生物學案：專題6課題胡蘿卜素的提取

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課題2胡蘿卜素的提取問題導學一、基礎知識活動與探究11．胡蘿卜素的分子結構和化學性質各有怎樣的特點？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，有哪些注意事項？為什么？3．胡蘿卜素有哪些方面的應用?有哪些獲取的途徑？遷移與應用1作為萃取胡蘿卜素的有機溶劑，哪一項不符合實驗要求?(）A．能充分溶解色素B．與水混溶C．對人無毒害作用D．易與產品分離1．β－胡蘿卜素的新應用和研究動態(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－胡蘿卜素對癌癥的治療還能起很好的輔助作用.β－胡蘿卜素對心血管疾病也具有良好的預防效果，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胞生成性原卟啉病、蛔蟲病、老年性白內障、多年無法根治的牛皮癬、手術后傷口長期不愈合等。2．有機溶劑的種類根據(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。選擇萃取劑時還應考慮到萃取效率、對人的毒性、是否易燃、有機溶劑是否能從產品中完全除去、會不會影響產品質量等問題。萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該是胡蘿卜素在其內溶解度較大,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驗設計活動與探究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試劑嗎？請寫出實驗思路。3．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳這幾種有機溶劑中,哪種最適宜用來提取胡蘿卜素?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頁的圖67，你認為加熱的作用是什么？能否用明火加熱?為什么？如何防止加熱時有機溶劑揮發(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,可通過紙層析法鑒定.請交流以下問題.（1)紙層析操作中,應該注意哪些事項?（2）標準樣品與萃取樣品的層析結果有何區(qū)別？遷移與應用2對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→過濾→胡蘿卜素B．胡蘿卜→粉碎→過濾→干燥→萃取→濃縮→胡蘿卜素C．胡蘿卜→粉碎→過濾→萃取→干燥→濃縮→胡蘿卜素D．胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→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、萃取的溫度和時間等條件的影響。（3）注意事項①萃取前，要將胡蘿卜進行粉碎和干燥。②一般來說，原料顆粒小,萃取的溫度高、時間長，需要提取的物質就能夠充分溶解，萃取效果就好。③萃取的最佳溫度和時間可以通過設置對照實驗來探索.④新鮮的胡蘿卜含有大量的水分，在干燥時要注意控制溫度，可以用烘箱烘干,也可以用熱風吹干.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?對照點樣：A、D點點上標準樣品，B、C點點上萃取樣品?干燥層析：吹干濾紙溶劑，放入色譜容器中層析?對比觀察：對比觀察樣品色素點與標準色素點的異同（3）注意事項①層析時注意選擇干凈的濾紙，為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。②點樣時應注意點樣斑點不能太大(直徑應小于0.5mm）,如果用吹風機吹干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。③將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙兩邊不能相互接觸，以免溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結果。答案：課前·預習導學【預習導引】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)癌細胞4．植物大面積養(yǎng)殖的巖藻微生物的發(fā)酵預習交流：（1）提示：胡蘿卜素主要吸收藍紫光。(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）和胡蘿卜素的含量僅占1/4，因而呈現(xiàn)綠色。到了秋天，氣溫變低，由于葉綠素結構不穩(wěn)定,容易受到低溫的破壞,而葉黃素和胡蘿卜素結構穩(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含量往往上升且占據(jù)優(yōu)勢，使葉片由綠變黃。（3）提示：無水乙醇。胡蘿卜素色素帶位于濾紙條的最頂端,說明在綠葉的各種色素中,胡蘿卜素在層析液（有機溶劑的混合物）中的溶解度最大。因為色素在層析液中的溶解度越大，隨層析液在濾紙條上的擴散速度越快。二、1．粉碎萃取濃縮2．（1)水溶性水不溶性（2)較高不對人的毒性易燃3．性質使用量溫度和時間4．(1)紙層析（2)2cm標準樣品萃取樣品溶劑石油醚標準樣品萃取樣品課堂·合作探究【問題導學】活動與探究1：1．提示:胡蘿卜素的化學分子式中包含多個碳碳雙鍵，根據(jù)雙鍵的數(shù)目可以將胡蘿卜素劃分為α、β、γ三類。胡蘿卜素的化學性質比較穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇,易溶于石油醚等有機溶劑.2．提示:炒胡蘿卜時要多加些油(植物油或動物油），因為胡蘿卜素不溶于水，易溶于油等有機溶劑,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胞恢復成正常細胞的作用。工業(yè)生產上提取胡蘿卜素（天然β－胡蘿卜素）的方法主要有三種：一是從植物中提?。欢菑拇竺娣e養(yǎng)殖的巖藻中獲得；三是利用微生物的發(fā)酵生產。遷移與應用1:B解析：選擇萃取劑的基本原則是：具有較高的沸點、能充分溶解色素、不與水混溶、萃取效率高、對人無毒害作用、易與產品分離、不影響產品質量.活動與探究2:1．提示：乙醇和丙酮都不能用于胡蘿卜素的萃取，因為乙醇和丙酮均為水溶性溶劑.2．提示：進行分組對比實驗，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:在這五種有機溶劑中，乙醚沸點較低,不宜選取，苯和四氯化碳有毒性，石油醚的沸點最高，在加熱萃取時不易揮發(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，時間長,需要提取的物質就能夠充分溶解，萃取效果就好。5．提示:加熱的目的是促進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，因為有機溶劑(萃取劑）都是易燃物,直接使用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。為防止加熱時有機溶劑揮發(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點樣應快速細致、圓點細小，并保持濾紙干燥；②濾紙筒的豎直邊緣不能相互接觸,若接觸會因毛細現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動速度加快，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，標準樣品只含β－胡蘿卜素,所以只有一個色素點，萃取樣品由于含多種色素，會有多個色素點.如果萃取樣品出現(xiàn)了與標準樣品對應的層析帶，說明提取胡蘿卜素的實驗成功。遷移與應用2：D解析:本題考查提取胡蘿卜素的實驗流程。當堂檢測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結構B．β－胡蘿卜素和維生素A具有完全相同的生物學功能C．β－胡蘿卜素和維生素A的化學式完全相同D．一分子的β－胡蘿卜素在生物體內可以轉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是兩種不同的化學物質，化學結構和生物學功能并不完全相同，化學式也不同。β－胡蘿卜素之所以能治療維生素A缺乏癥是因為一分子的β－胡蘿卜素在人或動物的小腸、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．萃取劑的性質和使用量D．萃取的溫度和時間答案：C解析:影響萃取的因素主要是萃取劑的性質和使用量，同時還受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等條件的影響。3．為防止加熱時有機溶劑揮發(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：為防止加熱時有機溶劑揮發(fā)，要在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置。4．萃取過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構B．是為了保持97～100℃的恒溫C．防止加熱時有機溶劑揮發(fā)D．有機溶劑遇明火易爆炸答案:D解析：萃取過程使用的有機溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱容易引起