层析法提取和分离菠菜叶绿体中色素的实验研究

实验十二- 菠菜色素的提取和分析菠菜色素的提取和分离实验目的1、通过绿色植物色素的提取，学习天然物质的提取方法；2、通过薄层色谱分析，掌握有机物色谱分析的原理和方法。

二、 实验原理1 菠菜色素的提取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 （C 55H 72O 5N 4Mg ）和叶绿素 b（C 55H 70O 6N 4Mg ），其差别仅是叶绿素 a 中一个甲基被甲酰基所取代从而形成了叶 绿素 b 。

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。

胡萝卜素（ C 40H 56）是具有长链结构的共轭多烯。

它有三种异构体，即 - 胡 萝卜素、β -胡萝卜素和γ - 胡萝卜素，其中β -胡萝卜素含量最多，也最重要。

在生物体内， β- 胡萝卜素受酶催化氧化形成维生素 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（ C 40H 56O 2）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。

叶绿素 a （R=CH ）CH 3 CH 3 CH 3OOCH 3 CH 2CH RN NMgNN H 3CCH 2CH 3 CH 3 CO 2CH 3 2 CH 3H 3C R维生素 A2 薄层色谱原理常用 TLC 表示，又称薄层层析，属于固液吸附色谱。

样品在薄层板上的吸 附剂（固定相）和溶剂（移动相）之间进行分离。

由于各种化合物的吸附能力 各不相同，在展开剂上移时，它们进行不同程度的解吸，从而达到分离的目的。

3 薄层色谱的用途：1）化合物的定性检验。

实验7菠菜色素的提取和色素分离 (6学时)一、实验目的了解薄层层析和柱层析的原理和操作 二、反应原理绿色植物如菠菜含有多种天然色素，其中胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 和b 等以极性逐渐增加：CH 3CH 3CH 3OHCH 3CH 3CH 3HOCH 3CH 3CH 3CH 3-胡萝卜素叶黄素叶绿素a (R=CH 3)叶绿素b (R= )OC HCH 3CH 3CH 3HCH 3CH 3CH 3HCH 3CH 3CH 3CH 3N NNN CHCH 2CH 3CH 2C OOCH 3COOCH 3CH 2CH 2CH 3RO CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3Mg在薄层层析时，上述化合物的展开速度不同；在柱层析时，流出速度有差异，可被极性不同的溶剂洗脱。

三、主要试剂与仪器 甲醇、石油醚(60~90ºC)、无水硫酸钠、丙酮、乙酸乙酯、滴管剪刀、布氏漏斗、抽滤瓶、分液漏斗、量筒、三角瓶、圆底烧瓶、常压蒸馏装置、硅胶薄层层析板、薄层层析缸、150~160目中性氧化铝四、实验步骤1、菠菜色素的提取用分液漏斗洗涤时，旋荡要轻，以防乳化。

2、薄层层析点样于距离下边缘约1cm 处； 点样要轻，以免刺破硅胶层； 薄层板在展开剂展开后，测量并记录溶剂前沿和每个斑点中心与原点中心的距离。

按公式f R溶质的最高浓度中心至原点中心的距离溶剂前沿至原点中心的距离计算胡萝卜素、叶黄素、叶绿素的R f 值 3、柱层析可用滴管代替滴液漏斗滴加洗脱剂4、最好结果的薄层板、柱层析的所有单独接收组分上交。

菠菜中的色素提取、分离及鉴定一、实验目的1.进一步熟悉和掌握薄层色谱的原理及应用2.了解菠菜中主要色素的基本性质，通过菠菜色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法及原理3.掌握用紫外光谱和荧光光谱鉴别菠菜中色素的原理及方法二、菠菜中的色素简介菠菜叶中富含多种色素成分,如叶绿素（绿色）、胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色）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(C 55 H 72O 5N 4Mg) 和叶绿素 b(C 55H 7O 6N 4Mg)，结构见图1。

二者差别仅是 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，但分子中大的烷基结构使它易溶于丙酮,乙醇,乙醚,石油醚等有机溶剂。

胡萝卜素（ C 40H 56 ）是具有长链结构的共轭多烯。

它有三种异构体，即 α-, 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β - 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。

根据这些色素在有机溶剂中的溶解性,可将它们提取出来。

N N NNH 3CCHCH 2RCH 2CH 3CH 3H 3C OCO 2CH 3CH 2CH 2OOCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3Mg叶绿素a 和叶绿素b 的结构（叶绿素a ：R=CH 3， 叶绿素b ：R=CHO ）H 3C CH 3RCH 3H 3CH 3CCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3β-胡萝卜素和叶黄素的结构（β-胡萝卜素:R =H ， 叶黄素: R = OH ） 菠菜中各色素的理化性质绿色植物中的叶绿体色素在把光能转变为化学能的光和作用中起着重要作用。

菠菜色素的提取和别离一、 实验目的1、通过绿色植物色素的提取，学习天然物质的提取方法；2、通过薄层色谱分析，掌握有机物色谱分析的原理和方法。

二、 实验原理 1 菠菜色素的提取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(C 55H 72O 5N 4Mg)和叶绿素b(C 55H 70O 6N 4Mg)，其差异仅是叶绿素a 中一个甲基被甲酰基所取代从而形成了叶绿素b 。

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。

胡萝卜素〔C 40H 56〕是具有长链结构的共轭多烯。

它有三种异构体，即 -胡萝卜素、β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素，其中β-胡萝卜素含量最多，也最重要。

在生物体内，β-胡萝卜素受酶催化氧化形成维生素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〔C 40H 56O 2〕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。

N N NNH 3CCHCH 2RCH 2CH 3CH 3H 3COCO 2CH 3CH 2CH 2OO3CH 3CH 3CH 3CH 3Mg叶绿素a 〔R = CH 3〕 叶绿素b 〔R = CHO 〕H 3C CH 3RCH 3H 3CRH 3CCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3β-胡萝卜素〔R = H 〕 叶黄素〔R = OH 〕H 3CCH 3CH 3CH 2OHCH 3CH 3维生素A2 薄层色谱原理常用TLC 表示，又称薄层层析，属于固液吸附色谱。

样品在薄层板上的吸附剂〔固定相〕和溶剂〔移动相〕之间进行别离。

由于各种化合物的吸附能力各不相同，在展开剂上移时，它们进行不同程度的解吸，从而到达别离的目的。

实验菠菜色素的提取与分离实验概要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；了解柱层析和薄层色谱分离的基本原理，掌握柱层析和薄层色谱分离的操作技术。

通过柱色谱和薄层色谱分离操作，加深了解微量有机物色谱分离鉴定的原理。

实验原理层析法是一种物理分离方法。

柱层析法是层析方法中的一个类型，分为吸附柱层析法和分配柱层析法。

本实验仅介绍吸附柱层析法。

吸附柱层析法是分离、纯化和鉴定有机物的重要方法。

它是根据混合物中各组分的分子结构和性质（极性）来选择合适的吸附剂和洗脱剂，从而利用吸附剂对各组分吸附能力的不同及各组分在洗脱剂中的溶解性能不同达到分离目的。

吸附柱层析法通常是在玻璃层析柱中装入表面积很大、经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂（常用的吸附剂有氧化铝、硅胶等）。

当混合物溶液流过吸附柱时，各组分同时被吸附在柱的上端，然后从柱顶不断加入溶剂（洗脱剂）洗脱。

由于不同化合物吸附能力不同，从而随着溶剂下移的速度不同，于是混合物中各组分按吸附剂对它们所吸附的强弱顺序在柱中自上而下形成了若干色带。

在洗脱过程中，柱中连续不断地发生吸附和溶解的交替现象。

被吸附的组分被溶解吸出来，随着溶剂向下移动，又遇到新的吸附剂颗粒，把组分从溶液中吸附出来，而继续流下的新溶剂又使组分溶解而向下移动，这样经过适当时间移动后，各种组分就可以完全分开，继续用溶剂洗脱，吸附能力最弱的组分随溶剂首先流出，再继续加溶剂直至各组分依次全部由柱中洗出为止，分别收集各组分。

绿色植物如菠菜叶中的叶绿体含有绿色素（包括叶绿素a和叶绿素b）和黄色素（包括胡萝卜素和叶黄素）两大类天然色素。

这两类色素都不溶于水，而溶于有机溶剂，故可用乙醇或丙酮等有机溶剂提取。

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)，其差别仅是叶绿素a中一个甲基被甲酰基所取代从而形成了叶绿素b。

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。

1 实验 菠菜叶中叶绿素的提取和分离一 实验目的1．掌握从菠菜叶中提取叶绿素的方法；．掌握从菠菜叶中提取叶绿素的方法；2．了解薄层层析的原理，掌握薄层层析的一般操作和定性鉴定方法．了解薄层层析的原理，掌握薄层层析的一般操作和定性鉴定方法二 实验原理1．叶绿素提取高等植物体内的叶绿体色素有叶绿素和类胡萝卜素两类，主要包括叶绿素a (C 55H 72O 5N 4Mg)、叶绿素b(C 55H 70O 6N 4Mg)、β—胡萝卜素(C 40H 56)和叶黄素(C 40H 56O 2)等4种。

叶绿素a 和叶绿素b 为吡咯衍生物与金属镁的配合物，胡萝卜素是一种橙色天然色素，属于四萜类，为一长链共轭多烯，有α、β、γ三种异构体，其中，β异构体含量最多。

叶黄素为一种黄色色素，一种黄色色素，与叶绿素同存在于植物体中，与叶绿素同存在于植物体中，与叶绿素同存在于植物体中，是胡萝卜素的羟基衍生物，较易溶于乙醇，在是胡萝卜素的羟基衍生物，较易溶于乙醇，在乙醚中溶解度较小。

根据它们的化学特性，可将它们从植物叶片中提取出来，并通过萃取、沉淀和色谱方法将它们分离开来。

沉淀和色谱方法将它们分离开来。

RR=H ；叶黄素 R= OH2．薄层色谱 薄层层析是快速分离和定性分析微量物质的一种极为重要的实验技术，具有设备简单、操作方便而快速的特点。

它是将固定相支持物均匀地铺在玻片上制成薄层板，将样品溶液点加在起点处，置于层析容器中用合适的溶剂展开而达到分离的目的。

用此法分离时几乎不受温度的影响，可采用腐蚀性显色剂，可采用腐蚀性显色剂，而且可在高温下显色，而且可在高温下显色，而且可在高温下显色，特别适用于挥发性小或在较高温特别适用于挥发性小或在较高温度下易发生反应的物质，同时也常用来跟踪有机反应或监测有机反应完成的程度。

度下易发生反应的物质，同时也常用来跟踪有机反应或监测有机反应完成的程度。

薄层层析按分离机制不同可分为吸附层析、薄层层析按分离机制不同可分为吸附层析、分配层析、分配层析、离子交换层析等，离子交换层析等，最常用的为吸最常用的为吸附薄层层析，在此主要讨论。

菠菜中的色素提取、分离及鉴定一、实验目的1.进一步熟悉和掌握薄层色谱的原理及应用2.了解菠菜中主要色素的基本性质，通过菠菜色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法及原理3.掌握用紫外光谱和荧光光谱鉴别菠菜中色素的原理及方法二、菠菜中的色素简介菠菜叶中富含多种色素成分,如叶绿素（绿色）、胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色）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(C 55 H 72O 5N 4Mg) 和叶绿素 b(C 55H 7O 6N 4Mg)，结构见图1。

二者差别仅是 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，但分子中大的烷基结构使它易溶于丙酮,乙醇,乙醚,石油醚等有机溶剂。

胡萝卜素（ C 40H 56 ）是具有长链结构的共轭多烯。

它有三种异构体，即 α-, 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β - 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。

根据这些色素在有机溶剂中的溶解性,可将它们提取出来。

N N NNH 3CCHCH 2RCH 2CH 3CH 3H 3C OCO 2CH 3CH 2CH 2OOCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3Mg叶绿素a 和叶绿素b 的结构（叶绿素a ：R=CH 3， 叶绿素b ：R=CHO ）H 3C CH 3RCH 3H 3CRH 3CCH 3CH 3CH 3CH 3CH 3β-胡萝卜素和叶黄素的结构（β-胡萝卜素:R =H ， 叶黄素: R = OH ） 菠菜中各色素的理化性质绿色植物中的叶绿体色素在把光能转变为化学能的光和作用中起着重要作用。

层析法提取和分离菠菜叶绿体中色素的实验研究摘要高中化学新课程设置了层析实验，具体体现在各种版本、多个模块的化学教科书中。

但是在实践层面不少教师对层析实验有畏难情绪。

为了解决实践的困惑，选取了典型实验“层析法提取和分离菠菜叶绿体中的色素”进行了系统的实验研究，比较了几种方法的效果，对某些实验操作和实验试剂作了一定的改进。

关键词层析法菠菜叶绿体层析分离实验化学在《普通高中化学课程标准（实验）》之“实验化学”的“活动与探究建议”中，提出了“食用色素的提取和层析分离”的建议［1］。

由此，各种版本的普通高中课程标准实验教科书中都编排了有关层析法实验的内容。

人教版《有机化学基础》在第19页“科学视野”栏目中介绍了色谱法，“实践活动”栏目则是“用粉笔分离菠菜叶中的色素”［2］;人教版《实验化学》中编排了“纸上层析分离甲基橙和酚酞”，以及拓展实验“用粉笔对菠菜中的色素进行柱层析分离”［3］;苏教版《化学1》在“物质的分离与提纯”中以“拓展视野”的栏目介绍了层析法［4］；苏教版《化学与生活》中编排了“信息提示”栏目介绍纸层析法，“活动与探究”栏目则是“用纸层析法分析色素”［5］；苏教版《实验化学》“课题二——用纸层析法分离铁离子和铜离子”，拓展课题是“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”、“用粉笔进行层析分离”［6］。

由此可见，不同版本、多个模块的化学教科书中都有层析实验的内容，特别值得关注的是，都不约而同地选择了菠菜的层析实验。

但是，据笔者的了解，不少化学教师遇到有关层析实验只是在课堂上口头介绍而不做实验，学生更是没有亲自动手做层析实验的机会。

究其原因，有的教师反映层析实验操作繁琐，有的教师反映层析实验现象不明显，总之是存在着畏难情绪。

鉴于此，笔者进行了有关菠菜的层析实验的研究，分别用纸上层析法（条形滤纸法、圆形滤纸法）、柱层析法和薄层层析法进行了相关实验，分析、比较几种层析法的实验效果。

1 实验原理叶绿体中的色素是植物吸收太阳能进行光合作用的主要物质。

叶绿体色素的提取、分离、理化性质和含量测定实验一、叶绿体色素的提取、分离1.实验名称叶绿体色素的提取、分离实验2.实验原理叶绿体中色素与内囊体膜结合成为色素蛋白复合体。

这些色素不溶于水，而溶于有机溶剂，可用乙醇等有机溶剂提取。

提取液用薄层色谱法加以分离和鉴别。

本实验采用酒精提取。

层析法原理： K=Cs/Cm。

3.实验试剂与材料新鲜菠菜叶体积分数百分之九十五的乙醇，碳酸钙粉末，展开剂（石油醚：丙酮：苯=7:5:1）天平，研钵，漏斗，三角瓶，剪刀，点样毛细管，层析缸，硅胶预制板，滤纸4.实验步骤1．叶绿体色素的提取（1）取菠菜或其他植物新鲜叶片4~5片（2g左右），洗净，擦干，去掉中脉，剪碎，放入研钵中。

（2）研钵中加入少量石英砂及碳酸钙粉，加2~3ml 95%乙醇，研磨至糊状，再加10ml 95%乙醇，暗处放置3~5min，上清液过滤于三角瓶中，残渣用10ml 95%乙醇冲洗，一同过滤于三角瓶中。

2.色素分离：取硅胶预制板一个，用毛细管吸取提取液，在板短边据下端1厘米处划一细线，待干后再次划线，重复3,4次。

在层析缸中加入层析液，高度0.5厘米，将预制板放入层析液中进行层析。

改好缸盖。

待色素较好分离后，取出硅胶预制板，迅速用铅笔标出展开剂前沿和各色素带的位置。

5.实验结果与分析滤纸条上出现4条色素带，从上到下依次是：橙黄色胡萝卜素（最快）黄色叶黄素蓝绿色叶绿素a（最多）黄绿色叶绿素b（最慢）二.理化性质1.实验目的验证叶绿素的理化性质。

2.实验原理叶绿素是一种二羧酸——叶绿酸与甲醇和叶绿醇形成的复杂酯，故可与碱起皂化反应而生成醇（甲醇和叶绿醇）和叶绿酸的盐，产生的盐能溶于水中，可用此法将叶绿素与类胡萝卜素分开；叶绿素与类胡萝卜素都具有光学活性，叶绿素吸收光量子而转变成激发态，激发态的叶绿素分子很不稳定，当它变回到基态时可发射出红光量子，因而产生荧光。

叶绿素中的镁可以被H+所取代而成褐色的去镁叶绿素，后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素，铜代叶绿素很稳定，在光下不易破坏，故常用此法制作绿色多汁植物的浸渍标本。