蔬菜中天然色素的提取、分离和测定
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菠菜色素的分离与提纯(设计实验)邝力肇庆学院化学化工学院化学现代分析与测试技术10化学摘要以微型实验为手段,以丢弃的菠菜叶为原料,以石油醚和乙醇为溶剂从中提取天然的B2胡萝卜素、叶黄素、叶绿素。
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。
关键词菠菜叶菠菜色素有机溶剂提取与分离层析前言部分菠菜叶中含有叶绿素、胡萝卜素、和叶黄素等多种天然色素. 叶绿素是植物进行光合作用所必需的催化剂, 也是食用的绿色色素, 可用于糕点、饮料水等中, 添加于胶姆糖中还可消除口臭. 胡萝卜素的三种异构体中B-异构体具有维生素A 的生理活性, 可代替维生素A 使用, 也可作为食品工业中的色素使用, 最新研究报道, B-胡萝卜素还有防癌功能. 叶黄素是胡萝卜素的羟基衍生物, 在光合作用中能起收集光能的作用. 由此可见, 叶绿素等天然色素有广泛的用途, 对于色素的提取与分离就显得很重要了本实验利用不同的溶剂进行洗脱, 从而达到从菠菜中分级提取色素的目的。
1 实验部分1.1 试剂与仪器仪器:研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、100 mL层析柱试剂:硅胶G 95%的乙醇石油醚(60-90℃)丙酮乙酸乙酯菠菜叶干燥剂饱和食盐水1.2实验步骤菠菜色素提取取20 g 洗净且用滤纸吸干的新鲜菠菜叶, 用剪刀剪碎并与20 mL乙醇拌匀, 在研钵中研磨约5 min, 然后用布氏漏斗轻微抽滤, 弃去滤液. 将菠菜汁放回研钵, 适当研磨, 用10mL 石油醚-乙醇混合液( 体积比为3∶2) 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饱和盐水洗涤2次,以除去萃取液中的甲醇 ( 洗涤时轻轻振荡, 以防止乳化) , 弃去盐水-甲醇层. 石油醚层用无水硫酸钠干燥后倾至圆底烧瓶。
◆薄层层析点样:将上述浓缩液用毛细管点在硅胶G的预制板上展开:分别下部浸入在20mL石油醚-乙酸乙酯混合液(体积比为3∶2)和石油醚-乙酸乙酯混合液(体积比为3∶1)展开剂中,罩上表面皿。
胡萝卜素提取的设计方案一,实验目的1、学习柱色谱法、薄层色谱法的原理及其方法。
2、掌握从胡萝卜中分离提纯胡萝卜素的原理和方法。
3、学会用色谱法从胡萝卜中提取胡萝卜素并鉴定之。
4、初步了解胡萝卜素的来源以及生产方法。
二,实验原理:β-胡萝卜素可通过化学合成,植物提取和微生物发酵3种方法生产,根据生产方式不同分为化学合成β-胡萝卜素和天然β-胡萝卜素两大类。
本实验是从胡萝卜中提取天然β-胡萝卜素。
而提取的方法可选择色谱法。
因为色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。
具有极其广泛的用途。
色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能(即分配)的不同,或其他亲和作用性能的差异,使混合物的溶液流经该物质,进行反复的吸附或分配等作用,从而将各组分开。
流动的混合物溶液称为流动相,固定的物质称为固定相(可以是固体或液体)。
根据组分在固定相中的作用原理不同,可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱等;根据操作条件的不同,又可分为柱色谱、纸色谱、薄层色谱、气相色谱及高效液相色谱等类型。
1、柱色谱法柱色谱(柱上层析)常用的有吸附柱色谱和分配柱色谱两类。
前者常用氧化铝、硅胶作固定相。
在分配柱色谱中以硅胶、硅藻土和纤维素作为支持剂,以吸收大量的液体作固定相,而支持剂本身不起分离作用。
吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大,经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。
当待分离混合物溶液流过吸附柱时,各种成分同时被吸附在柱的上端。
当洗脱剂流下时,由于不同化合物吸附能力不同,往下洗脱的速度也不同,于是形成不同层次,即溶质在柱中自上而下按对吸附剂亲和力大小分别形成若干色带,再用溶剂洗脱时,已经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集;或者将柱吸干,挤出后按色带分割开,再用溶剂将各色带中的溶质萃取出来。
对于柱上不显色的化合物分离时,可用紫外光照射后所呈现的荧光来检查,或在用溶剂洗脱是分别收集洗脱液,逐个加以鉴定。
设计性实验菠菜色素的提取和分离班级:09精细化工学号:200924102128姓名:邓树广【摘要】介绍了实验室中利用色层层析法分离菠菜色素的一种方法。
首先采用不同的溶剂通过浸泡、研磨提取出菠菜色素,再利用薄层色谱测定了叶绿素、胡萝卜素和叶黄素的Rf值以选择合适的展开剂。
利用各种色素的极性不同,使用柱色谱对叶绿素(a,b)、胡萝卜素和叶黄素进行了分离。
【关键词】菠菜色素;色谱法;Rf值;薄层层析;柱层析【前言】菠菜叶等绿色植物中含有叶绿素(绿色)、胡萝卜素(橙色)和叶黄素(黄色)等多种天然色素。
叶绿素在菠菜色素中含量最多,易溶于醚,石油醚等一些非极性溶剂。
叶绿素存在两种结构形式,可分为叶绿素a(CHONMg)和叶绿素b(CHONMg),叶绿素a455455725570的含量约是叶绿素b的3倍。
它们两者均是植物进行光合作用所必需的催化剂,同时也是天然的食用绿色色素, 可用于糕点、饮料水等。
胡萝卜素(CH)是具有长链结构的多烯,也可作为食品工业中的色素使用。
它有三5640种异构体,分别是α-,β-和γ-胡萝卜素。
其中的β-异构体具有维生素A 的生理活性, 可代替维生素A 使用。
叶黄素(CHO)是胡萝卜素的羟基衍生物,易溶于醇,在石油醚中溶解度较小。
叶24056黄素在光合作用中起收集光能的作用,在绿叶中的含量通常是胡萝卜素的两倍。
由此可见,叶绿素等天然色素有广泛的用途, 天然色素的提取与分离是一个具有重要意义和价值的课题, 同时我们可以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。
1实验部分1-1实验仪器与试剂2个)、小烧杯(5实验仪器:研钵、层析瓶、载玻片、层析柱、分液漏斗、锥形瓶(.个)、毛细玻璃管、量筒。
实验试剂:丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、石油醚(沸点60~ 90 ℃)、无水硫酸钠,均为分析纯。
薄层层析硅胶G、新鲜菠菜叶。
1-2 实验原理⑴色谱法的基本原理:色谱法是一种利用混合物中诸组分在两相间的分配原理以获得分离的方法。
实验报告一、实验名称:蔬菜叶中色素的提取及分离二、实验目的:1.了解绿色蔬菜叶中色素的提取方法。
2.学习纸色谱分离技术。
3.学习色谱柱的填装及分离技术。
三、实验原理:1.天然色素不溶于水,但易溶于乙醇、石油醚等有机溶剂中,因此可用有机溶剂将色素提取和分离。
2.分配型色谱:分配色谱利用固定相与流动相之间对待分离组分溶解度的差异来实现分离。
分配色谱的固定相一般为液相的溶剂,依靠图布、键合、吸附等手段分布于色谱柱或者担体表面。
分配色谱过程本质上是组分分子在固定相和流动相之间不断达到溶解平衡的过程。
3.纸层析法属于分配型色谱,其原理是以滤纸纤维的结合水为固定相,而以有机溶剂作为流动相,色素在两相溶剂间不停地分配。
由于样品中各物质有不同的分配系数,移动速度因此而不同,从而达到分离的目的。
4.吸附性色谱:吸附色谱利用固定相吸附中心对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离,吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。
5.柱色谱属于吸附性色谱,其原理为:由于吸附剂对各组分的吸附能力不同,当流动相流过固体表面时,混合物各组分在液-固两相间分配。
吸附牢固的组分在流动相分配少,吸附弱的组分在流动相分配多。
流动相流过时各组分会以不同的速率向下移动,吸附弱的组分以较快的速率向下移动。
随着流动相的移动,在新接触的固定相表面上又依这种吸附-溶解过程进行新的分配,新鲜流动相流过已趋平衡的固定相表面时也重复这一过程,结果是吸附弱的组分随着流动相移动在前面,吸附强的组分移动在后面,吸附特别强的组分甚至会不随流动相移动,各种化合物在色谱柱中形成带状分布,实现混合物的分离。
当以氧化铝作为固定相时,非极性或弱极性有机物只有范德华力与固定相作用,吸附较弱;极性有机物同固定相之间可能有偶极力或氢键作用,有时还有成盐作用。
有机物的极性越强,在氧化铝上的吸附越强。
选择适当极性的展开剂能使各种有机物按先弱后强的极性顺序形成分离带,流出色柱。
蔬菜中色素的提取食品的色泽是食品的重要感官指标,食品工业中广泛使用着人工合成的色素来增加色泽,但研究表明,一般合成的色素都有不同程度的毒性,有的甚至有致癌性。
因此开发天然无害的食用色素对保证人类健康有重要意义。
蔬菜种类繁多,色彩纷呈,是色素的巨大资源库,从蔬菜中提取的天然食用色素,不仅具有较高的安全性,有的还具有一定的营养价值和保健作用。
且天然色素价格昂贵,市场前景广阔,能够促使蔬菜增值,是蔬菜深加工的一个发展方向。
本文将介绍几种蔬菜中的色素及其提取方法。
一、从番茄中提取番茄红素1.番茄红素的性质及功用番茄红素是油溶性色素,对光线、氧和热都比较敏感,为类胡萝卜素的一种,也是一种强抗氧化剂,抗氧化能力是维生素E的100多倍,远远超过其他诸如。
胡萝卜素、β胡萝卜素的生物活性,能够有效清除体内的自由基,预防和修复细胞损伤,抑制DNA的氧化从而预防癌症的发生。
目前,番茄红素作为色素少量用于番茄酱和番茄汁制品中,多用于保健食品和制药行业。
2.茄红素的提取番茄红素的提取一般分为有机溶剂提取和二氧化碳超临界萃取两种方法,二氧化碳超临界萃取在大规模生产上有难度,目前主要采取有机溶剂提取,首先将番茄加工成番茄酱或番茄粉,用乙酸乙酯、乙醇或正己烷等溶剂进行提取,后经过滤浓缩得到番茄红素粗产品----含量6%以下的含油树脂,进一步冷冻结晶可以得到纯度较高的产品。
二、从辣椒中提取辣椒红素1.辣椒红素的性质辣椒红素又名椒红素、辣椒红,纯的辣椒红素为深胭脂红色针状晶体。
用于食品添加剂等方面的辣椒红素为暗红色油膏状,有辣味。
其主要成分为辣椒红素、类胡萝卜素、辣椒碱和植物油等,不溶于水,易溶于植物油和乙醇,在pH值为3--12时,色调不变化,耐光性和耐热性较好,耐酸碱,耐氧化,可用于罐头、糕点上彩装,也可用于油脂食品、调味品、果汁和冰激淋中。
2.辣椒红素的提取常见的提取辣椒红素的方法大致可分为3种油溶法、溶剂法和超临界流体萃取法。
文献检索大作业姓名:吴海明学号:06209229 课题:辣椒红色素的提取与检测一、课题背景及意义目前,国家对色素的使用进行了严格的限制,禁止使用人工合成色素,促使天然色素的使用量大幅度增加。
天然色素一般来源于天然成分,比如甜菜红、葡萄和辣椒,这些食品已经得到了广大消费者的认可与接受,因此,从无毒、无害及绿色环保的天然产物中提取色素,是当今食用色素的发展新趋势,尤其以常见蔬菜为原料提取的天然色素的开发更受人关注。
我国辣椒资源丰富,种类繁多,从红辣椒中提取的辣椒红色素作为绿色环保产品具有色泽鲜美、性质稳定、无毒副作用,并具有一定疗效保健功能和较高的营养生理价值,己被美国FDA、英国、日本、EEC、FAO/WHO和中国GB等组织审定为A类食用色素,在使用中不加以限量,广泛应用于食品、医药、化妆品、饮料和儿童玩具等领域辣椒红色素是一种色价高的天然类胡萝卜素食用色素,它不仅无毒副作用,还有益于身体抗氧化、调节免疫系统活性等生理功能,因此被广泛应用于食品、医药、化妆品和儿童玩具等领域。
我国辣椒资源丰富,种类繁多,从红辣椒中提取辣椒红色素具有广阔的前景。
辣椒中含有辣椒素、色素、维生素、蛋白质、糖类、油脂和多种矿物质,有着很高的营养和药用价值。
辣椒作为调味品和药物在我国使用已有几百年的历史,辣椒性热,味辛辣,具有温中健胃及杀虫功效,且对于治疗胃寒、食饮不振、消化不良、风湿痛、腮腺炎、多发性疖肿等病症有很好的疗效。
国外辣椒深加工产品的应用已非常普遍,对辣椒红色素的研究已达到较高的水平,己经大量地研究生产高纯度的辣椒色素及辣椒素纯品。
与国外相比国内的辣椒制品生产企业,生产规模相对都较小,资金投入少、技术力量薄弱,而进行辣椒红色素、辣椒素等高附加值的红辣椒精细产品深入研制开发的企业不多,现全国已有20多家生产企业生产辣椒红色素;但生产能力和技术含量有待进一步提高。
二、检索思路我国对辣椒红色素的提取与检测的研究已经开展很多年了,辣椒红色素的提取与检测工艺也比较完善。
实验三十四植物叶绿体色素的提取、分离、表征及含量测定摘自王尊本主编,综合化学实验(第二版),第226-244页,北京:科学出版社,2007年9月。
实验三十四植物叶绿体色素的提取、分离、表征及含量测定[1-27]一、叶绿体色素的提取(一) 实验目的1)掌握有机溶剂提取叶绿体色素等天然化合物的原理和实验方法。
2)了解皂化-萃取提取胡萝卜素的原理。
3)了解1,4-二氧六环沉淀法提取叶绿素的原理。
(二) 实验原理植物光合作用是自然界最重要的现象,它是人类所利用能量的主要来源。
在把光能转化为化学能的光合作用过程中,叶绿体色素起着重要的作用。
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、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素四种。
它们所呈现的颜色和在叶绿体中含量大约比例见表34.1。
表34.1 高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色及含量项目叶绿素类胡萝卜素叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色在叶绿体内各色素含量比例 3 1 2 13 1 叶绿素chlorophylls是叶绿酸的酯,它在植物进行光合作用中吸收可见光,并将光能转变为化学能。
叶绿素是植物进行光合作用所必需的催化剂。
在绿色植物中叶绿素主要以叶绿素a(C55H72O5N4Mg)和叶绿素b(C55H70O6N4Mg)两种结构相似的形式存在,其差别仅是叶绿素a中一个甲基被叶绿素b中的甲酰基所取代。
叶绿素的基本结构见图34.1。
在叶绿素分子结构中含有四个吡咯环,它们由四个甲烯基联结成卟啉环,在卟啉环中央有一个镁原子,它以两个共价键和两个配位键与4个吡咯环的氮原子结合成内配盐,形成镁卟啉。
在叶绿素分子中还有两个羧基,其中一个与甲醇酯化成COOCH3,另一个与叶绿醇酯化成COOC20H39长链。
类胡萝卜素carotenoids是一类不饱和的四萜类碳氢化合物(例如胡萝卜素,carotenes,或它们的氧化衍生物(例如叶黄素类,xanthophylls。
菠菜叶片中色素提取和分离文献综述摘要:菠菜叶片中富含多种天然色素,而天然色素广泛用于各个生产和生活领域,色素的提取和分离方法日益变得重要。
本文综述了近几年来色素的提取和分离方法,总结了各方法的优缺点,并做出对未来发展的预测。
关键词:色素提取方法分离方法一、前言绿色植物叶绿体中含有许多天然色素。
就以菠菜为例,它富含叶绿素,胡萝卜素和叶黄素等多种天然食用色素,其中叶绿素可以作为植物光合作用的催化剂,具有杀菌,除臭,解热,止血等功能。
胡萝卜素具有维生素A的生理活性和抗氧化作用,被广泛应用于食品,医药,化妆品及饲料添加剂等方面。
叶黄素可抗衰老,抗突变,是天然的食品色素和食品营养剂。
这些天然色素在食品,医药等方面运用广泛,在人类社会中发挥着不可替代的作用。
因此,提高和创新提取和分离菠菜等绿色植物中天然色素的方法有着重要意义,本文综述了近几年来提取分离绿色植物色素的方法,总结了近几年来提取和分离方法的最新成果,并指出各方法之间的优缺点。
二、菠菜叶片中色素的提取方法经过搜集文献,笔者发现关于菠菜叶片中色素的提取方法相关研究较少,但实际上,提取方法的好坏及提取的纯度也直接影响着分离的结果,所以说改进提取方法也是一个重要的有前景的研究方向。
菠菜叶片色素提取方法相对单一,各种方法的大致步骤大体上一致,只有一些细微之处的改动。
其中,菠菜叶均需要经过洗净,剪碎,研磨的步骤进行处理。
近几年来,对色素提取方法的改进主要集中在探索更好的工艺条件和简易有效的操作手法两方面,以下本文将从这两个方面进行总结。
(1)探索更好的工艺条件张素霞成功通过单因素实验发现提取剂种类、提取浓度、提取时间及混和提取药剂配比均对提取效果有显著影响。
通过多次实验,他发现提取菠菜叶中叶绿体色素的最佳工艺条件为当菠菜叶为2g时,提取剂用量十毫升,混合提取各成分配比2:1,乙醇质量分数50%,提取时间10min。
通过比较,他发现提取剂的用量对提取效果影响最大,而提取时间对其效果影响最不明显。
天然色素提取工艺流程英文回答:Natural pigment extraction process involves several steps to obtain pigments from natural sources such as plants, fruits, and vegetables. The process can be divided into the following stages:1. Harvesting and preparation: The first step is to harvest the natural source of pigment, such as plants or fruits, at the right stage of maturity. The harvested material is then cleaned and sorted to remove any impurities or unwanted parts.2. Extraction: Once the material is prepared, the next step is to extract the pigments. There are different methods of extraction, including solvent extraction, enzyme-assisted extraction, and supercritical fluid extraction. Solvent extraction is the most commonly used method, where a suitable solvent is used to dissolve thepigments from the source material.3. Filtration and purification: After extraction, the crude extract is usually filtered to remove any solid particles or impurities. Further purification steps may be required to obtain a pure pigment. This can include processes such as centrifugation, membrane filtration, and chromatography.4. Concentration: The purified pigment extract is often concentrated to increase its potency and reduce the volume for storage and transportation. This can be done by methods such as evaporation or freeze-drying.5. Stabilization and formulation: To ensure thestability and longevity of the pigment, it is often necessary to stabilize it using additives or encapsulation techniques. This helps to protect the pigment from degradation due to light, heat, or oxidation. Thestabilized pigment can then be formulated into various forms such as powders, liquids, or emulsions, depending on its intended use.6. Quality control and testing: Throughout the extraction process, quality control measures are implemented to ensure the consistency and purity of the pigment. This includes testing for color intensity, stability, and any potential contaminants.7. Packaging and storage: The final step is to package the extracted pigment in suitable containers to protect it from light, moisture, and other environmental factors. Proper storage conditions, such as temperature and humidity control, are important to maintain the quality of the pigment.中文回答:天然色素提取工艺流程包括几个步骤,以从植物、水果和蔬菜等自然来源中提取色素。
玉米黄素的提取分离及生理功能作者:孟繁磊宋志峰牛红红魏春雁来源:《吉林农业》2016年第12期摘要:玉米黄素是含紫罗酮环的二羟基类胡萝卜素,是一种存在于黄玉米、绿色蔬菜、红色、黄色水果中的天然色素,具有很好的应用价值和开发前景。
本文对玉米黄素的性质、提取分离及生理活性进行了阐述。
关键词:玉米黄素;提取;分离;生理功能中图分类号: TS202 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2016.23.0791玉米黄素的性质及来源玉米黄素也称玉米黄质,分子式C40H56O2,玉米黄素是一种天然的脂溶性化合物,不溶于水,易溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯类等有机溶剂。
玉米黄素为橘红色结晶粉末,没有气味,其稀溶液颜色是橙红色。
玉米黄素的化学结构决定了其性质很稳定。
在可见和紫外光区内,光照可以影响玉米黄素的稳定性。
存在于固体食品中的玉米黄素在常温和自然光条件下较稳定,1%溶液对太阳光较敏感。
人体组织中存在的所有类胡萝卜素必须来源于膳食或其他相关来源。
深绿色蔬菜、花卉、水果、黄玉米、枸杞等是玉米黄素的良好来源。
2玉米黄素的提取分离玉米黄素的提取技术包括有机溶剂直接提取、酶解提取、超声波提取、微波提取、超临界流体萃取提取以及膜辅助分离提取等。
朱洪梅[1]以玉米糁为原料,优化玉米黄色素最佳提取工艺为:提取温度70℃,提取时间3小时,提取溶剂为80%乙醇,液料比10∶1。
朱蕾等[2]优化酶解提取玉米黄素的条件为:pH 为7.0、蛋白酶浓度为1.2%、水解温度40℃、水解时间6小时。
李伟[3]等得出超声酶解法提取玉米蛋白粉中玉米黄素的最佳条件为:料液比1∶25、中性蛋白酶量1.5×104 U/g玉米蛋白粉、超声波功率100 W、超声时间5分钟,该条件下玉米黄素的得率为0.070%。
孙丽丽[4]等使用超临界CO2法提取玉米黄色素得到的最佳条件为:CO2流速35 公斤/小时,提取压力30 MPa,提取温度45℃,提取时间2小时,夹带剂为15%无水乙醇,此时玉米黄色素产量为210.97μg/g。
蔬菜中天然色素的提取、分离和测定一、目的与要求1.进一步熟悉和掌握薄层色谱的原理。
2.掌握薄层层析法分离微量组分的操作技术。
3.了解蔬菜中主要色素的基本性质,通过色素的提取和分离,了解天然物质分离提纯方法及原理。
二、基本原理(一)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 55H 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。
NN N N H 3C CHCH 2R CH 2CH 3CH 3H 3C O CO 2CH 3CH 2CH 2O O CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3Mg图1 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 3R CH 3H 3C R H 3C CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3图2 β-胡萝卜素和叶黄素的结构(β-胡萝卜素:R =H ,叶黄素:R = OH )胡萝卜素(C 40H 56,见图2)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(C 40H 56O 2,见图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。
1.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。
叶绿体色素有叶绿素和类胡萝卜素两类,主要包括β-胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a和叶绿素b四种色素,它们在叶绿体中的含量比约为2:1:3:1。
叶绿素是植物进行光合作用所必需的催化剂。
(1)叶绿素a有四个甲基与卟吩核连接(R—CH3),蜡状蓝黑色微小晶体,熔点117~120℃,溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和苯,不溶于石油醚。
其乙醇溶液是蓝绿色,并有深红色荧光。
(2)叶绿素b有三个甲基和一个醛基与卟吩核连接(R=—CHO),蜡状蓝黑色微小晶体,熔点120~130℃,溶于乙醇和乙醚,难溶于石油醚。
乙醚溶液有亮绿色,其它有机溶剂的溶液通常是绿色至黄绿色,并有红色荧光。
可用作肥皂、脂肪、油蜡、食品、化妆品和医药用的无毒着色剂。
由绿叶用乙醇萃取而制得,也可用化学方法合成。
(3)胡萝卜素胡萝卜素有多种异构体,是四萜类化合物。
α-胡萝卜素为红色结晶,熔点187℃,旋光度+385°(c=0.08,苯),溶于乙醚、苯、氯仿;β-胡萝卜素为红棕色结晶,熔点181℃,溶于乙醚、丙酮、苯、石油醚;γ-胡萝卜素为紫色棱形结晶,熔点177.5℃,溶于苯、氯仿。
α-,β-和γ-胡萝卜素常共存于许多植物中。
β-胡萝卜素含量最高,β-胡萝卜素在植物中几乎总是和叶绿素共存,含量最多的是胡萝卜、棕榈油以及多种绿叶植物。
用做食物色素、保健食品,以及作防晒化妆品成分,还可用作制造维生素A的原料。
(4)叶黄素又称胡萝卜醇,一类羟基类胡萝卜素的衍生物,以乙醚加甲醇精制,得黄色穗状物,具金属光泽的结晶。
熔点183℃,不溶于水,溶于油性溶剂,光稳定性较好,主要与叶绿素、胡萝卜素共存于绿色植物的叶和花中。
在天然黄色素中,它的价格较贵,可用于食品着色。
也有添加于禽饲料中,使禽蛋蛋黄增进黄色。
2.叶绿素的吸收光谱叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色。
从图3中可以看出,叶绿素a、叶绿素b的强吸收带有两个,一个在波长为630-680nm的红光区,另一个在波长为400-460nm的蓝紫光区。
(二)薄层层析(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,可用于精制样品、化合物鉴定、跟踪反应进程和柱色谱的先导(即为柱色谱摸索最佳条件)等方面。
薄层层析是将固定相支持物均匀地铺在玻片上制成薄层板,待分离的样品溶液点在薄层一端,试样中各组分就被吸附剂所吸附,但吸附剂对不同物质的吸附能力是不同的。
将薄层板点有样品的一端浸入层析容器中,在合适的溶剂做为流动相展开剂的作用下展开。
由于薄层吸附剂(如硅胶)的毛细作用,展开剂将沿着薄板逐渐上升。
当溶剂流经试样时,样品中的各组分就溶解在展开剂中。
在吸附剂的吸附力和展开剂的毛细上升力作用下,物质就在吸附剂和展开剂之间发生连续不断的吸附和解析平衡。
吸附力强的物质相对移动得慢一些,而吸附力弱的物质相对移动得快一些。
经过一段时间的展开,样品中各物质就彼此分开,最后形成互相分离的斑点,称为薄层层析谱。
用此法分离时几乎不受温度的影响,可采用腐蚀性显色剂,而且可在高温下显色,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。
薄层层析按分离机制不同可分为吸附层析、分配层析、离子交换层析等,最常用的为吸附薄层层析。
吸附层析中样品在薄层板上经过连续、反复的被吸附刑吸附及展开剂解吸附过程,由于不同的物质被吸附剂吸附的能力及被展开剂解吸附的能力不同,放在薄层上以不同速度移动而得以分离。
1.薄层层析的器材选择(1)基板:玻璃、塑料、金属箔,常用玻璃板。
溶剂在薄层板上爬升的距离越长,化合物的分离效果越好。
宽的薄层板也可用于量较大的样品,具有1~2 mm厚的大板可用于50~1000 mg样品的分离制备。
由于薄层色谱法用途非常广泛,国内外均有现成的铺有吸附剂的薄层板出售。
一般实验室中也可自己制备。
(2)吸附剂吸附剂要有合适的吸附力,并且必须与展开剂和被吸附物质均不起化学反应。
可用作吸附剂的物质很多,常用的有硅胶和氧化铝,由于吸附性好,适用于各类化合物的分离,应用最广。
选择吸附剂时主要根据样品的溶解度、酸碱性及极性。
以下简单介绍吸附剂的几个基本参数。
种类:常用:氧化铝(强极性)、硅胶(中强极性)不常用:硅藻土、纤维素、糖类、活性碳符号:H——无任何添加剂;G——加有锻石膏(Gypsum,CaSO4·1/2 H2O)粘合剂;F——加有荧光素(Fluorescein)CMC——加有羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose)例:硅胶GF254表示硅胶中既加有煅石膏粘合剂,也加有荧光素,可以在波长254nm的紫外光下激发出荧光粒度:目:1cm2内的筛孔数,数目越大,颗粒越小。
薄层所用吸附剂颗粒较细,氧化铝为200目,硅胶为100~150目。
μ:颗粒的平均直径,以微米表示。
例如:40μ的颗粒与100目相当。
活性:活化通常是加热粉末以脱去水分。
化合物极性越大,它在硅胶和氧化铝上的吸附力越强,所以吸附剂均制成活性精细粉末。
吸附剂按其含水量的多少各分为五个等级:I级含水量最少,活性最高;V级含水量最多,活性最低;但并不是活性越高分离效果越好,选用哪种活性级别的吸附剂,要用实验的方法来确定。
酸碱性:市售氧化铝有酸性(用以分离酸性化合物)、中性、碱性(用以分离生物碱等碱性化合物),其蒸馏水洗出液的pH值分别为4、7.5、9-10;其中以中性氧化铝应用最广,可用来分离各种化合物,特别是那些对酸、碱敏感的化合物。
硅胶没有酸碱性之分。
(3)展开剂在样品组分-吸附剂-展开剂三个因素中。
对一确定组分,样品的结构和性质可看作是一不变因素,吸附剂和展开剂是可变因素。
而吸附剂的种类有限,因此选择合适的展开剂就成为解决问题的关键。
展开剂的选择有以下要求:a.对待测组分有很好的溶解度。
b.能使待测组分与杂质分开,与基线分离。
c.使展开后的组分斑点圆而集中,不应有拖尾现象。
d.使待测组分的R f值最好在0.4~0.5,如样品中待测组分较多,R f值则可在0.25~0.75范圈内,组分间的R f值最好相差0.1左右。
e.不与组分发生化学反应,或在某些吸附剂存在下发生聚合。
f.具有适中的沸点和较低的粘滞度。
展开剂的极性是指与样品组分相互作用时。
展开剂分子与吸附剂分子的色散作用、偶极作用、氢键作用及介电作用的总和。
展开剂要根据样品的极性及溶解度,吸附剂活性等因素进行选择,总的原则是展开剂的极性能使组分的R f值在0.5左右。
常用溶剂极性次序是:石油醚<环己烷<苯<乙醚<氯仿<乙酸丁酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇。
如一种溶剂不能充分展开,可选用二元或多元溶剂系统。
2.样品的制备与点样样品必须溶解在挥发性的有机溶剂中,浓度最好是1~2 %。
溶剂应具有高的挥发性以便于立即蒸发。
丙酮、二氯甲烷和氯仿等是常用的有机溶剂。
分析固体样品时,可将20~40mg 样品溶到2mL的溶剂中。
在距薄层板底端约1cm处,用铅笔划一条线,作为起点线。
用毛细管(内径小于1mm)吸取样品溶液,垂直地轻轻接触到薄层板的起点线上。
样品量不能太多,否则易造成斑点过大,互相交叉或拖尾,不能得到很好的分离效果。
3.展开槽与展开薄层的展开在密闭的容器即展开槽或称为层析缸中进行。
合适的展开剂用量为浸及下端薄层板,但不浸及样点;点样端向下,每次只展开一块,放在正中,以免爬斜(进而展开倾斜)。
4.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。
常用普适性显色剂:浓硫酸、碘蒸气、荧光素,专用显色剂:茚三酮、三氯化铁溶液等。
5.R f (比移值)的测定R f (比移值)表示物质移动的相对距离,即展开后样品点到原点的距离和溶剂前沿到原点的距离之比,常用分数表示。
R f 值与化合物的结构、薄层板上的吸附剂、展开剂、显色方法和温度等因数有关。
但在上述条件固定的情况下,R f 值对每一种化合物来说是一个特定的数值。
当两个化合物具有相同的R f 值时,在未做进一步的分析之前不能确定它们是不是同一个化合物。
在这种情况下,简单的方法是使用不同的溶剂或混合溶剂来作进一步的检验。
通常用比移值(R f )表示物质移动的相对距离:的距离展开剂前沿至原点中心点中心的距离色斑最高浓度中心至原 f RR f 值计算示意图1.起点线; 2. 展开剂前沿a. 色斑最高浓度中心至原点中心的距离b. 展开剂前沿至原点中心的距离物质的比移值随化合物的结构、吸附剂、展开剂等不同而异,但在一定条件下每一种化合物的比移值都为一个特定的数值。