癥的發(fā)病率。β－胡蘿卜素對(duì)癌癥的治療還能起很好的輔助作用.β－胡蘿卜素對(duì)心血管疾病也具有良好的預(yù)防效果，可降低這方面的發(fā)病率.此外，β－胡蘿卜素還用于治療紅細(xì)胞生成性原卟啉病、蛔蟲(chóng)病、老年性白內(nèi)障、多年無(wú)法根治的牛皮癬、手術(shù)后傷口長(zhǎng)期不愈合等。2．有機(jī)溶劑的種類根據(jù)在水中溶解度的大小分為水溶性和水不溶性兩種。乙醇和丙酮能夠與水混溶，是水溶性有機(jī)溶劑；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能與水混溶，稱為水不溶性有機(jī)溶劑。3．萃取劑的選擇可用萃取法提取胡蘿卜素。選擇萃取劑時(shí)還應(yīng)考慮到萃取效率、對(duì)人的毒性、是否易燃、有機(jī)溶劑是否能從產(chǎn)品中完全除去、會(huì)不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題。萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑應(yīng)該是胡蘿卜素在其內(nèi)溶解度較大,能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水混溶。最佳萃取劑為石油醚。二、萃取和鑒定胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)與探究21．乙醇和丙酮能夠用于胡蘿卜素的萃取嗎？為什么?2．你能探究確定適于萃取胡蘿卜素的最適有機(jī)試劑嗎？請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路。3．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳這幾種有機(jī)溶劑中,哪種最適宜用來(lái)提取胡蘿卜素?4．萃取的效率主要取決于萃取劑，但還受原料和萃取條件的影響，分析怎樣才能提高萃取效率。5．觀察第78頁(yè)的圖67，你認(rèn)為加熱的作用是什么？能否用明火加熱?為什么？如何防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)？6．萃取液的濃縮可直接使用蒸餾裝置，蒸發(fā)出去的物質(zhì)是萃取劑還是胡蘿卜素？7．本課題提取的是胡蘿卜素粗品,可通過(guò)紙層析法鑒定.請(qǐng)交流以下問(wèn)題.（1)紙層析操作中,應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)?（2）標(biāo)準(zhǔn)樣品與萃取樣品的層析結(jié)果有何區(qū)別？遷移與應(yīng)用2對(duì)胡蘿卜素的提取順序，正確的是（）。A．胡蘿卜→粉碎→萃取→干燥→濃縮→過(guò)濾→胡蘿卜素B．胡蘿卜→粉碎→過(guò)濾→干燥→萃取→濃縮→胡蘿卜素C．胡蘿卜→粉碎→過(guò)濾→萃取→干燥→濃縮→胡蘿卜素D．胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過(guò)濾→濃縮→胡蘿卜素1．影響萃取的因素(1)主要因素：萃取的效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量。(2)次要因素：萃取的效率受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等條件的影響。（3）注意事項(xiàng)①萃取前，要將胡蘿卜進(jìn)行粉碎和干燥。②一般來(lái)說(shuō)，原料顆粒小,萃取的溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，需要提取的物質(zhì)就能夠充分溶解，萃取效果就好。③萃取的最佳溫度和時(shí)間可以通過(guò)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)探索.④新鮮的胡蘿卜含有大量的水分，在干燥時(shí)要注意控制溫度，可以用烘箱烘干,也可以用熱風(fēng)吹干.2．胡蘿卜素粗品的鑒定(1）采用的方法：紙層析法。(2）鑒定步驟做基線：在18cm×30cm濾紙下端距底邊2cm處做一基線，在基線上取A、B、C、D四點(diǎn)?對(duì)照點(diǎn)樣：A、D點(diǎn)點(diǎn)上標(biāo)準(zhǔn)樣品，B、C點(diǎn)點(diǎn)上萃取樣品?干燥層析：吹干濾紙溶劑，放入色譜容器中層析?對(duì)比觀察：對(duì)比觀察樣品色素點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)色素點(diǎn)的異同（3）注意事項(xiàng)①層析時(shí)注意選擇干凈的濾紙，為了防止操作時(shí)對(duì)濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進(jìn)行操作。②點(diǎn)樣時(shí)應(yīng)注意點(diǎn)樣斑點(diǎn)不能太大(直徑應(yīng)小于0.5mm）,如果用吹風(fēng)機(jī)吹干，溫度不宜過(guò)高，否則斑點(diǎn)會(huì)變黃。③將點(diǎn)好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時(shí)注意濾紙兩邊不能相互接觸，以免溶劑沿濾紙兩邊的移動(dòng)加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】一、1．橘黃色水乙醇石油醚2．雙鍵的數(shù)目α、β、γβ－胡蘿卜素3．（1）維生素A夜盲（2）食品色素(3)癌細(xì)胞4．植物大面積養(yǎng)殖的巖藻微生物的發(fā)酵預(yù)習(xí)交流：（1）提示：胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。(2）提示：胡蘿卜素呈橙黃色。葉片的顏色取決于各種色素的相對(duì)含量，夏天的葉片葉綠素(綠色）的含量一般約占3/4，而葉黃素（黃色）和胡蘿卜素的含量?jī)H占1/4，因而呈現(xiàn)綠色。到了秋天，氣溫變低，由于葉綠素結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,容易受到低溫的破壞,而葉黃素和胡蘿卜素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易被低溫破壞，因此秋天的葉片葉黃素和胡蘿卜素的相對(duì)含量往往上升且占據(jù)優(yōu)勢(shì)，使葉片由綠變黃。（3）提示：無(wú)水乙醇。胡蘿卜素色素帶位于濾紙條的最頂端,說(shuō)明在綠葉的各種色素中,胡蘿卜素在層析液（有機(jī)溶劑的混合物）中的溶解度最大。因?yàn)樯卦趯游鲆褐械娜芙舛仍酱?，隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度越快。二、1．粉碎萃取濃縮2．（1)水溶性水不溶性（2)較高不對(duì)人的毒性易燃3．性質(zhì)使用量溫度和時(shí)間4．(1)紙層析（2)2cm標(biāo)準(zhǔn)樣品萃取樣品溶劑石油醚標(biāo)準(zhǔn)樣品萃取樣品課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：1．提示:胡蘿卜素的化學(xué)分子式中包含多個(gè)碳碳雙鍵，根據(jù)雙鍵的數(shù)目可以將胡蘿卜素劃分為α、β、γ三類。胡蘿卜素的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇,易溶于石油醚等有機(jī)溶劑.2．提示:炒胡蘿卜時(shí)要多加些油(植物油或動(dòng)物油），因?yàn)楹}卜素不溶于水，易溶于油等有機(jī)溶劑,溶解的胡蘿卜素容易被人體吸收。3．提示：胡蘿卜素可以用來(lái)治療因缺乏維生素A而引起的各種疾??；還是食品色素，廣泛地用作食品、飲料、飼料的添加劑;天然胡蘿卜素還具有使癌變細(xì)胞恢復(fù)成正常細(xì)胞的作用。工業(yè)生產(chǎn)上提取胡蘿卜素（天然β－胡蘿卜素）的方法主要有三種：一是從植物中提取；二是從大面積養(yǎng)殖的巖藻中獲得；三是利用微生物的發(fā)酵生產(chǎn)。遷移與應(yīng)用1:B解析：選擇萃取劑的基本原則是：具有較高的沸點(diǎn)、能充分溶解色素、不與水混溶、萃取效率高、對(duì)人無(wú)毒害作用、易與產(chǎn)品分離、不影響產(chǎn)品質(zhì)量.活動(dòng)與探究2:1．提示：乙醇和丙酮都不能用于胡蘿卜素的萃取，因?yàn)橐掖己捅鶠樗苄匀軇?2．提示：進(jìn)行分組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，各組所使用的萃取劑類型不同，萃取劑的容積、胡蘿卜的用量、萃取溫度等因素均相同,通過(guò)比較胡蘿卜素的提取量確定最適宜的萃取劑。3．提示:在這五種有機(jī)溶劑中，乙醚沸點(diǎn)較低,不宜選取，苯和四氯化碳有毒性，石油醚的沸點(diǎn)最高，在加熱萃取時(shí)不易揮發(fā)，所以石油醚最適宜用作萃取劑，其次可選乙酸乙酯。4．提示：原料顆粒小,含水量少，萃取溫度高，時(shí)間長(zhǎng),需要提取的物質(zhì)就能夠充分溶解，萃取效果就好。5．提示:加熱的目的是促進(jìn)胡蘿卜素在萃取劑中的溶解。不能用明火加熱，只能采用水浴加熱，因?yàn)橛袡C(jī)溶劑(萃取劑）都是易燃物,直接使用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。為防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)，還要在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置.6．提示:是萃取劑,胡蘿卜素留在蒸餾瓶中。7．（1）提示：①點(diǎn)樣應(yīng)快速細(xì)致、圓點(diǎn)細(xì)小，并保持濾紙干燥；②濾紙筒的豎直邊緣不能相互接觸,若接觸會(huì)因毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動(dòng)速度加快，使溶劑前沿不齊；③石油醚易揮發(fā)，注意層析容器要密封。（2）提示：層析后，標(biāo)準(zhǔn)樣品只含β－胡蘿卜素,所以只有一個(gè)色素點(diǎn)，萃取樣品由于含多種色素，會(huì)有多個(gè)色素點(diǎn).如果萃取樣品出現(xiàn)了與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)應(yīng)的層析帶，說(shuō)明提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)成功。遷移與應(yīng)用2：D解析:本題考查提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)流程。當(dāng)堂檢測(cè)1．β－胡蘿卜素不是維生素A，但是可以治療維生素A缺乏癥，原因是（)。A．β－胡蘿卜素和維生素A具有完全相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)B．β－胡蘿卜素和維生素A具有完全相同的生物學(xué)功能C．β－胡蘿卜素和維生素A的化學(xué)式完全相同D．一分子的β－胡蘿卜素在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化成兩分子的維生素A答案:D解析：β－胡蘿卜素和維生素A是兩種不同的化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能并不完全相同，化學(xué)式也不同。β－胡蘿卜素之所以能治療維生素A缺乏癥是因?yàn)橐环肿拥摩拢}卜素在人或動(dòng)物的小腸、肝臟等器官被氧化成兩分子的維生素A。2．萃取的效率主要取決于()。A．原料顆粒的大小B．原料的緊密程度、含水量C．萃取劑的性質(zhì)和使用量D．萃取的溫度和時(shí)間答案：C解析:影響萃取的因素主要是萃取劑的性質(zhì)和使用量，同時(shí)還受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等條件的影響。3．為防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)，要在加熱瓶口安裝（）。A．蒸餾裝置B．冷凝回流裝置C．分液漏斗D．壓榨裝置答案：B解析：為防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)，要在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置。4．萃取過(guò)程中采用水浴加熱的原因是(）。A．水浴加熱不易破壞胡蘿卜素分子的結(jié)構(gòu)B．是為了保持97～100℃的恒溫C．防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)D．有機(jī)溶劑遇明火易爆炸答案:D解析：萃取過(guò)程使用的有機(jī)溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱容易引起