清华大学有机化学实验从番茄酱中提取番茄红素和beta胡萝卜素

• 事实上，全反式视网膜醛由于其形状与这个蛋白质的 形状不符合，因而缔合得非常之弱。因此，紧接于视 网膜醛异构化之后的一步是全反式视网膜醛与视蛋白 解离。视蛋白在这一解离过程中发生构型改变，而这 异构型改变触发某种信息，后者由视神经传递至脑部， 脑部就把对一个光子的察觉登录下来，至于构型改变 怎样被转译成神经脉冲，目前仍不清楚。图中形象地 表明了这一过程。
• 全反式视网膜醛受酶的作用又被变回到11-顺-视网膜 醛。11-顺-视网膜醛的再生包含着全反式维生素A的形 成，后者异构成它的异构体：11-顺-异构体。维生素A 被氧化成11-顺-视网膜醛，后者与视蛋白结合形成视 紫红质。这个过程可以说明如下：
• 利用这一过程，可以察觉出从一种典型闪光灯射出的 光子数少到10-14的弱光。光转换成异构化的视网膜醛 表明了一种非常高的量子效率。被一个视紫红质分子 所吸收的每个光量子实际上都能使11-顺-视网膜醛异 构成全反式视网膜醛。 • 可从上面那个反应图解中看出，视网膜醛从维生素A 衍生，而维生素A只需将其一个CH2OH基团氧化为醛 基便转化为视网膜醛了。存在于食物中的维生素A的 前体为-胡萝卜素，它可以转化为维生素A。 -胡萝 卜素是胡萝卜的黄色色素，它是一族称为类胡萝卜素 的长链多烯化合物的一个实例。
扩展资料：视觉的化学
• 眼睛是如何发挥其功能的？这是一个有待化学家去探 明的有趣而又有挑战性的研究课题。光的被察觉和把 这个信息传递到脑部的过程中涉及到怎样的化学呢？ • 第一次对眼睛功能的正式研究由Franz Boll在1877年 开始进行的。Boll证实蛙眼睛的视网膜的红颜色可被 强光褪成黄色。如果随后把蛙保持在暗处，视网膜的 红颜色重新又慢慢恢复。Boll认为蛙觉察光的能力必 定与一种能褪色的物质有联系。 • 目前大家所知的关于视觉的大部分知识是哈佛大学 George Wald的出色工作的结果。这一工作开始于1933 年。他最终获得了Nobel生物医学奖。Wald验证了把光 转变成某种形式的，能被传递到脑部的化学信息的方 法以及证实这一过程的概要。
• 眼睛的视网膜由两种光受体细胞组成，即视网膜杆细 胞和视网膜锥细胞。视网膜杆细胞负责暗淡光线时的 色视觉，而视网膜锥细胞则负责明亮光线时的色视觉。 施加于视网膜杆细胞和视网膜锥细胞的化学原理是相 同的，但对视网膜锥细胞的化学作用原理的了解不及 视网膜杆细胞的了解详细。 • 每个视网膜杆细胞中含几百万个视紫红质分子。视紫 红质是一种叫做视蛋白的蛋白质和一个由维生素A衍 生的11－顺－视网膜醛（有时称为视黄醛）分子组成 的络合物。关于视蛋白的结构几乎毫无所知。11-顺视网膜醛的结构则如下所示
实验五：从番茄酱中提取番茄 红素和-胡萝卜素
实
验
目
的
学习从天然产物中萃取有机化合物的方法 学习用薄层层析法检验有机化合物的基本原理。 学习点样，展开和计算Rf值的方法
天然产物中有机成分的提取方法
• 浸取法：选用合适的溶剂，根据相似相溶原理，直接 把溶剂加到固体样品上加热回流提取，本次试验就用 的是此法。平时熬中药也是使用该方法。用水煮中药 就是把中药的有效成分提取出来。
• 水蒸汽蒸馏法：天然动植物中含有一些较易挥发的成 分。利用水蒸汽可以把这些物质蒸出提取。天然的很 多香料的提取（如橙油的提取）就是用的此法。
• 连续提取法：原理同第一种方法，但是使用了一种特 殊的装置—索氏提取器。使用少量的溶剂能重复用来 浸取达到浓缩的目的。如：茶叶种咖啡因的提取就是 用此法。
两种化合物的结构
薄层层析在有机化学中的wk.baidu.com用
薄层层析在有机化学中有好多种用途，主要如下：
1
2 3
证实两个化合物相等；
测定混合物中组分的数目； 决定适用于柱层析分离用的溶剂；
4
5 6
监控柱层析分离；
检查柱层析、结晶或萃取所达到的分离的有效度； 监控一个反应的进程。
本次实验要求
• 使用三种比例的展开剂展开并比较分离效果。 • 在其中一块板上点两点：一点为有机相，一点为水相。观 察比较有何不同。 • 在实验报告上临摹出所有的板并计算Rf值 • 思考三个有助于理清色谱原理的问题
• 光的察觉涉及11-顺-视网膜醛的最初转变成它的全反 式异构体。这是光在这一过程中所扮演的唯一角色。 可见光的光子的能量引起C11和C12间的键的开裂， 键开裂后，就有可能使由此造成的自由基绕键自由旋 转。当经过这种旋转后再重新形成键时，便生成全反 式视网膜醛。全反式视网膜醛比11-顺-视网膜醛稳定， 这就是异构化作用为何按以下所示方向自动地进行的 原因。
• 这两种分子由于结构不同，因而形状各异。11-顺-视 网膜醛具有明显弯曲的形状，且该分子顺式双键两侧 的两个部分倾向于处在不同的两个平面内。由于蛋白 质有非常复杂和专一的三维结构（三级结构），因此 11-顺-视网膜醛能和称为视蛋白的蛋白质以特殊的方 式互相缔合。全反式视网膜醛具有一种伸直的形状， 整个分子倾向于处在单一平面内。这种和11-顺-异构 体相当不同的形状意味着全反式视网膜醛与视蛋白之 间会有一种很不同的缔合作用。
• -胡萝卜素在肝脏中被转变为维生素A。从理论上说， 一分子-胡萝卜素通过C15和C15’之间的双键开裂理应 生成两分子维生素A，但实际上每一分子胡萝卜素只 能产生一分子维生素A。如此生成的维生素A在眼睛中 被转变成11-顺-视网膜醛。 • 还有一个有待解决的有趣的问题，即视蛋白改变构型 时导致向脑部发生信息所用的方式问题。这个问题需 要视蛋白的整个结构方面的某些有关知识。视网膜的 视网膜锥细胞的色视觉特性的本质也是未来的一个有 趣的研究课题。对于和11-顺-视网膜醛有同样高的量 子效率的其它吸光物质的研究定能在诸如照相领域中 获得有益的应用。
1）丙酮与石油醚哪个极性大，番茄红素和胡萝卜素哪个极性大？ 2）哪个比例溶剂极性最大、展开能力最大？哪个比例溶剂对这两个物质的分 离效果最好 3）对分离效果而言，展开剂极性越大越好还是展开剂极性越小越好？
注
意
事
项
• 展开剂的配比一定要准确，展开缸用后一定不要用水 洗！量取溶剂用的量筒也不要有水或大量其他溶剂残 留。 • 番茄红素为红色，-胡萝卜素为黄色，展开后的薄板 放置一段时间后，样品颜色褪去。因为-胡萝卜素极 易氧化，故在提取和展开过程中，注意不要敞开口， 要用瓶盖盖住（还可以避免溶剂挥发比例变化）。展 开过程完毕取出薄板时待溶剂稍干立刻画出两个点位 置与轮廓 • 薄板展开后临摹在实验报告上，板用后洗干净放回窗 台上地塑料筐内。
薄层色谱法的实施
• 事先准备：用铅笔和尺子再薄板一端10mm（下）及另一端 5mm（上）处用铅笔轻轻画出起始线和终止线； • 点样：用直径1mm的平头毛细管点取提取物，先在废纸上 点一下（快速），然后在起始线线上少量多次地点样（保 证一定浓度，本实验溶液未经浓缩，需要30-50次）。点样 时样点一定要小，一块板上可以点两点； • 待溶剂挥发以后，轻放到装好展开剂的展开缸内，不要让 展开剂溅起或倾斜。 • 展开（爬板）：当展开剂爬到终止线时，停止爬行，取出。 因为-胡萝卜素（黄点）易挥发，所以要尽快画出黄点的 位置；本实验展开缸内无需放滤纸。 • Rf值的计算：Rf = 溶剂的最高浓度中心 溶剂前沿至原点 中心的距离。分离效果好时Rf应为0.15~0.7 • 意义：定性鉴定，监测化学反应等。较少直接用于分离 （柱层析）
薄层层析（TLC）的优缺点
• 优点：作为鉴定只需使用少量物料，物料不浪费。用 许多种显示法结合，可以检测出少于十分之一微克 （10 -7克）的物料； 也可用于少量样品的提纯分离分离。使用尺寸大（边 长9英寸），涂层相对较厚（大于500微米）的制备性 大板，一次就可能分离0.2~0.5g物料。
• 主要缺点是不能用于挥发性的物料，因为它们会从板 上挥发掉。
• Willstatter在1907年确定了胡萝卜素的结构，但直到 1931-1933年才知道胡萝卜素实际上存在三种异构体。 -胡萝卜素和 -胡萝卜素不同， -异构体C4和C5间有 个双键，不像-异构体在C5和C6间有双键，-异构体 只有一个环，与-异构体中的一个环相同，但在-体 中C1’和C6’间的一个环是打开的。三个异构体中-异构 体无疑是最普遍的。
• 展开剂的选择：根据样品的极性而定，极性大的化合物可 选用极性较大的展开剂。为达到较好的分离效果，可用混 合溶剂。做多次展开后可确定一合适的配比。 • 显示方法： A)有色化合物可直接观察； B)无色的，用显色剂显色，如碘熏法；紫外光显色，用 硅胶GF254，有样品点的位置再紫外灯光照射下发暗。
加热回流装置图
色谱法
• 色谱法是分离和鉴定有机化合物的常用方法。
• 原理：利用混合物各组分极性不同、在固定相和流动 相中分配系数的不同而使各组分分开。
• 特点：分离效果好，需要样品量少。适用于在较高温 度下容易发生化学变化的化合物。
• 色谱法包括薄层法、柱色谱、纸色谱、气相色谱和液 相色谱，本学期只作薄层色谱。