第三章天然产物的提取与分离

第三章天然产物的提取与分离

第一节 类胡萝卜素的提取

一、实验目的

1. 初步了解天然化合物的提取方法。

2. 掌握薄层色谱（TLC）的原理、用途及使用方法。

二、实验原理

番茄和胡萝卜中都含有番茄红素和 β-胡萝卜素，这些都属于类胡萝卜素。它们的分子结构如下。

β-胡萝卜素分子结构

利用类胡萝卜素在乙醇及石油醚中的溶解性，使番茄红素的红色素和 β-胡萝卜素的黄色素得以富集。然后利用薄层色谱使混合物分离。

三、器材及试剂

器材：50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶，250 mL 烧杯，球形冷凝管，长颈漏斗，50 mL 锥形瓶，空心塞，20 mL 量筒，2B 铅笔，厚约 2.5 mm、100 mm×30 mm 的载玻片 3 片，150 mL 广口瓶，60 mm×60 mm 载玻片，长方形滤纸，2B 铅笔，直尺。

试剂：番茄酱，95% 的乙醇，石油醚，饱和食盐水，无水硫酸镁，硅胶 G（GF254），0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液，丙酮。

四、实验内容

1．提取

在 50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶中称取 4 g 克番茄酱，加入 10 mL 95% 的乙醇，水浴加热回流 3～5 min。冷却后过滤（普通过滤），将滤纸和滤渣转移到烧瓶，再加 10 mL 的石油醚（60～90 ︒C）加热回流 3 min，过滤，合并两次的滤液，加 5 mL 饱和食盐水[1]摇匀，分出有机层，加无水硫酸镁干燥。

2．薄层层析

（1）制板。将 5 g 硅胶 G（GF254）在搅拌下慢慢加入到 12 mL 0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液中，调成糊状，然后将其倒在洁净的玻璃片上，用手轻轻振动，使涂层均匀平整，晾干。标准：无纹路，无团粒，看不到玻璃片上薄的涂料点。

（2）活化。薄层板经自然晾干后，再放入烘箱活化，进一步除去水分。

（3）点样。用铅笔（最好用 2B 铅笔）在层析板上距末端 1 cm 处轻轻画一横线[2]，然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样。若颜色浅，可重复点样，需前次样点挥发干后进行。样点直径不应超过 2 mm，否则易拖尾影响测定。样点间距在 1～1.5 cm 为宜，太近易重叠。

（4）展开。缸内壁贴一片环绕缸内 4/5 周长的滤纸，倒入展开剂，液面高度约 5 mm。滤纸下面浸入展开剂（丙酮与石油醚混合液）中，盖好瓶盖，使层析缸被展开剂饱和 5～10 min。待样点干燥后，将层析板点样一端放入层析缸中，样点不得浸泡在展开剂中，再盖好瓶盖[3]。待展开剂上升至前沿约 1 cm 处取出，迅速在展开剂最前沿处画一横线。晾干，量出展开剂和样点移动的距离。

（5）计算比移值 R f。对于一种化合物，当展开条件相同时 R f 值是一个常数。R f 可用作定性分析的依据。

本实验约需 5 h。

五、注释

[1] 食盐水防止乳浊液生成。

[2] 画点样起点线时应尽量避免划破硅胶，且起点线离边缘的距离要大于展开瓶中的展开剂高度，以避免样点浸入展开剂。

[3] 开始展开后，则不能再移动展开瓶。

六、思考题

1. 一根毛细管能否点多个样品？为什么？

2. 展开剂的高度超过点样线，对薄层色谱有什么影响？

3. 如何利用 R f 值来鉴定化合物？

4. 为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱？

第二节 菠菜色素的提取和色素分离

一、实验目的

1. 了解薄层色谱的一般原理和意义，学习薄层色谱的操作方法。

2. 掌握天然色素的提取方法。

3. 巩固液体有机化合物的干燥、抽滤、蒸馏等基本操作。

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。其结构如下。

叶绿素中 a 的含量通常是 b 的 3 倍。尽管叶绿素分子含有一个极性基团，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。

胡萝卜素是具有长链结构的共轭多烯，它有三种异构体，即 α-、β-和 γ-异构体，其中 β-异构体含量最多，也最重要。生长期较长的绿色植物中，β-异构体的含量多达 90%。β-异构体具有维生素 A 的生理活性，其结构是两分子维生素 A 在链端失去两分子水结合而成的。在生物体内，β-体受酶催化即形成维生素 A。目前 β-体已可进行工业生产，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。故本实验采用甲醇-石油醚的

混合溶剂提取以上三种色素，然后利用薄层色谱使各组分分离。

三、器材及试剂

器材：剪刀，研钵，抽滤装置，7 cm 滤纸，直形冷凝管，50 mL 圆底烧瓶，蒸馏头，温度计套管，100 ︒C温度计，25 mL、50 mL 锥形瓶，真空尾接管，空心塞，20 mL 量筒，长方形滤纸，2B 铅笔，直尺，厚约 2.5 mm、100 mm×30 mm的载玻片 3 片，150 mL 广口瓶，60 mm×60 mm 载玻片。

试剂：新鲜菠菜叶，石油醚，甲醇，无水硫酸钠，无水乙醇，丙酮，硅胶 G，0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液，体积比为 8∶2 的石油醚-丙酮混合液。

四、实验内容

1．菠菜色素的提取

方法一：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。称取 20 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，加入 20 mL 甲醇，研磨 5 分钟，转入布氏漏斗中抽滤，保留滤液。

将布氏漏斗中的糊状物放回研钵，加入体积比为 3∶2 的石油醚-甲醇（不溶，故要分开量取）混合液 20 mL，研磨，抽滤。用另一份 20 mL 混合液重复操作，抽干。合并三次的滤液，转入分液漏斗，每次用 10 mL 水洗涤两次，弃去水-醇层，将石油醚层用无水硫酸钠（约 5 g）干燥后滤入蒸馏瓶中，水浴加热蒸馏至剩约 1 mL残液。

方法二：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。称取 5 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，用 30 mL 体积比为 3∶2 的石油醚-乙醇混合液分 3次研磨，抽滤。合并三次的滤液，转入分液漏斗，每次用 10 mL 水洗涤两次，弃去水-醇层，将石油醚层用 2 g 无水硫酸钠干燥后滤入蒸馏瓶中，水浴加热蒸馏至剩约 1 mL 残液。

方法三：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。称取 5 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，先用 10 mL 丙酮研磨菠菜叶，再用 10 mL 石油醚研磨，过滤，合并两次的滤液，用 2 g 无水硫酸钠除去水分，提取液避光保存。

2．薄层层析

取四块显微载玻片，用硅胶 G 经 0.5% 羧甲基纤维素钠调制后制板，晾干后在 110 ︒C 活化 1 h。点样[1]，用体积比为 8∶2 的石油醚-丙酮混合液作展开剂[2]后计算各样点的 R f 值[3]。

各样点的 R f 值因薄层厚度及活化程度不同而略有差异。大致次序为，第一色带β-胡萝卜素（橙黄色，R f≈0.75）；第二色带叶黄素（黄色，R f≈0.7）；第三色带叶绿素 a （蓝绿色，R f≈0.67）；第四色带叶绿素 b（黄绿色，R f≈0.50）[4]。

本实验约需 7 h。

五、注释

[1] 画点样起点线时应尽量避免划破硅胶，且起点线离边缘的距离要大于展开瓶中