菠菜色素提取和分离

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1、菠菜色素的提取和色素分离10化学蔡钦辉邝力一、实验目的通过本次试验了解结构决定性质及相似相容性原理，并进一步了解叶绿素、胡萝卜素、叶黄素的极性大小。二、实验原理绿色植物如菠菜叶中含有叶绿素（绿）、胡萝卜素（橙）和叶黄素（黄）等多种天然色素。叶绿素存在两种结构相似的形式即叶绿素a(C55H72O5N4Mg)和叶绿素b(C55H70O6N4Mg)，其差别仅是a中一个甲基被b中的甲酰基所取代。它们都是吡咯衍生物与金属镁的络合物，是植物进行光合作用所必需的催化剂。植物中叶绿素a的含量通常是b的3倍。尽管叶绿素分子中含有一些极性基团，但大的烃基结构使它易溶于醚、石油醚等一

2、些非极性的溶剂。胡萝卜素（C40H56）是具有长链结构的共轭多烯。它有三种异构体，即a-,β-和γ-胡萝卜素，其中β-异构体含量最多，也最重要。在生物体内，β-体受酶催化氧化即形成维生素A。目前β-胡萝卜素已可进行工业生产，可作为维生素A使用，也可作为食品工业中的色素。叶黄素（C40H56O2）是胡萝卜素的羟基衍生物，它在绿叶中的含量通常是胡萝卜素的两倍。与胡萝卜素相比，叶黄素较易溶于醇而在石油醚中溶解度较小。本实验从菠菜中提取上述几种色素，并通过薄层层析和柱层析进行分离。三、仪器试剂仪器：研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、直形冷凝管、100mL烧杯层析柱试剂：硅胶G中

3、性Al2O395%的乙醇石油醚（60-90℃）丙酮乙酸乙酯菠菜叶四、实验步骤（1）菠菜色素的提取称取5g洗净后用滤纸吸干的新鲜的菠菜叶，用剪刀剪碎并与20mL甲醇拌匀，在研钵中研磨约5min，然后用布氏漏斗抽滤菠菜汁，弃去滤液。将菠菜汁放回研钵，每次用20mL3:2（体积比）的石油醚-甲醇混合液萃取2次，每次需加以研磨并且抽滤，合并深绿色萃取液，转入分液漏斗，每次用10mL水洗涤2次，以除去萃取液中的甲醇。洗涤时要轻轻旋荡，以防止产生乳化。弃去水-甲醇层，石油醚层用无水Na2SO4干燥后滤入圆底烧瓶，在水浴上蒸去大部分石油醚至体积约为1mL为止。（2）薄层层析取

4、4块显微载玻片，用硅胶G经0.5%羧甲基纤维素钠调制后制板，晾干后在110ºC活化1h。展开剂：（a）石油醚-丙酮=8:2（体积比）(b)石油醚-乙酸乙酯=6:4（体积比）取活化后的层析板，点样后，小心放入预先加好选定展开剂的广口瓶内。瓶的内壁贴一张高5cm，绕周长约4/5的滤纸，下部浸入展开剂中，盖好瓶盖。待展开剂上升至规定高度时，取出层析板，在空气中晾干，用铅笔做出笔记。分别用展开剂a和b展开，比较不同展开剂系统的展开效果。观察斑点在板上的位置并求出胡萝卜素的Rf值。注意更换展开剂时，须干燥层析瓶，不允许前一种展开剂带入后一系统。（3）柱层析在20×10cm

5、的层析柱中，加15cm高的石油醚，另取少量脱脂棉，先在小烧杯内用石油醚浸湿，挤压以驱除气泡，然后放在层析柱底部，在它上面加一片直径比柱略小的圆形滤纸。将20g层析用的中性Al2O3(150~160目），从玻璃漏斗中缓缓加入，小心打开柱下活塞，保持石油醚高度不变，留下的Al2O3在柱子中堆积。必须时，用装在玻棒上的橡皮塞轻轻在层析柱的周围敲击，使吸附剂装得平整致密。柱中溶剂面，由下端活塞控制，不使满溢，更不能让干。装完后，上面再加一片圆形滤纸，打开下端活塞，放出溶剂，直到Al2O3表面剩下1~2mm高为止。（在任何情况下，Al2O3表面不得露出液面）将上述菠菜叶的

6、浓缩液，用滴管小心地加到层析柱顶部，加完后，打开下端活塞，让液面下降到柱面以下1mm左右，关闭活塞，加数滴石油醚，打开活塞，使液面下降，经几次反复，使色素全部进入柱体。待色素全部进入柱体后，在柱顶小心加约1.5cm高度的洗脱剂—9:1（体积比）石油醚-丙酮溶液。然后在层析柱上面装一滴液漏斗，内装15mL洗脱剂。打开上下2个活塞，让洗脱剂逐滴放出，层析即开始进行，用锥形瓶开始收集。当第一个有色成分即将滴出时，取另一锥形瓶收集，得橙黄色溶液，它就是胡萝卜素，约用洗脱剂50mL,用石油醚稀释后，作紫外光谱测定。讨论提取在提取色素的过程中，由于抽滤时不好控制，非极性溶剂

7、难免会被抽去，且在几次转移中损失较多，程序繁杂．用浸泡法操作简便易行，损失少，产率高．由于甲醇与乙醇的极性相近，但是乙醇易得、无毒，所以用3：2的石油醚一乙醇通过浸泡的方法提取菠菜色素为此实验的优化条件．分离薄层色谱是一种很好的分离、纯化、鉴定有机化合物的重要方法之一，尤其是对于微量分析，根据展开剂不同，可以确定各色素的极性强弱。菠菜色素中各种色素的比移值Rf大小为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素，按此顺序它们的非极性依次减弱．薄层色谱分离的灵敏度不但很高，而且同时为柱层色谱法洗脱剂的选择提供了很好的参考价值.柱层色谱分离的关键是洗脱剂的选择，而洗脱剂的选择根据化合物

8、的极性而定，胡箩b素极性