菠菜色素的提取和分离实验报告

菠菜色素的提取和分离实验报告
菠菜色素提取实验报告
菠菜中色素的提取和色素分离
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(C55H72O5N4Mg)和叶绿素
b(C55H70O6N4Mg))，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，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。

植物中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石油醚等一些非极性溶剂。

胡萝卜素(C40H56)是具有长链结构的共轭多烯。

它有三种异构体α—，β—,和γ—胡萝卜素，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，异构体中β—的含量多达90,。

β—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。

生物体内，β—体受酶催化氧化即形成维生素A。

目前，β—体可作为维生素A使用，也可作为食品工业的色素，β一胡萝卜素还有防癌功能。

叶黄素(C40H56O2)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。

在绿叶中通常是胡萝卜素的两倍。

较易溶于醇而在石油醚中溶解度较小。

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(本实验就提取和分离做了相关的研究。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂
仪器:研钵、分液漏斗、显微载玻片、毛细管、层析柱(20×10 cm)、UV-240 紫外分光光度计
试剂:石油醚、乙醇(95%)、菠菜叶、丙酮(化学纯)、乙酸乙酯(化学纯)、无水硫酸钠、硅胶G、中性氧化铝(150目,160目)
1.2 提取与分离
1.2.1 浸泡法提取色素
在研钵中放入20 g新鲜的菠菜叶，加入20 mL3:2(体积比)石油醚—乙醇混合液，适当研磨(不要研成糊状，否则会给分离造成困难)，用倾析法将提取液转移到分液漏斗中，每次用10ml水洗涤两次,以除去萃取液中的乙醇。

洗涤时要轻轻旋荡，以防乳化。

弃去水乙醇层，石油醚层用无水硫酸钠干燥，干燥后滤入小圆底烧瓶，在水浴上蒸发浓缩至大约l m L。

1.2.2 薄层层析
取四块显微载玻片，硅胶G经0.5,羧甲基纤维素钠调制后制板，在室温下晾干后在110?C活化1h。

选取效果最好的一块进
行点样。

展开剂:(1)石油醚—丙酮=8:2(体积比)
(2)石油醚—乙酸乙酯=6:4(体积比)
取活化后的层析板，点样，放入预先选定展开剂的广口瓶。

瓶的内壁贴一张高5cm，绕周长4,5的滤纸，下部浸入展开剂中，盖上瓶盖。

待展开剂上升至规定高度时，取出层析板，晾干，做出标记。

分别用两种展开剂展开，比较不同展开剂的展开效果。

观察斑点在板上的位置并排列出胡萝卜素、叶绿素和叶黄素的Rf值的大小。

注意更换展开剂时，需干燥层析瓶，不允许前一种展开剂带入后一系统。

1.2.3 柱层析
取少量脱脂棉在小烧杯中用石油醚浸润后，挤压除去气泡，放在层析柱底部。

在层析柱中加15cm石油醚。

加入中性氧化铝8克，打开柱下活塞，保持石油醚高度不变，氧化铝在柱子中堆积。

装完后，打开下端活塞，放出溶剂，直到氧化铝表面剩下1—2mm高为止(不能使氧化铝表面露出液面)。

将浓缩液用滴管加到柱顶部，打开下端活塞，让液面下降到柱面以下1mm,关闭活塞，加数滴石油醚，打开活塞，使液面下降，几次反复，使色素全部进入柱体。

在柱顶加1.5cm洗脱剂——9:1(体积比)石油醚—丙酮。

打开活塞，用锥形瓶收集。

当第一个有色成分即将滴出时，取另一
锥形瓶收集，得橙黄色溶液，即胡萝卜素。

2.结果与讨论
2.1提取
由于甲醇与乙醇的极性相近，但是乙醇易得、无毒，所以用3:2的石油醚一乙醇通过浸泡的方法提取菠菜色素，而不是用石油醚—甲醇。

2.2分离
薄层层析
薄层层析又叫薄层色谱，是色谱法中的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，属固—液吸附色谱，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，可以用于少量样品(几到几微克，甚至0.01微克)的分离。

实验中涉及的菠菜色素的比移值(Rf)(薄层色谱法中原点到斑点中心的距离与原点到溶剂前沿的距离的比值)列表如下
在一定的色谱条件下，特定化合物的Rf值是一个常数，因此有可能根据化合物的Rf值鉴定化合物。

菠菜色素中各种色素的比移值Rf大小为:胡萝b素叶黄素叶绿素，按此顺序它们的非极性依次减弱。

物质极性的判断为柱层析中洗脱剂的选择提供了参考价值。

柱层析
胡萝卜素极性最小，因此胡萝卜素的洗脱剂用极性较小的9:l的石油醚-丙酮溶剂效果较好。

但要收集其他几种色素得换用其他
的洗脱剂，因为色素的极性各不相同，且有一定差别。

如用7:3石油醚-丙酮分离叶黄素(分离出胡萝卜素和叶
黄素后，可加大溶剂极性以较快速度洗脱叶绿素(用3:1:1的丁醇-乙醇-水洗脱剂洗脱叶绿素。

3.结论
采用浸泡法提取色素比抽滤法更好。

在薄层层析时，用石油醚-丙酮=8:2时，能更明显的看到分层。

在柱色谱洗脱剂的选择上，基于薄层分析的极性判断选择了石油醚-丙酮=9:1的溶剂作为洗脱剂，取得了非常好的效果。

通过实验，进一步认识到洗脱剂在柱层析中的重要性。

篇二:实验十二菠菜色素的提取和分析
菠菜色素的提取和分离
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(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。

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(C40H56)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(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。

CH2
H3C
CH2CH3
MgH3C
CH3
CO2CH3
CH3
CH3
CH3
叶绿素a(R = CH3) 叶绿素b(R = CHO)
CH22CH3
3
H3CCH3
CH3CH3
CH3
H3C
R
R
3
CH3H3C
3
β-胡萝卜素(R = H) 叶黄素(R = OH)
H3C
3
3
3
CH2OH
CH3
维生素A
2 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。

(通过与已知标准物对比的方法进行未知物的鉴定)
在条件完全一致的情况，纯碎的化合物在薄层色谱中呈现一定的移动距离，称比移值(Rf值)，所以利用薄层色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似
的化合物是否为同一物质。

但影响比移值的因素很多，如薄层的厚度，吸附剂颗粒的大小，酸碱性，活性等级，外界温度和展开剂纯度、组成、挥发性等。

所以，要获得重现的比移值就比较困难。

为此，在测定某一试样时，最好用已知样品进行对照。

Rf?
溶质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
2、快速分离少量物质。

(几到几十微克，甚至0.01μg)
3、跟踪反应进程。

在进行化学反应时，常利用薄层色谱观察原料斑点的逐步
消失，来判断反应是否完成。

4、化合物纯度的检验(只出现一个斑点，且无拖尾现象，为纯物质。

)
此法特别适用于挥发性较小或在较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。

4 薄层色谱的操作步骤 1、吸附剂的选择
薄层色谱的吸附剂最常用的是氧化铝和硅胶。

1)、硅胶:
“硅胶H”—不含粘合剂; “硅胶G”—含煅石膏粘合剂;
其颗粒大小一般为260目以上。

颗粒太大，展开剂移动速度快，分离效果不好;反之，颗粒太小，溶剂移动太慢，斑点不集中，效果也不理想。

化合物的吸附能力与它们的极性成正比，具有较大极性的化合物吸附较强，因而Rf值较小。

酸和碱醇、胺、硫醇酯、醛、酮芳香族化合物卤代物、醚烯饱和烃
本实验选择的吸附剂为薄层色谱用硅胶G。

2、薄层板的制备(湿板的制备)
薄层板制备的好坏直接影响色谱的结果。

薄层应尽量均匀且厚度要固定。

否则，在展开时前沿不齐，色谱结果也不易重复。

在烧杯中放入2g硅胶G，加入5—6ml 0.5%的羧甲基纤维素钠水溶液，调成糊状。

将配制好的浆料倾注到清洁干燥的载玻片上，拿在手中轻轻的左右摇晃，使其表面均匀平滑，在室温下晾干后进行活化。

本实验用此法制备薄层板4片。

3、薄层板的活化
将涂布好的薄层板置于室温凉干后，放在烘箱内加热活化，活化条件根据需要而定。

硅胶板一般在烘箱中渐渐升温，维持105—110?活化30min。

氧化铝板在200?烘4h可得到活性为?级的薄板，在150—160?烘4h可得活性为?—?级的薄板。

活化后
的薄层板放在干燥器内保存待用。

4、点样
先用铅笔在距薄层板一端1cm处轻轻划一横线作为起始线，然后用毛细管吸取样品，在起始线上小心点样，斑点直径一般不超过2mm。

若因样品溶液太稀，可重复点样，但应待前次点样的溶剂挥发后方可重新点样，以防样点过大，造成拖尾、扩散等现象，而影响分离效果。

若在同一板上点几个样，样点间距离应为1。

点样要轻，不可刺破薄层。

5、展开
薄层色谱的展开，需要在密闭容器中进行。

为使溶剂蒸气迅速达到平衡，可在展开槽内衬一滤纸。

在层析缸中加入配好的展开溶剂，使其高度不超过1cm。

将点好的薄层板小心放入层析缸中，点样一端朝下，浸入展开剂中。

盖好瓶盖，观察展开剂前沿上升到一定高度时取出，尽快在板上标上展开剂前沿位置。

晾干，观察斑点位置，计算Rf值。

6、显色
被分离物质如果是有色组分，展开后薄层色谱板上即呈现出有色斑点。

如果化合物本身无色，则可用碘蒸气熏的方法显色。

还可使用腐蚀性的显色剂如浓硫酸、浓盐酸和浓磷酸等。

对于含有荧光剂的薄层板在紫外光下观察，展开后的有机化合物在亮的荧光背景上呈暗色斑点。

本实验样品本身具有颜色，不必在荧光灯下观察。

三、
1 试剂:硅胶G, 95%乙醇 , 石油醚(60—90?), 丙酮 , 无水MgSO4, 菠菜
2 仪器:层析板(25mm×75mm), 125ml广口瓶, 研钵, 分液
漏斗四、
实验步骤主要试剂和仪器
1 菠菜色素的提取
称取5g无水的新鲜菠菜叶，用研钵研碎，加入15 ml石油醚-乙醇溶剂(3:2)研磨至桨，抽滤，滤液放至分液漏斗中，加入5ml饱和NaCl
水溶液，分层，
上层再用饱和NaCl 水溶液洗涤，有机层用无水MgSO4 干燥，滤去MgSO4 后，滤液放入小烧杯中，水浴蒸去溶剂(控制温度(60?-70?)，浓缩至2.5ml 左右为止。

2 薄层层析
取活化后的层析板，点样，小心放入盛有展开剂(7:3石油醚-丙酮)的广口瓶内，样点不能浸到展开剂中，盖好瓶盖，待展开剂上升至规定高度时，取出层析板，在空气中晾干，计算三种色素(叶绿素、叶黄素和胡萝卜素)的Rf值。

注:叶绿素会出现两点(叶绿素a，叶绿素b)。

叶黄素易溶于醇而在石油醚中溶解度小，从嫩绿叶中得到提取液，叶黄素会显很少。

五、注意事项
注意薄层色谱、柱层析实验操作要点的掌握和应用六、思考题
1、如何利用Rf值来鉴定化合物,
2、薄层色谱法点样应注意些什么,
3、常用的薄层色谱的显色剂是什么,
篇三:菠菜中色素的提取分离和鉴定(有机化学实验)
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(C55 H72O5N4Mg)
和叶绿素 b(C55H7O6N4Mg)，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( C40H56 )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(来自: 写论文网:菠菜色素的提取和分离实
验报告)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。

CH2H3C
R
CH2CH3
N
H3CCH3
2CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
3
2CH2O
叶绿素a和叶绿素b的结构(叶绿素a:R=CH3，叶绿素b:R=CHO) CH3
CH3
3
H3C
R
H3C3
R
3
3H3C
3
β-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。

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(carotenol)。

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。

三.实验原理
色谱法是一种物理的分离方法，其原理是利用混合物中各成分的物理化学性质的差异，当选择某一条件使混合物中各成分流过支持剂或吸附剂时，各成分可因其物理性质不同而分离。

分离效果的好坏关键在于条件的选择。

薄层色谱是在玻片上涂布固体吸附剂，利用样品对固体吸附剂的吸附能力不同，选择对样品溶解(解附)能力不同的溶剂，将混合物各成分按照极性大小不同随溶剂前进速度不同而分开的方法。

应用:薄层色谱可以用来分离、鉴别化合物，也可以用于跟踪反应进程。

Rf值与分子结构的关系
Rf=
溶质移动的距离溶剂移动的距离
Rf值越大，样品与固体吸附剂吸附越紧，即样品与固体吸附剂分子间作用力越大，说明样品极性越强或分子量越大。

本实验利用有机溶剂将菠菜中的色素浸提出来，利用柱层析和薄层层析法将色素分离开来，根据各色素的颜色、分子极性与Rf值的关系、吸收光谱、荧光对分离出的色素进行鉴定归属，讨论结构对Rf值、吸收光谱的影响。

四.仪器试剂
新鲜菠菜、石油醚、乙醇、丁醇、中性氧化铝(柱层析用)、薄层层析硅胶、丙酮、苯、饱和食盐水、无水硫酸钠、羧甲基纤维素钠(CMC)、载玻片、研钵、层析缸、点样毛细管、层析柱、滴管、分液漏斗、烘箱、紫外分光光度计、荧光仪。

五、实验方法
1 薄层板的制备
称取适量硅胶G，按硅胶和水1?3(w/w)的比例加入0.5%CMC
水溶液，调成糊状，用倾泻法涂在干净薄层板上，轻轻振摇，使硅胶浆料均匀平整铺开，放置~1h, 晾干，置于烘箱中，逐渐升温至110?活化0.5h,冷却，置于干燥器中备用。

2 样品制备
称取5克洗净晾干水分的新鲜的菠菜叶，用剪刀剪碎，放在锥形瓶中，加入30 mL 2:1(v/v)的石油醚和乙醇混合溶剂，浸没菠菜叶片，用玻棒搅动数分钟，以利于菠菜叶的细胞破裂，色素浸出。

布氏漏斗抽滤，将菠菜汁转入分液漏斗，分去水层，分别用等体积的饱和食盐水和蒸馏水洗涤两次，以除去萃取液中的乙醇(洗涤时要轻轻旋荡，以防止产生乳化)。

弃去水-乙醇层，石油醚层用无水硫酸钠干燥后滤入锥型瓶，置于暗处备用。

3 薄层层析
用吸管吸取菠菜萃取液，小心慢慢滴在制铺好的薄层板上，滴入在硅胶板上的萃取液要成一条直线，直线离板下沿约1.5~2厘米，晾干。

放入装有2:1.5:2的石油醚-丙酮-苯(v/v)混合展开剂的层析缸内，于暗处室温展开，得五条色带。

取出，待溶液挥发后，测量各色带及溶剂前沿到原点的距离，计算Rf值。

尝试不同展开剂:石油醚-丙酮=8:2 (v/v)、石油醚-乙酸乙酯=6:4(v/v)进行薄层层析，比较溶剂对展开效果的影响。

4、光谱检测
将各条色带用紫外扫描仪在350,750nm范围内扫描，记录各条色带紫外-可见
光谱、并观测测各色带的荧光。

六、结果与讨论
填写表1，并根据各色素的颜色、分子极性与Rf值的关系、吸收光谱、荧光对分离出的色素进行鉴定归属，讨论结构对Rf值、吸收光谱的影响。

表1 菠菜叶片色素色谱分析数据及归属
1.为什么可以用Rf值来鉴定化合物,
2.在混合物的薄层色谱中，如何判定各组分在薄板上的位置,比较叶绿素、叶黄素和胡萝卜素三种色素的极性，为什么胡萝卜素在层析柱中移动最快,
3.展开剂的高度若超过点样线，对薄层色谱结果有何影响,。