菠菜中色素的提取分離和鑒定(有機化學實驗)

1、ch211CHRH3CH3CNNNMgN葉綠素a和葉綠素b的結構（葉綠素 a: R=CH，葉綠素b: R=CHOH3CH3C CH3CH3CH3CH3CH3 H3CCH3菠菜中的色素提取、分離及鑒定、實驗目的1. 進一步熟悉和掌握薄層色譜的原理及應用2. 了解菠菜中主要色素的基本性質(zhì)，通過菠菜色素的提取和分離，了解天然物質(zhì)分離提純方法及原理3. 掌握用紫外光譜和熒光光譜鑒別菠菜中色素的原理及方法、菠菜中的色素簡介菠菜葉中富含多種色素成分，如葉綠素（綠色）、胡蘿卜素（橙黃色）和葉黃素（黃色） 等多種天然色素。葉綠素存在兩種結構相似的形式即葉綠素a（C 55 H72O5N»Mg）和葉綠素

2、b（C 55HzON4Mg）,結構見圖1。二者差別僅是a中一個甲基被b中的甲酰基所取代。它們都是吡咯衍生物與金 屬鎂的絡合物，是植物進行光合作用所必需的催化劑。植物中葉綠素a的含量通常是b的3倍。盡管葉綠素分子中含有一些極性基團，但分子中大的烷基結構使它易溶于丙酮，乙醇，乙醚,石油醚等有機溶劑。胡蘿卜素（C40峠6 ）是具有長鏈結構的共軛多烯。它有三種異構體，即a, 3-和Y-胡蘿卜素，其中 3-異構體含量最多，也最重要。在生物體內(nèi)，3-體受酶催化氧化即形成維生素A。目前3-胡蘿卜素已可進行工業(yè)生產(chǎn)，可作為維生素A使用，也可作為食品工業(yè)中的色素。葉黃素（C40H56O2 ）是胡蘿卜素的羥基衍生

3、物，它在綠葉中的含量通常是胡蘿卜素的兩倍。與3-胡蘿卜素相比，葉黃素較易溶于醇而在石油醚中溶解度較小。根據(jù)這些色素在有機溶劑中的溶解性，可將它們提取出來。葉黃素：R = OH ）葉綠體3-胡蘿卜素和葉黃素的結構（3胡蘿卜素:R =H ,菠菜中各色素的理化性質(zhì)綠色植物中的葉綠體色素在把光能轉變?yōu)榛瘜W能的光和作用中起著重要作用。色素有葉綠素和類胡蘿卜素兩類，主要包括3-胡蘿卜素，葉黃素，葉綠素 a和葉綠素b四種色素，它們在葉綠體中的含量比約為2: 1: 3： 1。葉綠素是植物進行光合作用所必需的催化劑。葉綠素a有四個甲基與卟吩核連接(R CH3)。蠟狀藍黑色微小晶體。熔點117120 C。溶于乙醇

4、、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和苯，不溶于石油醚。其乙醇溶液是藍綠色，并有深紅色火光。(2)葉綠素b有三個甲基和一個醛基與卟吩核連接(R=CHO)。蠟狀藍黑色微小晶體。熔點120130C。溶于乙醇和乙醚，難溶于石油醚。乙醚溶液有亮綠色。其它有機溶劑的溶液通常是 綠色至黃綠色，并有紅色熒光?？捎米鞣试?、脂肪、油蠟、食品、化妝品和醫(yī)藥用的無毒著 色劑。由綠葉用乙醇萃取而制得，也可用化學方法合成。(3)胡蘿卜素胡蘿卜素有多種異構體，是四萜類化合物。a胡蘿卜素為紅色結晶。熔點187C。旋光度+385 °c=0.08,苯)。溶于乙醚、苯、氯仿。3胡蘿卜素為紅棕色結晶，熔點181 C ,溶于乙醚、

5、丙酮、苯、石油醚。y胡蘿卜素為紫色棱形結晶，熔點177.5 C,溶于苯、氯仿。a ,3和y胡蘿卜素常共存于許多植物中，3胡蘿卜素含量最高。3胡蘿卜素在植物中幾乎總是和葉綠素共存，含量最多的是胡蘿卜、 棕櫚油以及多種綠葉植物。用做食物色素、保健食品，以及作防曬化妝品成分，還可用作制造維生素A的原料。葉黃素又稱胡蘿卜醇(carotenol)。一類羥基類胡蘿卜素的衍生物。以乙醚加甲醇精制，得黃 色穗狀物。具金屬光澤的結晶。熔點183 C。不溶于水。溶于油性溶劑。光穩(wěn)定性較好。主要與葉綠素、胡蘿卜素共存于綠色植物的葉和花中。在天然黃色素中，它的價格較貴，可用于食品著色。也有添加于禽飼料中，使禽蛋蛋黃增

6、進黃色。三. 實驗原理色譜法是一種物理的分離方法，其原理是利用混合物中各成分的物理化學性質(zhì)的差異， 當選擇某一條件使混合物中各成分流過支持劑或吸附劑時，各成分可因其物理性質(zhì)不同而分離。分離效果的好壞關鍵在于條件的選擇。薄層色譜是在玻片上涂布固體吸附劑，利用樣品對固體吸附劑的吸附能力不同，選擇對樣品溶解(解附)能力不同的溶劑，將混合物各成分按照極性大小不同隨溶劑前進速度不同 而分開的方法。應用：薄層色譜可以用來分離、鑒別化合物，也可以用于跟蹤反應進程。Rf值與分子結構的關系溶質(zhì)移動的距離Rf = -溶劑移動的距離Rf值越大，樣品與固體吸附劑吸附越緊，即樣品與固體吸附劑分子間作用力越大，說明 樣品

7、極性越強或分子量越大。本實驗利用有機溶劑將菠菜中的色素浸提出來，利用柱層析和薄層層析法將色素分離開來， 根據(jù)各色素的顏色、分子極性與Rf值的關系、吸收光譜、熒光對分離出的色素進行鑒定歸屬，討論結構對 Rf值、吸收光譜的影響。四. 儀器試劑新鮮菠菜、石油醚、乙醇、丁醇、中性氧化鋁(柱層析用)、薄層層析硅膠、丙酮、苯、飽和食鹽水、無水硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉(CMC、載玻片、研缽、層析缸、點樣毛細管、層析柱、滴管、分液漏斗、烘箱、紫外分光光度計、熒光儀。五、實驗方法1薄層板的制備稱取適量硅膠G按硅膠和水1 : 3(w/w)的比例加入0.5%CM水溶液，調(diào)成糊狀，用傾瀉法涂在干凈薄層板上，輕輕振搖，使

8、硅膠漿料均勻平整鋪開，放置1h,晾干，置于烘箱中，逐漸升溫至110C活化0.5h,冷卻，置于干燥器中備用。2樣品制備稱取5克洗凈晾干水分的新鮮的菠菜葉，用剪刀剪碎，放在錐形瓶中，加入30 mL 2 :1 (v/v )的石油醚和乙醇混合溶劑，浸沒菠菜葉片，用玻棒攪動數(shù)分鐘，以利于菠菜葉的細 胞破裂，色素浸出。布氏漏斗抽濾，將菠菜汁轉入分液漏斗，分去水層，分別用等體積的飽 和食鹽水和蒸餾水洗滌兩次，以除去萃取液中的乙醇(洗滌時要輕輕旋蕩，以防止產(chǎn)生乳化)。棄去水-乙醇層，石油醚層用無水硫酸鈉干燥后濾入錐型瓶，置于暗處備用。3薄層層析用吸管吸取菠菜萃取液，小心慢慢滴在制鋪好的薄層板上，滴入在硅膠板上

9、的萃取液要成一條直線，直線離板下沿約1.5 2厘米，晾干。放入裝有2 : 1.5 : 2的石油醚-丙酮-苯(v/v ) 混合展開劑的層析缸內(nèi)，于暗處室溫展開，得五條色帶。取出，待溶液揮發(fā)后，測量各色帶 及溶劑前沿到原點的距離，計算Rf值。嘗試不同展開劑：石油醚 -丙酮=8:2(v/v )、石油醚-乙酸乙酯=6:4 (v/v )進行薄層層析，比較溶劑對展開效果的影響。4、光譜檢測將各條色帶用紫外掃描儀在350750nm范圍內(nèi)掃描，記錄各條色帶紫外-可見光譜、并觀測測各色帶的熒光。六、結果與討論填寫表1，并根據(jù)各色素的顏色、分子極性與Rf值的關系、吸收光譜、熒光對分離出的色素進行鑒定歸屬，討論結構對Rf值、吸收光譜的影響。表1菠菜葉片色素色譜分析數(shù)據(jù)及歸屬編號顏色Rf值熒光紫外