Transcript 鲁科版选修六活动2菠菜中色素的提取与分离

菠菜色素的提取和色素分离
惠东中学化学科组：杨关敬
一、实验目的
 通过绿色植物色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法。
 通过薄层色谱分离操作，加深了解微量有机物色谱分离鉴定的原理。
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(C55 H72O5N4Mg) 和
叶绿素 b(C55H7O6N4Mg) ，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、石油醚等一些非极性的溶剂。
二、实验原理
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。
二、实验原理
CH2
CH
R
H3C
CH2CH3
Ò¶ÂÌËØ a (R=CH3)
N
N
Mg
Ò¶ÂÌËØ b (R=CHO)
N
N
CH3
H3C
CH2
CO2CH3
CH2
O
CH3
CH3
CH3
CH3
C
O
O
CH3
二、实验原理
H3C
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
R
CH3
R
H3C
CH3
CH3
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CH2OH
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三、基本操作与技术
薄层色谱
薄层色谱常用TLC表示，又叫薄板层析，是色谱法中的一种，是
快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，属固-液吸附
色谱，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品（几
到几微克，甚至0.01微克）的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸
附层加厚加大，因此，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较
小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的质。此外，薄层色
谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”。
薄层色谱的原理是利用吸附剂（硅胶、氧化铝等）对不同组分吸
附能力的差异从而达到分离目的的方法。
三、基本操作与技术
•薄层板的制备
吸附剂：最常用硅胶 GF254； 硅胶HF254。
粘结剂：一般用所羧甲基纤维素钠（CMC），也有用淀粉的。
CMC 配成1％水溶液使用。
制板：以小板的制备为例，将硅胶加 1％ CMC，调成桨状（在平铺玻
璃板上能晃动但不能流动），将其涂在载玻片上（ 75 ×25），为使其坦
平，可将载玻片用手端平晃动，致坦平为止，放在干净平坦的台面上，
晾干之后放入110℃烘箱活 化1小时即可使用。
三、基本操作与技术
•点样
点样用的毛细管为内径＜1mm的管口平整的毛细管，将样品溶于
低沸点的溶剂（乙醚、丙酮、乙醇、四氢呋喃等）配成1％溶液。
点样前，可先用铅笔在小板上距一端5mm处轻轻划一横线，作为
起始线，然后用毛细管吸取样品在起始线上小心点样，如需重复点样，
则应待前次点样的溶剂挥发后方可重点。若在同一块板上点几个样，
样品点间距离为5mm以上。
三、基本操作与技术
•展开
展开剂的选择主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因
素来考虑。
薄层的展开在密闭的容器中进行。先将选择的展开剂放入色谱器
中（小板可用广口瓶代替），使色谱器内空气饱和5-10min，再将点好
试样的薄层板放入色谱器中进行展开，点样的位置必须在展开剂液面
之上，当展开剂上升到薄层的前沿（离前端 5-10mm）或多组分已明
显分开时，取出薄层板放平晾干，用铅笔划溶剂前沿的位置后，即可
显色。
三、基本操作与技术
•显色
如果化合物本身有颜色，就可直接观察它的斑点。如果本身无色，
可先在紫外灯光下观察有无荧光斑点（有苯环的物质都有），用铅笔在
薄层板上划出斑点的位置；对于在紫外灯光下不显色的，可放在含少量
碘蒸气的容器中显色来检查色点（因为许多化合物都能和碘成黄棕色斑
点），显色后，立即用铅笔标出斑点的位置。
•计算比移值
记下原点至主斑点中心及展开剂前沿的距离，计算比移值（Rf）。
三、基本操作与技术
溶质最高浓度中心至原点中心的距离
Rf 
溶剂前沿至原点中心的距离
四、主要仪器与试剂
仪器:研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、直形冷凝管、层析缸
试剂:硅胶 G ，甲醇，石油醚（ 60-90 ℃），丙酮，乙酸乙酯，菠菜叶
五、实验装置图
薄层板在层析缸中展开
六、实验流程图
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分别用展开剂（ a ）石油醚 - 丙酮 =8:2 （体积比）和 （ b ）
石油醚 - 乙酸乙酯 =6:4 （体积比） 展开，比较不同展开剂系
统的展开效果。
七、实验关键及注意事项
 薄层层析时，薄层板的制备要厚薄均匀，表面平整光洁。
 点样与展开应按要求进行：点样不能戳破薄层板面；展开
时，不要让展开剂前沿上升至底线。否则，无法确定展开
剂上升高度，即无法求得Rf值和准确判断粗产物中各组分
在薄层板上的相对位置。
八、思考题
 在一定的操作条件下为什么可利用Rf值来鉴定化合物？
 在混合物薄层色谱中，如何判定各组分在薄层上的位置？
 展开剂的高度若超过了点样线，对薄层色谱有何影响？