菠菜中色素的提取分離和鑒定(有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn))

1、菠菜中的色素提取、分離及鑒定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步熟悉和掌握薄層色譜的原理及應(yīng)用2.了解菠菜中主要色素的基本性質(zhì)，通過菠菜色素的提取和分離，了解天然物質(zhì)分離提純方法及原理3.掌握用紫外光譜和熒光光譜鑒別菠菜中色素的原理及方法二、菠菜中的色素簡介菠菜葉中富含多種色素成分,如葉綠素（綠色）、胡蘿卜素（橙黃色）和葉黃素（黃色）等多種天然色素。 葉綠素存在兩種結(jié)構(gòu)相似的形式即葉綠素 a(C55 H72O5N4Mg) 和葉綠素 b(C55H7O6N4Mg)，結(jié)構(gòu)見圖1。二者差別僅是 a 中一個(gè)甲基被 b 中的甲?；〈Ｋ鼈兌际沁量┭苌锱c金屬鎂的絡(luò)合物，是植物進(jìn)行光合作用所必需的催化劑。植物中葉綠素

2、a的含量通常是b的3倍。盡管葉綠素分子中含有一些極性基團(tuán)，但分子中大的烷基結(jié)構(gòu)使它易溶于丙酮,乙醇,乙醚,石油醚等有機(jī)溶劑。胡蘿卜素（ C40H56 ）是具有長鏈結(jié)構(gòu)的共軛多烯。它有三種異構(gòu)體，即 -, - 和 - 胡蘿卜素，其中 - 異構(gòu)體含量最多，也最重要。在生物體內(nèi)， - 體受酶催化氧化即形成維生素 A 。目前 - 胡蘿卜素已可進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，可作為維生素 A 使用，也可作為食品工業(yè)中的色素。 葉黃素（ C40H56O2 ）是胡蘿卜素的羥基衍生物，它在綠葉中的含量通常是胡蘿卜素的兩倍。與 - 胡蘿卜素相比，葉黃素較易溶于醇而在石油醚中溶解度較小。根據(jù)這些色素在有機(jī)溶劑中的溶解性,可將它們提

3、取出來。葉綠素a和葉綠素b的結(jié)構(gòu)（葉綠素a：R=CH3， 葉綠素b：R=CHO） -胡蘿卜素和葉黃素的結(jié)構(gòu)（-胡蘿卜素:R =H， 葉黃素: R = OH）菠菜中各色素的理化性質(zhì)綠色植物中的葉綠體色素在把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的光和作用中起著重要作用。 葉綠體色素有葉綠素和類胡蘿卜素兩類，主要包括-胡蘿卜素，葉黃素，葉綠素a和葉綠素b四種色素，它們在葉綠體中的含量比約為2：1：3：1。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用所必需的催化劑。(1)葉綠素a 有四個(gè)甲基與卟吩核連接(RCH3)。蠟狀藍(lán)黑色微小晶體。熔點(diǎn)117120。溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和苯,不溶于石油醚。其乙醇溶液是藍(lán)綠色，并有深紅色熒

4、光。(2)葉綠素b 有三個(gè)甲基和一個(gè)醛基與卟吩核連接(R=CHO)。蠟狀藍(lán)黑色微小晶體。熔點(diǎn)120130。溶于乙醇和乙醚，難溶于石油醚。乙醚溶液有亮綠色。其它有機(jī)溶劑的溶液通常是綠色至黃綠色，并有紅色熒光?？捎米鞣试?、脂肪、油蠟、食品、化妝品和醫(yī)藥用的無毒著色劑。由綠葉用乙醇萃取而制得,也可用化學(xué)方法合成。(3)胡蘿卜素 胡蘿卜素有多種異構(gòu)體,是四萜類化合物。-胡蘿卜素為紅色結(jié)晶。熔點(diǎn)187。旋光度+385(c=0.08,苯)。溶于乙醚、苯、氯仿。-胡蘿卜素為紅棕色結(jié)晶,熔點(diǎn)181,溶于乙醚、丙酮、苯、石油醚。-胡蘿卜素為紫色棱形結(jié)晶，熔點(diǎn)177.5，溶于苯、氯仿。-，-和-胡蘿卜素常共存于許

5、多植物中，-胡蘿卜素含量最高。-胡蘿卜素在植物中幾乎總是和葉綠素共存，含量最多的是胡蘿卜、棕櫚油以及多種綠葉植物。用做食物色素、保健食品，以及作防曬化妝品成分，還可用作制造維生素A的原料。(4)葉黃素 又稱胡蘿卜醇(carotenol)。一類羥基類胡蘿卜素的衍生物。以乙醚加甲醇精制，得黃色穗狀物。具金屬光澤的結(jié)晶。熔點(diǎn)183。不溶于水。溶于油性溶劑。光穩(wěn)定性較好。主要與葉綠素、胡蘿卜素共存于綠色植物的葉和花中。在天然黃色素中，它的價(jià)格較貴，可用于食品著色。也有添加于禽飼料中，使禽蛋蛋黃增進(jìn)黃色。三.實(shí)驗(yàn)原理色譜法是一種物理的分離方法，其原理是利用混合物中各成分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，當(dāng)選擇某一條

6、件使混合物中各成分流過支持劑或吸附劑時(shí)，各成分可因其物理性質(zhì)不同而分離。分離效果的好壞關(guān)鍵在于條件的選擇。薄層色譜是在玻片上涂布固體吸附劑，利用樣品對固體吸附劑的吸附能力不同，選擇對樣品溶解（解附）能力不同的溶劑，將混合物各成分按照極性大小不同隨溶劑前進(jìn)速度不同而分開的方法。應(yīng)用：薄層色譜可以用來分離、鑒別化合物，也可以用于跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。Rf值與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系Rf值越大，樣品與固體吸附劑吸附越緊，即樣品與固體吸附劑分子間作用力越大，說明樣品極性越強(qiáng)或分子量越大。本實(shí)驗(yàn)利用有機(jī)溶劑將菠菜中的色素浸提出來，利用柱層析和薄層層析法將色素分離開來，根據(jù)各色素的顏色、分子極性與Rf值的關(guān)系、吸收光譜、熒

7、光對分離出的色素進(jìn)行鑒定歸屬，討論結(jié)構(gòu)對Rf值、吸收光譜的影響。四.儀器試劑新鮮菠菜、石油醚、乙醇、丁醇、中性氧化鋁（柱層析用）、薄層層析硅膠、丙酮、苯、飽和食鹽水、無水硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉（CMC）、載玻片、研缽、層析缸、點(diǎn)樣毛細(xì)管、層析柱、滴管、分液漏斗、烘箱、紫外分光光度計(jì)、熒光儀。五、實(shí)驗(yàn)方法1 薄層板的制備稱取適量硅膠G，按硅膠和水13(w/w)的比例加入0.5%CMC水溶液，調(diào)成糊狀，用傾瀉法涂在干凈薄層板上，輕輕振搖，使硅膠漿料均勻平整鋪開，放置1h, 晾干，置于烘箱中，逐漸升溫至110活化0.5h,冷卻，置于干燥器中備用。2 樣品制備稱取5克洗凈晾干水分的新鮮的菠菜葉，用剪刀

8、剪碎，放在錐形瓶中，加入30 mL 21（v/v）的石油醚和乙醇混合溶劑，浸沒菠菜葉片，用玻棒攪動數(shù)分鐘，以利于菠菜葉的細(xì)胞破裂，色素浸出。布氏漏斗抽濾，將菠菜汁轉(zhuǎn)入分液漏斗，分去水層，分別用等體積的飽和食鹽水和蒸餾水洗滌兩次，以除去萃取液中的乙醇（洗滌時(shí)要輕輕旋蕩，以防止產(chǎn)生乳化）。棄去水-乙醇層，石油醚層用無水硫酸鈉干燥后濾入錐型瓶，置于暗處備用。3 薄層層析 用吸管吸取菠菜萃取液，小心慢慢滴在制鋪好的薄層板上，滴入在硅膠板上的萃取液要成一條直線，直線離板下沿約1.52厘米，晾干。放入裝有21.52的石油醚-丙酮-苯（v/v）混合展開劑的層析缸內(nèi)，于暗處室溫展開，得五條色帶。取出，待溶液揮發(fā)后，測量各色帶及溶劑前沿到原點(diǎn)的距離，計(jì)算Rf值。嘗試不同展開劑：石油醚-丙酮=8:2 （v/v）、石油醚-乙酸乙酯=6:4（v/v）進(jìn)行薄層層析，比較溶劑對展開效果的影響。4、光譜檢測將各條色帶用紫外掃描儀在350750nm范圍內(nèi)掃描，記錄各條色帶紫外-可見光譜、并觀測測各色帶的熒光。六、結(jié)果與討論填寫表1，并根據(jù)各色素的顏色、分子極性與Rf值的關(guān)系、吸收光譜、熒光對分離出的色素進(jìn)行鑒定歸屬，討論結(jié)構(gòu)對Rf值、吸收光譜的影響。表1 菠菜葉片色素色譜分析數(shù)據(jù)及歸屬 編號顏色Rf值熒光紫外吸收（nm）