2024-2025學(xué)年高中生物專題六植物有效成分的提取課題1植物芳香油的提取學(xué)案新人教版選修1

PAGE10-專題六植物有效成分的提取情景引入·趣味導(dǎo)學(xué)大自然的香味總是短暫的，為了獲得長久的芳香，人們起先從植物和動物中提取香料。從薄荷、丁香、玫瑰里提取薄荷油、丁香油和玫瑰油；從雄麝的腺體取得麝香酮；從抹香鯨身上取得龍涎香等。14世紀(jì)，藥劑師便起先用蒸餾芳香植物得到的芳香油來治病，最初主要有迷迭香、香紫蘇、苦杏仁、蕓香和肉桂等。古代貴婦人所用的化妝品，都是加有芳香物的碎粉，涂抹起來很不便利，有了芳香油就好多了。后來，芳香油又被用作香皂和食品的香料添加劑，用途不斷擴(kuò)大，單靠野生資源已不能滿意須要，于是人們栽培了大量芳香作物，建立了很多芳香油的加工作坊。在法國南部的庫拉斯鎮(zhèn)充溢了濃郁的花香，人們用最古老的方法制造香料。在玻璃板上涂上牛油，再在上面鋪上花瓣，花香傳到了牛油上(花香的成分被牛油萃取)，這就是最早的發(fā)蠟。再用酒精沖洗這種發(fā)蠟，香味又傳到酒精中，這就是古代歐洲的香水。芳香油有揮發(fā)性，還有能隨水蒸氣蒸發(fā)的特性，可利用蒸餾法提取芳香油。法國香水業(yè)作為一種工業(yè)生產(chǎn)，最初就是通過蒸餾香花獲得芳香油的。后來人們又用壓榨法、萃取法提取芳香油。蒸餾法要用金屬制的蒸餾鍋和冷凝器等設(shè)備，把芳香植物的花、莖、葉、枝、樹皮、果實等放進(jìn)鍋內(nèi)，再加入適量水，加熱蒸餾幾小時，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷卻為油狀液體。玫瑰油、薄荷油、肉桂油、薰衣草油、檀香油等主要由蒸餾法獲得。壓榨法是利用機(jī)械壓力榨出芳香油。橘子油、檸檬油、甜橙油等都是用壓榨法制得的。萃取法是用低沸點的有機(jī)溶劑如乙醚、苯、石油醚等，把簇新的香花浸泡在溶劑里，幾小時后，取出花渣，蒸去溶劑，留下含蠟的膏狀物。茉莉浸膏、桂花浸膏、白蘭花浸膏、玳?；ń嗟榷际怯幂腿》ㄖ瞥傻?。自然香料分為植物性香料和動物性香料，以植物性香料為主，現(xiàn)有300多種，每年產(chǎn)量在2萬噸以上。如何提取芳香油是本專題要學(xué)習(xí)的一項技術(shù)。在本專題的學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會設(shè)計簡易的試驗裝置，應(yīng)當(dāng)了解提取植物有效成分的基本原理和方法，并學(xué)習(xí)摸索提取有效成分的最佳條件。專題概述本專題包括《植物芳香油的提取》和《胡蘿卜素的提取》兩課題內(nèi)容。課題1通過設(shè)計簡易的試驗裝置來提取植物芳香油，使我們了解提取芳香油的基本原理，探討從生物材料中提取特定成分的方法，初步學(xué)會某些植物芳香油的提取技術(shù)。課題2通過從胡蘿卜中提取胡蘿卜素，了解有關(guān)胡蘿卜素的基礎(chǔ)學(xué)問和提取胡蘿卜素的基本原理，初步學(xué)會胡蘿卜素的提取技術(shù)和紙層析的操作方法，并初步了解有機(jī)溶劑的相關(guān)學(xué)問，并學(xué)習(xí)摸索提取植物有效成分的最佳條件。植物有效成分的提取，是一個特地的探討領(lǐng)域，涉及的技術(shù)非常廣泛。本專題的兩個課題涵蓋了提取植物有效成分的三種最基本的技術(shù)：蒸餾、壓榨和萃取。實踐這些技術(shù)，不僅能夠加深我們對植物有效成分的相識，增進(jìn)對試驗原理的理解，而且能夠熬煉我們設(shè)計和安裝試驗裝置的實力。專題重點：植物芳香油的提取技術(shù)；針對原料的不同特點，采納相宜的提取方法；胡蘿卜素的提取，紙層析的操作。專題難點：植物芳香油的提取技術(shù)；針對原料的不同特點，采納相宜的提取方法；胡蘿卜素的提取。學(xué)法指導(dǎo)1．查閱資料并搜集相關(guān)的材料，大致了解植物芳香的發(fā)展歷史。2.結(jié)合日常生活中的一些具體事例，熟識提取植物芳香油的三種基本方法，并理解其原理。例如，試驗室制備蒸餾水就用到了蒸餾的方法；超市出售的手動榨汁器，其原理與教材介紹的壓榨法是類似的；等等。3.通過列表比較分析提取植物芳香油三種方法的優(yōu)點與不足。4.明確胡蘿卜素的作用，理解提取胡蘿卜素的原理。課題1植物芳香油的提取學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)1．駕馭提取植物芳香油的基本原理。(重、難點)2．簡述植物芳香油的提取技術(shù)和方法。3．舉例說出從生物材料中提取特定成分的過程。(重點)能設(shè)計簡易的試驗裝置從芳香植物中提取芳香油。自主學(xué)習(xí)·預(yù)習(xí)熱身一、植物芳香油的來源、特點植物芳香油可以從50多個科的植物中提取。例如，工業(yè)生產(chǎn)中，玫瑰花用于提取__玫瑰油__，樟樹樹干用于提取__樟油__。提取出的植物芳香油具有很強(qiáng)的__揮發(fā)性__，主要包括萜類化合物及其衍生物。二、植物芳香油的提取方法提取方法主要有__蒸餾__、__萃取__和__壓榨__等，具體采納的方法要依據(jù)__原料__的特點來確定。1．水蒸氣蒸餾法(1)原理：利用水蒸氣將__揮發(fā)性__較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來，形成__油水混合物__，冷卻后，混合物又重新分出__油層__和__水層__。(2)分類：依據(jù)蒸餾過程中__原料的位置__，可以將水蒸氣蒸餾法劃分為__水中蒸餾__、水上蒸餾和__水氣蒸餾__。2．萃取法(1)原理：芳香油易溶于__有機(jī)溶劑__，溶劑揮發(fā)后得到芳香油。(2)步驟：將__粉碎__、__干燥__的植物原料用__有機(jī)溶劑__浸泡使芳香油溶解于其中，之后只需蒸發(fā)出__有機(jī)溶劑__即可達(dá)到目的。(3)留意事項：用于萃取的有機(jī)溶劑必需事先精制，除去__雜質(zhì)__，否則會影響芳香油的質(zhì)量。三、玫瑰精油的提取1．性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)__穩(wěn)定__，難溶于__水__，易溶于__有機(jī)溶劑__，能隨水蒸氣一同蒸餾。2．方法水蒸氣蒸餾(__水中__蒸餾)，玫瑰花瓣與清水質(zhì)量比為__1∶4__。3．流程鮮玫瑰花＋清水eq\o(→,\s\up7(__水蒸氣蒸餾__))油水混合物eq\o(→,\s\up7(加入__氯化鈉__))分別油層eq\o(→,\s\up7(加入__無水硫酸鈉__),\s\do5(除水、過濾))玫瑰油四、橘皮精油的特征及提取方法1．橘皮精油的特征無色透亮，具有迷人的__橘香味__，成分主要為__檸檬烯__，是__食品__、化妝品和__香水配料__的優(yōu)質(zhì)原料。2．橘皮精油的提取(1)方法：一般采納__壓榨法__。(2)流程：__石灰水__浸泡→漂洗→__壓榨__→__過濾__→靜置→再次過濾→橘皮油。五、操作提示1．玫瑰精油的提取蒸餾時溫度不能__太高_(dá)_，時間不能__太短__。假如要提高品質(zhì)，就需__延長__蒸餾的時間。2．橘皮精油的提取橘皮在__石灰水__中浸泡時間為10h以上，這樣壓榨時不會__滑脫__，出油率__高_(dá)_，并且過濾時不會堵塞篩眼。思索用壓榨法提取橘皮精油時為何需先用石灰水浸泡？石灰水作用是什么？提示：石灰水的pH為12，屬強(qiáng)堿性溶液，能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，一方面可防止橘皮壓榨時滑脫，另一方面可提高出油率。┃┃活學(xué)巧練__■推斷題1．橙皮精油、檸檬精油的提取通常采納水蒸氣蒸餾法。(×)分析：橙皮、檸檬皮與橘皮類似，水中蒸餾會導(dǎo)致某些原料焦糊和有效成分水解，橙皮精油和檸檬精油應(yīng)采納壓榨的方法提取。2．植物芳香油具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，主要包括萜類化合物及其衍生物。(√)3．為了提高提取效率，可以利用干玫瑰花提取玫瑰精油。(×)分析：玫瑰精油易揮發(fā)，干玫瑰花中的玫瑰精油很少，應(yīng)采納鮮玫瑰花提取玫瑰精油。4．植物芳香油的提取方法只有蒸餾、壓榨和萃取。(×)分析：植物芳香油的提取方法有多種，其中常用的有蒸餾、壓榨和萃取。5．自然香料來源于動物和植物，微生物不能產(chǎn)生。(×)分析：自然香料的主要來源是動物和植物，微生物中的真菌也可以產(chǎn)生芳香化合物。6．揮發(fā)性強(qiáng)的植物芳香油都可以采納蒸餾法提取。(×)分析：能夠利用蒸餾法提取的物質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有熱穩(wěn)定性，否則會發(fā)生植物有效成分的分解。7．原料易焦糊和有效成分水解的植物芳香油都可以用壓榨法提取。(×)分析：原料易焦糊和有效成分水解的植物芳香油不適于蒸餾法的可以考慮壓榨法，但是須要原料中植物芳香油的含量較大，否則不易壓榨出來。新知解讀·互動探究學(xué)問點植物芳香油的提取方法┃┃要點歸納__■1．植物芳香油的來源、特點及應(yīng)用(1)自然香料的主要來源來自動物和植物。植物芳香油可以從50多個科的植物中提取。某些植物的根、莖、葉、花、果實、種子等器官均可用于提取植物芳香油。(2)特點植物芳香油具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，組成困難，主要包括萜類化合物及其衍生物。(3)應(yīng)用廣泛應(yīng)用于輕工、化妝品、飲料和食品制造等方面。2．植物芳香油的提取方法(1)水蒸氣蒸餾法①原理：利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來、形成油水混合物，冷卻后，混合物又會重新分出油層和水層。②分類：依據(jù)蒸餾過程中原料放置的位置，可分成水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾。玫瑰精油的提取可運(yùn)用該方法。③適用范圍：只適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取。(2)壓榨法利用機(jī)械壓力榨出芳香油。柑橘、檸檬芳香油的制備可運(yùn)用該方法。(3)萃取法①原理：植物芳香油不僅揮發(fā)性強(qiáng)，而且易溶于有機(jī)溶劑。②方法、步驟：將粉碎、干燥的植物原料用有機(jī)溶劑浸泡，使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中之后，只需蒸發(fā)出有機(jī)溶劑，就可以獲得純凈的植物芳香油了。胡蘿卜素的提取可運(yùn)用該方法。③缺點：用于萃取的有機(jī)溶劑必需事先精制，除去雜質(zhì)，否則會影響芳香油的質(zhì)量。學(xué)問貼士關(guān)于植物芳香油提取方法的兩個誤區(qū)(1)不要認(rèn)為揮發(fā)性強(qiáng)就可以利用蒸餾法提?。阂驗橛行┓枷阌筒荒透邷鼗蛟弦捉购?，不能采納蒸餾法提取，只能考慮用壓榨或萃取的方法提取。(2)不要認(rèn)為原料易焦糊就可以利用壓榨法提?。阂驗槔脡赫シㄌ崛〉闹参锓枷阌捅匦枋欠枷阌秃扛?，否則不易榨取。┃┃典例評析__■典例1柑橘不適于用哪種提取方法(B)A．水氣蒸餾 B．水中蒸餾C．水上蒸餾 D．壓榨法[解析]它不適于用水中蒸餾的方法，因為水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等問題。┃┃變式訓(xùn)練__■1．我們選擇提取玫瑰精油的方法是(C)A．水氣蒸餾 B．壓榨法C．水中蒸餾 D．萃取法[解析]玫瑰精油能隨水蒸氣一同蒸餾，所以可以選擇水蒸氣蒸餾法，又由于它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此選擇水中蒸餾。學(xué)問點植物芳香油的提取┃┃要點歸納__■1．玫瑰精油的提取(1)提取方法的選擇依據(jù)玫瑰精油的性質(zhì)可知，水中蒸餾不會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等，因此實行水中蒸餾提取玫瑰精油更加簡便易行。(2)水蒸氣蒸餾的裝置①加熱裝置：包括鐵架臺、酒精燈、鐵圈、石棉網(wǎng)、蒸餾燒瓶、鐵夾、單孔塞及溫度計。a．溫度計的位置：溫度計水銀球應(yīng)與蒸餾燒瓶的支管口下沿保持水平；b．加熱時要防爆沸：墊石棉網(wǎng)，向液體中加入幾片碎石或瓷片；c．燒瓶內(nèi)液體量：占燒瓶容積的eq\f(1,3)～eq\f(2,3)。②冷凝裝置：由鐵架臺和冷凝管組成，冷凝管中水流應(yīng)從下方進(jìn)水，上方出水，與蒸汽流向相反。③接收裝置：由接液管和接收器(通常用錐形瓶)組成，收集冷凝后的液體。(3)試驗流程及留意事項。流程留意事項鮮玫瑰花＋清水二者比例為1∶4水蒸氣蒸餾蒸餾溫度太高、時間太短，產(chǎn)品質(zhì)量就較差，若要提高產(chǎn)品品質(zhì)，就要延長蒸餾時間油水混合物分層加入NaCl，分層明顯分別油層用分液漏斗分液除水加入無水Na2SO4除水過濾得玫瑰油——2．橘皮精油的提取(1)提取方法的選擇由于橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時會發(fā)生部分水解，運(yùn)用水中蒸餾法又會產(chǎn)生原料焦糊的問題，所以一般采納壓榨法。(2)試驗流程及關(guān)鍵點①橘皮的處理：為了提高出油率，須要將橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，浸泡時間為10h以上。橘皮要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，出油率高，過濾時不會堵塞篩眼。②橘皮的壓榨：a．壓榨前要充分考慮容器能夠承受的壓力范圍，防止容器裂開，導(dǎo)致試驗失敗。b．為了使橘皮精油易于與水分別，還要分別加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量的0.25%的小蘇打和5%的硫酸鈉，并調(diào)整pH至7～8。③壓榨液的處理：壓榨液eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(橘皮精油,大量水分,糊狀殘渣,果蠟等))具體操作如下：壓榨液eq\o(→,\s\up7(一般布袋過濾))過濾液eq\o(→,\s\up7(離心處理))分別液eq\o(→,\s\up7(分液漏斗分液))粗制橘皮油eq\o(→,\s\up7(低溫處理),\s\do5(過濾))橘皮精油a．兩次過濾：第一次用一般布袋過濾，其次次用濾紙過濾。b．低溫處理要駕馭好溫度(5～10℃)和時間(5～7d)。④留意事項：壓榨是機(jī)械加壓的過程，既要將原料壓緊，防止原料滑脫，又要將油分?jǐn)D壓出來。┃┃典例評析__■典例2下列對植物芳香油的理解正確的是(C)A．組成成分主要是烴類化合物及其衍生物B．來源廣泛，幾乎全部植物的任何器官都可提取芳香油C．具有較強(qiáng)的揮發(fā)性且易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水D．植物芳香油可從野生真菌中提取[解析]植物芳香油組成較困難，主要包括萜類化合物及其衍生物，A錯誤；植物芳香油主要來源于某些植物的特別器官，如玫瑰油從玫瑰花中提取，B錯誤；植物芳香油具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，且易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水，C正確；野生真菌可以產(chǎn)生芳香化合物，但植物芳香油只從植物中提取，D錯誤。┃┃變式訓(xùn)練__■2．(2024·康杰中學(xué)高二期中)下列有關(guān)玫瑰精油、橘皮精油兩種植物芳香油提取方法的敘述，正確的是(C)A．在橘皮精油提取過程中石灰水的作用是漂去橘皮顏色B．兩種提取過程中都加入了Na2SO4，并且所起作用都相同C．玫瑰精油提取時分液漏斗的作用是分別油層和水層D．所用的兩種原料玫瑰花瓣和橘皮均需干燥去水處理[解析]在橘皮精油提取過程中石灰水的作用是破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率，A項錯誤；提取橘皮精油時，加入Na2SO4的作用是使橘皮油易與水分別，提取玫瑰精油時，加入無水Na2SO4汲取水分，B項錯誤；玫瑰精油提取時通過分液漏斗分別油層和水層，C項正確；玫瑰精油易揮發(fā)，提取時應(yīng)選擇鮮玫瑰花為原料，D項錯誤。指引迷津·撥云見日蒸餾法、壓榨法和萃取法的比較比較方法優(yōu)點局限性試驗原理適用范圍方法步驟水蒸氣蒸餾法簡潔易行，便于分別水中蒸餾會導(dǎo)致某些原料焦糊和有效成分水解利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的芳香油攜帶出來適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油①水蒸氣蒸餾②分別油層③除水過濾壓榨法生產(chǎn)成本低，易保持原料原來的結(jié)構(gòu)和功能分別較為困難，出油率相對較低通過機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提?、偈宜?、漂洗②壓榨、過濾、靜置③再次過濾萃取法產(chǎn)量高，易分別運(yùn)用有機(jī)溶劑處理不當(dāng)會影響提取物的質(zhì)量使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細(xì)小，能充分浸泡在有機(jī)溶劑中①粉碎、干燥②萃取、過濾③濃縮學(xué)問貼士(1)水蒸氣蒸餾法有水中蒸餾、水上蒸餾和水氣蒸餾三種方法，應(yīng)依據(jù)不同的提取原料選擇不同的蒸餾方法。(2)壓榨法必需在常溫條件下進(jìn)行，否則會影響產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量。(3)萃取法就是依據(jù)相像相溶原理，依據(jù)不同物質(zhì)的不同沸點來蒸發(fā)或分液。典例3(2024·山西應(yīng)縣一中高二期中)在植物有效成分的提取過程中，常用萃取法、蒸餾法和壓榨法。下列關(guān)于這三種方法的敘述，錯誤的是(A)A．蒸餾法的試驗原理是利用水將芳香油溶解，然后把水蒸發(fā)掉，剩余部分即芳香油B．壓榨法的試驗原理是通過機(jī)械加壓，壓榨出原料中的芳香油C．萃取法的試驗原理是使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)掉有機(jī)溶劑后就可以獲得芳香油D．蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油[解析]蒸餾法的試驗原理是利用水不能溶解芳香油，而是利用水蒸氣將揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油攜帶出來，再把芳香油蒸發(fā)掉，再冷卻得到就是芳香油，故A錯誤；壓榨法是通過機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油，適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取，故B正確；萃取法是使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)掉溶劑后就可獲得芳香油，適用范圍較廣，故C正確；蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油，故D正確。核心素養(yǎng)·技能培優(yōu)案例很多植物含有自然香料，如薄荷葉中含有薄荷油?，F(xiàn)用薄荷葉提取薄荷油?；卮饐栴}：(1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)，提取薄荷油時應(yīng)選用__鮮__(填“鮮”或“干”)薄荷葉作原料，其緣由是__薄荷油易揮發(fā)，鮮薄荷葉中薄荷油含量高_(dá)_。(2)用萃取法提取薄荷油時，采納的溶劑是__乙醚__，原理是__薄荷油能溶于乙醚，且乙醚沸點低、易蒸發(fā)__。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時，在油水混合物中加入氯化鈉的作用是__使乳濁液分層__。常用于分別油層和水層的器皿是__分液漏斗__。分別出的油層中加入無水硫酸鈉的作用是__吸去油層中的水分__，除去固體硫酸鈉的常用方法是__過濾__。[思維過程]思索提取薄荷油的材料、方法、原理及試劑的用途。[解析](1)薄荷油易揮發(fā)，鮮薄荷葉中薄荷油含量高，更易提取。(2)薄荷油是有機(jī)物，易溶于有機(jī)溶劑乙醚，且乙醚沸點低、易蒸發(fā)，故常用乙醚作為萃取劑。(3)氯化鈉的作用是使乳濁液分層；用于分別油層和水層的常用器皿是分液漏斗；無水硫酸鈉可吸去油層中的水分，使油層分別；除去固體硫酸鈉常用過濾法。[方法技巧](1)水中蒸餾設(shè)備簡潔、成本低、易操作；水上蒸餾和水氣蒸餾時間短，出油率高。(2)用于萃取的有機(jī)溶劑必需事先精制，除去雜質(zhì)，否則會影響芳香油的質(zhì)量。問題釋疑·探究升華[練習(xí)]1．從古代人類將芳香植物或花卉制成干品，當(dāng)作藥物和香料運(yùn)用談起，引入到歐洲中世紀(jì)香料貿(mào)易的發(fā)展，促成了植物芳香油提取技術(shù)的誕生，反映了社會生活的須要對科學(xué)技術(shù)的推動。隨著有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，人造香料日益普及，但人們對自然植物芳香油仍情有獨鐘，它一方面說明白科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給予了人類更多的自由，同時也反映了人造物照舊很難取