【生物】2018届一轮复习苏教版生物成分的分离与测定技术教案

【生物】2018届一轮复习苏教版生物成分的分离与测定技术教案

第3讲　生物成分的分离与测定技术 考点| 植物芳香油和胡萝卜素的提取 ‎1．植物芳香油的来源、特点和提取 ‎(1)来源：芳香油是芳香植物在代谢中的产物，目前已知其主要组分包括萜类化合物及其衍生物。‎ ‎(2)特点：具有很强的挥发性，易溶于有机溶剂。‎ ‎(3)提取：橘皮芳香油既可采用蒸馏法提取，也可采用压榨法制得，而水蒸气蒸馏法适用于能随水蒸气蒸馏出来而不被破坏的物质成分。一些植物的芳香油还可采用萃取法提取。‎ ‎2．水蒸气蒸馏法提取橘皮中的芳香油 ‎3．橘皮精油的提取 ‎4．胡萝卜素的提取 视角1 芳香油的提取与分离 ‎1．(2017·河南开封5月模拟)近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。请分析回答有关提取过程的问题：‎ ‎(1)提取橘皮精油，常采用__________法而不用蒸馏法，原因是_________。‎ ‎(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮__________，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是__________。‎ ‎(3)参照手动压榨原理示意图，设计压榨方案时要考虑容器__________。为了使橘皮油易与水分离，常加入__________，并调节pH至__________。‎ ‎(4)得到压榨液后，先用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后__________进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将__________分离出来。此时的橘皮油还含有少量的水和果醋，需在‎5 ℃‎～‎10 ℃‎下静置5～7天，使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清的橘皮精油，其余部分过滤，__________合并，成为最终的橘皮精油。‎ ‎(5)写出橘皮精油的出油率计算公式__________。‎ ‎【解析】　(1)因橘皮精油的有效成分易高温分解，故提取橘皮精油通常采用压榨法。(2)提取橘皮精油前应先将橘皮干燥去水，并用石灰水处理橘皮。(3)为了使橘皮油易于与水分离，常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并调节pH至7～8。(4)压榨液用布袋过滤后做离心处理，可除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来。然后静置使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清的橘皮油，其余部分用滤纸过滤，将滤液与吸出的上层橘皮油合并，成为最终的橘皮精油。(5)出油率为单位质量橘皮的产油量。‎ ‎【答案】　‎ ‎(1)压榨　橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题　(2)干燥去水　破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率 ‎(3)能够承受的压力范围　相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4　7～8　(4)离心　上层的橘皮油　滤液与吸出的上层橘皮油　(5)出油率＝橘皮精油质量/所用橘皮质量 ‎2．(2017·湖北武汉4月模拟)研究发现柚皮精油具有抑菌、抑制肿瘤等作用，是一种具有广阔开发前景的芳香油资源。青蒿素是目前公认的治疗疟疾最有效的药物，易溶于有机溶剂，‎60 ℃‎以上易分解。回答下列问题：‎ ‎(1)柚皮精油可采用水蒸气蒸馏法提取，它是利用__________将__________较强的柚皮精油携带出来，形成油水混合物。在油水混合物中，加入__________可使油水出现明显分层；在分离得到的油层中应加入__________进行除水。‎ ‎(2)水蒸气蒸馏易使柚皮精油的有效成分部分水解，为避免此缺点，可采用________法提取柚皮精油。为了提高出油率，需先对柚皮进行的处理是______，以分解果胶。‎ ‎(3)青蒿素宜采用萃取法提取，现有四氯化碳(沸点‎76.5 ℃‎)和乙醚(沸点‎34.5 ℃‎)两种溶剂，应选用__________作为萃取剂，不选用另外一种的理由是______。‎ ‎【解析】　(1)蒸馏法提取植物芳香油的原理是具有较强挥发性的芳香油随水蒸气挥发形成油水混合物。在油水混合物中加入NaCl可以使油水分层，向分离得到的油层中加入无水Na2SO4可进一步除水。‎ ‎(2)采用压榨法提取芳香油可避免芳香油因高温水解而影响出油率。压榨处理前可用石灰水浸泡柚皮，以分解果胶，提高出油率。(3)青蒿素在‎60 ℃‎以上易分解，故提取青蒿素要用沸点低于‎60 ℃‎的乙醚作萃取剂。‎ ‎【答案】　(1)水蒸气　挥发性　NaCl　无水Na2SO4　(2)压榨　用石灰水浸泡　(3)乙醚　青蒿素在‎60 ℃‎以上易分解，应选择低沸点的萃取剂 物质分离及植物有效成分提取的方法 ‎1．物质分离的方法：‎ ‎(1)分离油水混合物可以采用分液的方法。‎ ‎(2)除去压榨液中的固体物和残渣通常采用过滤的方法。‎ ‎(3)除去液体中质量较小的固体残留物通常采用离心的方法。‎ ‎(4)除去芳香油中的残留水分常采用加入无水硫酸钠后过滤的方法。‎ ‎(5)除去不易挥发的植物有效成分中的有机溶剂常采用蒸馏法。‎ ‎2．依据植物有效成分的特性选择提取方法：‎ ‎(1)提取挥发性强的植物芳香油：蒸馏法。‎ ‎(2)提取易溶于有机溶剂的植物有效成分：萃取法。‎ ‎(3)提取原料中含量高的植物有效成分：压榨法。‎ ‎3．鉴定胡萝卜素常采取纸层析法。‎ 视角2 胡萝卜素的提取和分离 ‎3．(2017·江西婺源模拟)胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，还是常用的食品色素，还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。下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→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素 ‎(1)除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外，还可以从养殖的岩藻中获得或者利用______________生产。‎ ‎(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜进行________处理，但要注意控制________和时间，这是因为_________。‎ ‎(3)图中A过程表示________________，此过程用到的有机溶剂应该具有很高的________，能够充分________胡萝卜素，并且不与水混溶。‎ ‎(4)图中B过程表示________，在此之前进行过滤的目的是___________。‎ ‎【解析】　胡萝卜素的提取方法有三种：一是从植物中提取，二是从岩藻中获得，三是利用微生物发酵生产。新鲜胡萝卜含大量水分，提取时应干燥，但要控制干燥时间和温度，若温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。图中A是萃取，所用萃取剂应具有较高的溶点，并能充分溶解胡萝卜素。‎ ‎【答案】　(1)微生物的发酵　(2)干燥　温度　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解　(3)萃取　溶点　溶解　(4)浓缩　除去萃取液中的不溶物 植物芳香油提取方法的比较 提取方法 水蒸气蒸馏法 压榨法 有机溶剂萃取法 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，压榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 方法步骤 ‎①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤 ‎①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤 ‎①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩 适用范围 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中 优点 简单易行，便于分离 生产成本低，易保持原料原有的结构和功能 出油率高，易分离 局限性 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 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芳香油的质量 视角3 综合考查生物成分的分离与测定 ‎4．(2017·吉林质检)回答下列有关从生物材料中提取某些特定成分的问题：‎ ‎(1)薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似，因此适合选用__________法来提取。用此方法收集到的液体____________________(填“是”或“不是”)纯的薄荷油， 原因是______________________。在此过程中，影响薄荷油提取量的主要因素有__________________和__________。‎ ‎(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是__________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、__________、__________。‎ ‎(3)如图是某同学对萃取的胡萝卜素样品所做的鉴定实验的结果。图中实验组是__________，实验得出的结论是__________。‎ ‎【解析】　(1)薄荷油和玫瑰精油都是芳香油，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，因此可用水蒸气蒸馏法进行提取。由于薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物，不是纯的薄荷油。蒸馏温度太高、时间太短，产品品质就比较差。‎ ‎(2)胡萝卜素易溶于有机溶剂，可用有机溶剂进行萃取，步骤是：粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。‎ ‎(3)胡萝卜素萃取后溶于有机溶剂，图中实验组是B、C，对照组是A、D。‎ ‎【答案】　(1)水蒸气蒸馏　不是　薄荷油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　蒸馏时间　蒸馏温度 ‎(2)萃取　过滤　浓缩 ‎(3)B、C　萃取样品中不含β胡萝卜素 胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易混易错点 ‎1．层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显。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．点样时点样圆点太大(直径大于‎2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素。点样圆点的直径应为‎2 mm。 ‎ ‎3．将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以避免由于毛细管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．层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败。层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。‎ ‎5．没有设置标准样品作对照。层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β胡萝卜素作对比予以确认。‎ 真题验收| 感悟高考　淬炼考能 ‎1．(2015·全国卷Ⅱ)回答与胡萝卜素有关的问题：‎ ‎(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是________(填“α胡萝卜素”、“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_____________________。‎ ‎【解析】　(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β胡萝卜素，β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。‎ ‎(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。‎ ‎(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。‎ ‎【答案】　(1)β胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性 ‎(2)需要 ‎(3)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(其他合理答案也可以)‎ ‎2．(2010·全国卷改编)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：‎ ‎(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有__________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液__________(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是__________。‎ ‎(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和__________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是____________。‎ ‎(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会______，原因是_______。‎ ‎(4)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为__________d左右。‎ ‎(5)从薄荷叶中提取薄荷油时__________(选填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________。‎ ‎【解析】　植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。而水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，所以适用水蒸气蒸馏法提取。‎ ‎【答案】　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物 ‎(2)蒸馏温度　在一定时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加 ‎(3)下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失 ‎(4)a ‎(5)能　薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似 ‎1．植物芳香油提取的方法有水蒸气蒸馏法、压榨法和萃取法等。‎ ‎2．提取橘皮芳香油的实验流程中在油水混合物中加入NaCl的作用是增大盐的浓度，使油水分层；加入无水Na2SO4的作用是吸收油层中的水分。‎ ‎3．由于水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，因此柠檬芳香油的提取常用压榨法。‎ ‎4．胡萝卜素不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂，因此用萃取法获得胡萝卜素时，石油醚最适宜作萃取剂。‎ ‎5．萃取法获得胡萝卜素时，由于有机溶剂易燃，直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸，故采用水浴加热法。为防止加热时有机溶剂的挥发，在加热瓶口安装冷凝回流装置。‎ ‎6．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。‎