学年高中生物专题植物有效成分的提取胡萝卜素的提取同步备课教学案.docx

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学年高中生物专题植物有效成分的提取胡萝卜素的提取同步备课教学案

专题课件

第17课时　胡萝卜素的提取

[学习导航]　1.通过教材P77“课题背景”和“基础知识”，了解胡萝卜素的价值、工业提取方法，掌握胡萝卜素的性质和作用。

2.阅读教材P77“实验设计”，掌握胡萝卜素提取的方法及实验装置。

3.分析教材P79“结果分析与评价”，掌握用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素粗品。

[重难点击]　1.了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜素的基本原理。

2.初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析法的操作方法。

一、胡萝卜素的性质及萃取要求

1.胡萝卜素的基础知识

（1）胡萝卜素的性质：

胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。

（2）种类划分：

根据胡萝卜素的分子结构可以将胡萝卜素划分为三类，最主要的组成成分是β－胡萝卜素。

（3）提取途径

2.提取胡萝卜素的基本原理

（1）萃取剂的选择

①选择萃取胡萝卜素的有机溶剂的原则

a.具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。

b.萃取效率要高。

c.对人无毒性，不易燃，易与产品分离，不影响产品质量。

②有机溶剂的分类

有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种：

a.乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；b.石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，称为水不溶性有机溶剂。

（2）影响萃取的因素

①主要因素：

萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。

②次要因素：

萃取的效率受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。

1.提取胡萝卜素能否用乙醇或丙酮作为萃取剂？

为什么？

答案　不能。

因为乙醇和丙酮属于水溶性有机溶剂，而胡萝卜素应该用水不溶性有机溶剂进行提取，如石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等。

2.为什么用于提取胡萝卜素的萃取剂要有较高的沸点？

答案　有机溶剂的沸点较高，可以充分溶解胡萝卜素。

3.影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有哪些因素？

答案　原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。

4.萃取胡萝卜素时为什么要避免明火加热？

答案　因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧或爆炸。

1.下列关于胡萝卜素的说法，不正确的是（　　）

A.胡萝卜素存在于叶绿体类囊体薄膜上

B.胡萝卜素可划分为α、β、γ三类，其中β－胡萝卜素是最主要的组成成分

C.胡萝卜素可用来预防肿瘤、癌症和心脑血管疾病等

D.β－胡萝卜素只存在于蔬菜中

答案　D

解析　叶绿体中的色素包括叶绿素、类胡萝卜素（叶黄素和胡萝卜素），分布在叶绿体类囊体薄膜上。

胡萝卜素分子中有大量的碳碳双键，根据双键数目不同，可将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β－胡萝卜素是其中最主要的组成成分，一分子的β－胡萝卜素可被氧化成两分子的维生素A，因此，胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病。

β－胡萝卜素不但存在于蔬菜（如胡萝卜）中，也存在于某些橙色、黄色的水果中。

2.萃取剂是萃取过程中必不可少的，故萃取剂的选择也是至关重要的，一般不考虑（　　）

A.萃取剂与萃取物的溶剂互不相溶

B.萃取物在萃取剂中的溶解度要大于在原溶液中的溶解度

C.萃取剂的沸点

D.萃取剂可分为水溶性和水不溶性两种

答案　D

二、胡萝卜素的提取和鉴定

1.提取方法：

萃取法。

2.操作流程及注意事项

（1）操作流程：

胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。

（2）注意事项

①避免明火加热，采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。

②为防止加热时有机溶剂挥发，需在加热瓶口安装回流冷凝装置。

③萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。

浓缩前要进行过滤，除去萃取液中的不溶物。

3.胡萝卜素粗品的鉴定

（1）方法：

通过纸层析进行鉴定。

（2）步骤

做基线：

在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点

↓

对照点样：

A、D点点上标准样品，B、C点点上萃取样品

↓

干燥层析：

吹干溶剂，放入石油醚中层析

↓

对比观察：

对比观察标准样品与萃取样品对应层析带的异同

1.实验装置分析

如图为提取胡萝卜素的装置图，请据图回答下列问题：

（1）图中⑤是什么？

有什么作用？

答案　冷凝管。

降温，防止加热时有机溶剂挥发。

（2）④烧瓶内加入的萃取剂一般是什么？

原料在加入前，一般要进行怎样的处理？

答案　石油醚。

原料要进行粉碎和干燥处理。

（3）该萃取过程采用的是水浴加热，其目的是什么？

答案　避免使用明火加热引起燃烧、爆炸。

2.实验过程分析

（1）萃取操作之前，为什么要将胡萝卜粉碎、干燥？

答案　萃取的效率与原料颗粒大小和含水量等有关，原料颗粒小、含水量低时萃取效果好。

（2）实验操作中浓缩的实质是什么？

答案　浓缩的实质是蒸发有机溶剂，提纯胡萝卜素。

3.胡萝卜素粗品的鉴定

（1）结合教材中的图示分析本图有哪些错误。

答案　①玻璃瓶未加盖密封；②层析液过多，没过了基线；③滤纸两边接触，滤纸的两边不能相互接触。

（2）层析结果怎样才能表明提取的胡萝卜素纯度高？

答案　若萃取样品中出现了与标准样品一样的层析带，则提取的胡萝卜素纯度高。

3.下列关于提取胡萝卜素的实验流程的叙述中，不正确的是（　　）

A.萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶

B.萃取过程中在加热瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发

C.为了提高萃取的效率，可以适当地提高温度，可采用酒精灯直接加热的方法

D.浓缩的过程是为了把萃取剂与β－胡萝卜素分开

答案　C

解析　萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，以便在较高温度下保持液态，从而利于胡萝卜素溶于有机溶剂，有机溶剂不与水混溶，防止原料中的水分进入萃取液，难以分离，A项正确；萃取过程中在加热瓶口安装冷凝回流装置，是为了防止加热时有机溶剂的挥发，B项正确；为了提高萃取的效率，可以适当地提高温度，但是由于有机溶剂易挥发且易燃易爆，因此应避免明火加热，不能采用酒精灯直接加热的方法，C项不正确；浓缩的过程是为了把萃取剂与β－胡萝卜素分开，D项正确。

4.下列关于胡萝卜素鉴定实验的有关叙述中，正确的是（　　）

A.每次点样应快速细致，形成直径相同的小圆点

B.点样后应立即将滤纸放入层析液中

C.层析液所用试剂为石油醚和酒精的混合液

D.层析过程中，滤纸放在普通烧杯中

答案　A

解析　每次点样应快速细致，形成直径为2mm左右的大小相同的小圆点，A项正确。

点样后需等滤纸上的点样液挥发干后，再将滤纸放入层析液中层析，B项不正确。

层析液所用试剂为石油醚，C项不正确。

层析过程中，滤纸应放在密闭的玻璃瓶中，而不能放在普通烧杯中，因为普通烧杯不能密封，层析液易挥发，D项不正确。

方法链接

　蒸馏装置的两种用法

（1）在蒸馏法中的应用：

用于蒸馏过程，蒸馏后植物有效成分随水蒸气一起蒸馏，冷凝后存在于油水混合物中。

（2）在萃取法中的应用：

用于萃取液的浓缩，植物有效成分存在于蒸馏烧瓶中，冷凝后收集到的是有机溶剂。

1.石油醚经常被用作植物有效成分提取时的萃取剂，其原因是（　　）

A.具有较高的沸点、萃取效率高、毒性很小

B.具有较低的沸点、萃取效率高、毒性很小

C.具有较高的沸点、萃取效率一般、毒性较小

D.具有较低的沸点、萃取效率高、毒性较大

答案　A

2.下列有关胡萝卜素的叙述，错误的是（　　）

A.胡萝卜素的化学性质稳定，溶于水，不溶于乙醇

B.胡萝卜是提取天然β－胡萝卜素的原料

C.微生物的发酵生产是工业提取β－胡萝卜素的方法之一

D.提取后，干燥过程中，时间不能太长，温度不能太高

答案　A

解析　胡萝卜素为橘黄色结晶粉末，不溶于水，微溶于乙醇。

胡萝卜素在弱碱性条件下比较稳定，在酸中不稳定，在光照和含氧条件下也不稳定。

3.影响胡萝卜素提取的因素有（　　）

①温度　②胡萝卜的干燥程度　③萃取剂的性质　④萃取剂的使用量　⑤胡萝卜粉碎块大小　⑥加热时间

A.①②③④⑤⑥B.①③④⑥

C.①②④⑤⑥D.①②③⑤

答案　A

4.在胡萝卜素的提取过程中，对材料的处理正确的是（　　）

A.要把买来的胡萝卜放置几天后，再做实验

B.在烘箱中烘干胡萝卜时，为了节省时间，要求温度越高越好

C.为了充分干燥胡萝卜，所以干燥时间越长越好

D.要把烘干好的胡萝卜用研钵研成胡萝卜干粉备用

答案　D

解析　新鲜的胡萝卜含有大量的水分，若放置时间太长，就容易变质。

干燥时，若温度太高，时间太长，则胡萝卜素容易分解。

因此，需要适宜的温度和时间将胡萝卜烘干，然后用研钵研成干粉备用。

5.根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题：

（1）胡萝卜素是色的结晶。

从胡萝卜中提取胡萝卜素时，常用作为溶剂，原因是。

（2）从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是法。

用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：

粉碎、干燥、、、。

（3）在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将和控制在一定范围内，原因是。

（4）提取的胡萝卜素可通过法进行鉴定，在鉴定过程中需要用对照。

（5）一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成比。

答案　

（1）橘（橙）黄　　亲脂性有机溶剂（或有机溶剂）　胡萝卜素是脂类物质（或胡萝卜素不溶于水，易溶于有机溶剂）　

（2）萃取　萃取　过滤　浓缩

（3）温度　时间　温度过高或时间过长会导致胡萝卜素分解　（4）纸层析　标准样品　（5）反

解析　

（1）胡萝卜素的颜色是橘（橙）黄色，胡萝卜素是脂类物质，根据相似相溶原理，易溶于亲脂性有机溶剂。

（2）提取胡萝卜素常用萃取法，步骤：

胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。

（3）胡萝卜颗粒在加热过程中，应严格将温度和时间控制在一定范围内，防止胡萝卜素因温度过高和时间过长而导致分解。

（4）提取到的胡萝卜素通过纸层析法鉴定，该过程需要用标准样品作为对照。

（5）一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒含水量成反比。

课时作业

[学考达标]

1.胡萝卜素可以分为α、β、γ三类，划分的依据是（　　）

A.层析后出现在滤纸条上的位置

B.根据在人和动物体内的功能和作用部位

C.根据分子式中碳碳双键的数目

D.根据分解后产生的维生素A的分子数

答案　C

解析　胡萝卜素的分子式中含有多个碳碳双键，如β－胡萝卜素中含有9个双键。

根据双键的数目可以把胡萝卜素分为α、β、γ三类，其中β－胡萝卜素是最主要的组成成分。

2.萃取前往往要将胡萝卜烘干，粉碎，并且原料颗粒越小越好，这样做的目的是（　　）

A.让胡萝卜尽快溶解成胡萝卜素

B.让原料与萃取剂充分接触，提高萃取效率

C.让原料颗粒尽快溶于萃取剂中

D.节省萃取剂的使用量

答案　B

解析　这样做的目的是让原料形成尽量小的颗粒，以便原料颗粒能与萃取剂发生充分的接触，保证萃取的彻底性，提高萃取的效率。

3.有同学想研究萃取胡萝卜素的最佳温度，在设计实验时应注意的是（　　）

A.萃取时间不用考虑是否相同

B.使用不同的萃取剂，但量要相同

C.原料颗粒大小不同

D.除温度外，其他因素相同，以保证单一变量

答案　D

解析　本实验的目的是研究萃取胡萝卜素的最佳温度，因此，温度就应该是本实验中的实验变量，也是唯一变量，为了排除其他因素对实验结果的干扰，应保证其余条件相同。

4.下列有关萃取的说法中，不正确的是（　　）

A.萃取后常需分液

B.分液不一定要有萃取

C.分液常用的仪器是分液漏斗

D.萃取所用的试剂一般为水

答案　D

解析　萃取所用的溶剂一般为有机溶剂。

5.为了增加胡萝卜素的萃取量，应该（　　）

A.尽量使用含水量多的胡萝卜

B.尽量使用粉碎的胡萝卜颗粒

C.尽量使用水溶性强的有机溶剂

D.尽量在常温条件下萃取

答案　B

解析　胡萝卜素不溶于水，而溶于有机溶剂，因此萃取胡萝卜素时应选用水不溶性的有机溶剂作为萃取剂，同时应降低原料的含水量。

为了增加胡萝卜素的萃取量，应将胡萝卜粉碎后再使用，以增加胡萝卜与萃取剂的接触面积；还应加热处理，以促进胡萝卜素快速地进入和溶解于萃取剂。

6.对胡萝卜素的提取顺序，正确的是（　　）

A.胡萝卜→粉碎→萃取→干燥→浓缩→过滤→胡萝卜素

B.胡萝卜→粉碎→过滤→干燥→萃取→浓缩→胡萝卜素

C.胡萝卜→粉碎→过滤→萃取→干燥→浓缩→胡萝卜素

D.胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素

答案　D

解析　胡萝卜粉碎，干燥后进行萃取，然后进行过滤，除去萃取液中的不溶物，最后用蒸馏装置进行浓缩，就可以获得胡萝卜素。

[高考提能]

7.对比观察下列4个纸层析鉴定提取的胡萝卜素粗品的层析装置，正确的是哪一个（　　）

答案　D

解析　A项中将点好样的滤纸卷成筒状时，滤纸两边相互接触，会导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果；B项除与A项有相同的错误外，还有的错误是层析液太多，淹没了样点，会导致层析失败；C项中将卷好的滤纸筒贴放在色谱容器内壁上，会发生与A项同样的现象。

8.提取胡萝卜素和提取玫瑰油时都需要加热，但用萃取法提取胡萝卜素时，采用的是水浴加热法，而用水蒸气蒸馏法提取玫瑰油时是直接加热。

其原因是（　　）

A.前者需要保持恒温，后者不需要恒温

B.前者容易蒸发，后者不容易蒸发

C.胡萝卜素不耐高温，玫瑰油耐高温

D.前者烧瓶里含有机溶剂，易燃易爆，后者瓶中是水

答案　D

解析　萃取法提取胡萝卜素利用的原理是胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，因为有机溶剂为易燃物，应避免明火加热防止爆炸，所以需采用水浴加热的方法。

水蒸气蒸馏法提取玫瑰油利用水蒸气将挥发性强的玫瑰油携带出来，直接加热烧瓶中的热水，不易爆炸。

9.如图甲为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，图乙为胡萝卜素的纸层析结果示意图。

下列相关叙述中，错误的是（　　）

A.甲图中a的作用是防止层析液挥发

B.在对甲图中的e进行点样时，应该快速细致并保持滤纸干燥

C.图乙中A、B、C、D四点中，属于标准样品样点的是A和D

D.在图中的层析谱中，②代表的物质是胡萝卜素，①代表的物质是其他色素和杂质

答案　D

解析　甲图为纸层析的装置，乙图为层析的结果。

甲图中的e是样品原点，点样应该快速细致并保持滤纸干燥。

图乙中的A和D是标准样品中的样点，B和C是提取样品的样点。

在图中的层析谱中，①代表的物质是胡萝卜素，②代表的物质是其他色素和杂质。

10.如图为科研人员分别用六种不同的提取溶剂（编号为1～6）按相同的提取步骤提取类胡萝卜素的含量图，下列叙述错误的是（　　）

A.使用有机溶剂为提取剂，是因为类胡萝卜素易溶于有机溶剂

B.相同的提取步骤是为了确保单一变量

C.实验课题为探究六种溶剂系统对枸杞中类胡萝卜素提取的影响

D.实验结论为不同溶剂对不同品种的类胡萝卜素的提取量影响不同

答案　D

解析　从图中可看出，自变量为六种溶剂，因变量为类胡萝卜素含量，结论应为不同溶剂对同一品种（枸杞）的类胡萝卜素的提取量影响不同。

11.结合所学知识及装置图，回答下列问题：

（1）萃取剂可分为和两种，乙醇和丙酮属于，能否用于萃取β－胡萝卜素？

。

作为β－胡萝卜素萃取剂应符合

的特点。

（2）在提取β－胡萝卜素时，常采用的原料是，因为其不仅，而且。

（3）萃取的效率主要取决于，同时也受到等条件的影响。

（4）萃取过程中，第一步需，以提高效率。

因为，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法。

通过加热处理，β－胡萝卜素溶解在萃取液中，再经得到萃取液，经过后，可用装置直接进行浓缩。

答案　

（1）水溶性　水不溶性　水溶性　不能　具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶　

（2）胡萝卜　廉价易得　β－胡萝卜素含量也较高

（3）萃取剂的性质和使用量　原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间　（4）将胡萝卜进行粉碎和干燥　有机溶剂大都是易燃物　萃取　过滤　蒸馏

12.胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病；还是常用的食品色素；还具有使癌变细胞恢复为正常细胞的作用。

如图是提取胡萝卜素的实验流程示意图，请回答下列相关问题：

→

→

→

→

→

→

（1）除了可以从植物中提取天然胡萝卜素外，还可以从养殖的岩藻中获得或者利用生产。

（2）新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜进行

处理，但要注意控制和时间，这是因为。

（3）图中A过程表示，此过程用到的有机溶剂应该具有较高的，能够充分胡萝卜素，并且不与水混溶。

（4）图中B过程表示，浓缩之前进行过滤的目的是。

答案　

（1）微生物的发酵

（2）干燥　温度　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解

（3）萃取　沸点　溶解

（4）浓缩　除去萃取液中的不溶物

解析　

（1）天然胡萝卜素除取自植物外，还可以从养殖的岩藻中获得或利用微生物的发酵生产。

（2）进行有机溶剂萃取时宜对原料进行干燥处理。

（3）图中A为萃取，该过程所用到的有机溶剂应具有很高的沸点，能充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶。

（4）图中B为浓缩，在浓缩前宜进行过滤以除去萃取液中的不溶物。

[真题体验]

13.（2015·全国Ⅱ，39）回答与胡萝卜素有关的问题：

（1）胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是（填“α胡萝卜素”、“β胡萝卜素”或“γ胡萝卜素”），该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为，胡萝卜素是（填“挥发性”或“非挥发性”）物质。

（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，（填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。

（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是

。

答案　

（1）β胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性

（2）需要　（3）乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂（其他答案合理也可）

解析　

（1）胡萝卜素中β胡萝卜素是最主要的组成成分；一分子的β胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A；缺乏维生素A会造成夜盲症（暂时性夜盲症可补充维生素A得以痊愈）。

胡萝卜素为非挥发性物质。

（2）提取胡萝卜素时，新鲜的岩藻具有大量的水分需要进行干燥，以提高萃取效率。

（3）乙酸乙酯属于水不溶性有机溶剂，能够溶解胡萝卜素；乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不宜选作萃取剂。

14.（2013·山东，34）胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得，流程如下：

（1）筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用或平板划线法接种。

采用平板划线法接种时需要先灼烧接种环，其目的是。

（2）培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可以分别为酵母菌R提供和。

（3）从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是。

（4）纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。

鉴定过程中需要用胡萝卜素标准品作为。

答案　

（1）稀释涂布平板法　杀灭接种环上的微生物

（2）碳源　氮源

（3）干燥时间　水浴　滤去萃取液中的不溶物

（4）（实验）对照

解析　

（1）接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法，接种过程为了避免其他杂菌的污染，要做无菌操作，所以接种前需对接种环灭菌操作。

（2）蔗糖主要提供碳源，当然也可以作为能源物质，硝酸盐含氮元素，可提供氮源。

（3）温度过高、干燥时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂往往有挥发性，直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸；萃取后需将原料中的固体物滤去。

（4）提取出来的胡萝卜素往往不是纯的，用标准样品主要起一个对照的作用。