生物化工专业实验

提取盐酸小檗碱常用的方法
酸水法 石灰乳法（可操作性强） 醇提法 超声提取法（时间短、生产成本高）
生物碱的色谱检识
柱色谱：湿法装柱。吸附剂（固定相） 柱色谱：湿法装柱。吸附剂（固定相）为中性氧化 洗脱剂（流动相） 95%乙醇 收集鲜黄色带。 乙醇， 铝。洗脱剂（流动相）为95%乙醇，收集鲜黄色带。 硅胶薄层色谱：利用硅胶的吸附作用， 硅胶薄层色谱：利用硅胶的吸附作用，生物碱极性 小， Rf值小大；极性大， Rf值小。 值小大；极性大， 值小。 展开剂是关键。不能与分离物质发生反应；若Rf值 展开剂是关键。不能与分离物质发生反应； 可在氯仿中加入甲醇等极性大的溶剂。 小，可在氯仿中加入甲醇等极性大的溶剂。
思考题
为什么不能将葡萄洗的太 干净？ 前酵过程中为什么进行适 当的搅拌？ 请描述一下自己酿造的红 葡萄酒的味道？
实验二 黄柏中小檗碱的提取和鉴定
黄柏为芸香科植物黄皮树 黄柏为芸香科植物黄皮树(Phellodendron .)及黄柏 及黄柏( Chinese Schneid.)及黄柏(Phellodendron .)除去栓皮的干燥树皮 味苦、 除去栓皮的干燥树皮。 amurense Rupr.)除去栓皮的干燥树皮。味苦、性 寒。能清热燥湿，泻火解毒，退虚热。其主要成分 能清热燥湿，泻火解毒，退虚热。 为小檗碱(berberine) 含量约1.4% 4%（ 为小檗碱(berberine)，含量约1.4%-4%（黄皮树根 (berberine)， 1.4%中含量较高）。 中含量较高）。
小檗碱： 生物碱，缓溶于水， 小檗碱：属生物碱，缓溶于水，冷乙醇溶解度不 大，但易溶于热水或热乙醇，难溶有机溶剂。 但易溶于热水或热乙醇，难溶有机溶剂。 小檗碱主要以盐酸盐形式存在。在冷水中溶解度 小檗碱主要以盐酸盐形式存在。 小，较易溶于沸水。提取和分离过程中沉淀反应和 较易溶于沸水。 显色反应可用于生物碱的检测和鉴定。 显色反应可用于生物碱的检测和鉴定。
后放置，抽滤。 后放置，抽滤。
精制：沉淀溶于20倍量沸水中，趁热过滤。滤液加浓盐酸调至pH 精制：沉淀溶于20倍量沸水中，趁热过滤。滤液加浓盐酸调至pH 20倍量
2-3，放置，过滤。80℃烘干即得盐酸小檗碱精制品。 放置，过滤。80℃烘干即得盐酸小檗碱精制品 烘干即得盐酸小檗碱精制品。
柱色谱：70g中性氧化铝 加入95%乙醇调成浆状，湿法装柱， 柱色谱：70g中性氧化铝，加入95%乙醇调成浆状，湿法装柱，不 中性氧化铝， 95%乙醇调成浆状
能有气泡和裂缝。样品的乙醇体积要少，收集鲜黄色带。 能有气泡和裂缝。样品的乙醇体积要少，收集鲜黄色带。
薄层色谱鉴定：展开剂中氯仿和甲醇的比例。 薄层色谱鉴定：展开剂中氯仿和甲醇的比例。
实验原理
红葡萄原料破碎后，皮渣和葡萄汁混合发酵， 红葡萄原料破碎后，皮渣和葡萄汁混合发酵，将葡 萄糖转化为酒精的过程。同时葡萄果粒中的有机酸、 萄糖转化为酒精的过程。同时葡萄果粒中的有机酸、 维生素、微量元素及单宁、色素等多酚类化合物，浸 维生素、微量元素及单宁、色素等多酚类化合物， 取转移到葡萄原酒中。红葡萄原酒经过贮藏、澄清和 取转移到葡萄原酒中。红葡萄原酒经过贮藏、 稳定处理，即成为精美的红葡萄酒。 稳定处理，即成为精美的红葡萄酒。
主要工艺流程
葡萄去坏、除梗、破碎 主发酵 （前发酵、酒精发酵，不需密封） （前发酵、酒精发酵，不需密封） 分离残渣与酒液 装密封容器陈酿发酵 （后发酵、苹-乳酸发酵，隔绝空气） （后发酵、苹-乳酸发酵，隔绝空气） 澄清或过滤 装瓶饮用
实验材料
葡萄
制作葡萄酒的关键， 分葡萄3分酿造。 制作葡萄酒的关键，7分葡萄3分酿造。 受生长气温、降雨量、土壤等气候条件决定。 受生长气温、降雨量、土壤等气候条件决定。酿红葡萄酒 的葡萄品种有赤霞珠、品丽珠、美乐、西拉、黑比诺等， 的葡萄品种有赤霞珠、品丽珠、美乐、西拉、黑比诺等，最 好不用食用葡萄酿酒。 好不用食用葡萄酿酒。 红葡萄酒的颜色来源于葡萄皮肉所含色素，所以必须选用 红葡萄酒的颜色来源于葡萄皮肉所含色素， 颜色深（紫黑），成熟度高的新鲜、干净的红葡萄。 ），成熟度高的新鲜 颜色深（紫黑），成熟度高的新鲜、干净的红葡萄。
比移值（ Rf值）
在薄层色谱中，组分的迁移距离(a)与展开剂的迁移距离(b)之比称 (a)与展开剂的迁移距离(b)之比称 在薄层色谱中，组分的迁移距离(a)与展开剂的迁移距离(b) 为比移值(Rf) (Rf)。 为比移值(Rf)。
溶剂前沿
Rf =
a b b
展开后斑点
a
起始线 硅胶板属于正相色谱，展开剂极性越大，洗脱能力越强， 硅胶板属于正相色谱，展开剂极性越大，洗脱能力越强，比移值就 0.15— 之间。 越大。调整展开剂极性，良好的分离， 值应在0.15 0.75之间 越大。调整展开剂极性，良好的分离， Rf值应在0.15—0.75之间。
葡萄酒酵母
耐受高温、酒精的能力强，在自然发酵的过程中得以大量 耐受高温、酒精的能力强， 繁殖，并能顺利地完成酒精发酵过程。 繁殖，并能顺利地完成酒精发酵过程。
实验步骤
一、第一阶段 (主发酵) 主发酵)
• 要准备的工具和容器：食品级带旋盖的PVC塑料桶几个， PVC塑料桶几个 要准备的工具和容器：食品级带旋盖的PVC塑料桶几个， 灭菌纱布等（各组准备） 灭菌纱布等（各组准备） • 葡萄的分选：选择完全成熟的新鲜葡萄除烂、去梗、破 葡萄的分选：选择完全成熟的新鲜葡萄除烂、去梗、 尽快放入准备好的容器中不要超过容器总容量的2/3 2/3。 碎，尽快放入准备好的容器中不要超过容器总容量的2/3。 每组5 包括品尝和实验） 每组5斤（包括品尝和实验） • 加蔗糖 • 每天搅拌两到三次，这时盖子不用盖太紧。看到发酵结 每天搅拌两到三次，这时盖子不用盖太紧。 束的迹象（气泡减少或消失，皮渣有沉淀， 束的迹象（气泡减少或消失，皮渣有沉淀，桶温与环境 温度差值减小或残糖达到5g/L以下） 5g/L以下 温度差值减小或残糖达到5g/L以下）就开始考虑倒桶以 防酒体“还原” 此阶段最好控制在7天内完成。 防酒体“还原”。此阶段最好控制在7天内完成。
加糖
越少加越好，葡萄的甜度够就不加（达到制作12度葡萄酒的浓度值 12度葡萄酒的浓度值 越少加越好，葡萄的甜度够就不加（达到制作12 230克 ），否则就要补齐糖度 从理论上讲，加入17g/L 否则就要补齐糖度。 17g/L蔗糖可以 230克/升），否则就要补齐糖度。从理论上讲，加入17g/L蔗糖可以 提高1度酒。最终葡萄酒口味以含糖量小于4g/L风味良好。 4g/L风味良好 提高1度酒。最终葡萄酒口味以含糖量小于4g/L风味良好。 通过比重计测量糖度值后查表得出，然后再套用如下公式： 通过比重计测量糖度值后查表得出，然后再套用如下公式： 加糖量克数 = 葡萄汁升数×（希望得到的成酒度数－根据测出的葡 葡萄汁升数× 希望得到的成酒度数－ 萄汁比重查表得到相应的成酒的度数） 18（ 17或19） 萄汁比重查表得到相应的成酒的度数）×18（或17或19） 注：17克是用去皮渣的汁液来计算的，18克是按带皮渣的来计算的， 17克是用去皮渣的汁液来计算的 18克是按带皮渣的来计算的 克是用去皮渣的汁液来计算的， 克是按带皮渣的来计算的， 19克是根据保证酒精度这个要求以及实践教训（1.16的教训系数， 19克是根据保证酒精度这个要求以及实践教训（1.16的教训系数，弥 克是根据保证酒精度这个要求以及实践教训 的教训系数 补在发酵过程中糖的损失17 1.16=19.72）作出的。 17× 补在发酵过程中糖的损失17×1.16=19.72）作出的。
实验一 红葡萄酒酿制工艺实验
葡萄酒的营养
葡萄酒中已知有约600种对人体有益的成分， 葡萄酒中已知有约600种对人体有益的成分，其维生素含量比鲜牛奶 600种对人体有益的成分 高一倍以上，同时含有人体所必需的13种微量元素（ 13种微量元素 高一倍以上，同时含有人体所必需的13种微量元素（钙、镁、磷、钠、 碘和钴）。 钾、氯、硫、铁、铜、铝、锌、碘和钴）。 含有刺激嗅觉神经和味蕾的醋酸、单宁酸等物质，可增进食欲，其中 含有刺激嗅觉神经和味蕾的醋酸、单宁酸等物质，可增进食欲， 一些元素还能防止人体内某些病菌的繁殖。在国外，是食用海味、 一些元素还能防止人体内某些病菌的繁殖。在国外，是食用海味、生 吃蔬菜时不可缺少的饮料。 吃蔬菜时不可缺少的饮料。 一种称为resveratrol的物质可以预防癌症，在含有这种物质的70 一种称为resveratrol的物质可以预防癌症，在含有这种物质的70种 resveratrol的物质可以预防癌症 70种 植物中，以葡萄中的含量最为丰富，葡萄酒中以红葡萄酒中为最多。 植物中，以葡萄中的含量最为丰富，葡萄酒中以红葡萄酒中为最多。 调节人体新陈代谢，促进血液循环，防止胆固醇增加，同时还能利尿、 调节人体新陈代谢，促进血液循环，防止胆固醇增加，同时还能利尿、 激发肝功能和防止衰老的作用。长期饮用可防止坏血病、贫血、 激发肝功能和防止衰老的作用。长期饮用可防止坏血病、贫血、眼角 膜炎，降低血脂、促进消化。 膜炎，降低血脂、促进消化。
二、第二阶段（陈酿发酵） 第二阶段（陈酿发酵）
• 将酒体和皮渣用导管抽出（纱布过滤）倒入准备好的第二 将酒体和皮渣用导管抽出（纱布过滤） 阶段容器中，大约100斤葡萄出25升酒左右。 100斤葡萄出25升酒左右 阶段容器中，大约100斤葡萄出25升酒左右。 • 第一阶段属半开放式发酵，第二阶段要严格单向密封。因 第一阶段属半开放式发酵，第二阶段要严格单向密封。 为第二阶段的苹乳酸发酵也会有CO2析出， CO2析出 为第二阶段的苹乳酸发酵也会有CO2析出，同时又不希望葡 萄酒被氧化，所以需要单向密封，让气体只出不进。 萄酒被氧化，所以需要单向密封，让气体只出不进。 • 苹-乳酸自然发酵条件为：PH3.2以上，酒精度12度以下， 乳酸自然发酵条件为：PH3.2以上 酒精度12度以下， 以上， 12度以下 温度22 25度之间 22- 度之间， 温度22-25度之间，还有一个重要因素就是所用葡萄存在活 性乳酸菌种。以上条件只要有一个不满足发酵就不会进行。 性乳酸菌种。以上条件只要有一个不满足发酵就不会进行。 因此成功与否是不确定的。 因此成功与否是不确定的。
渗漉：黄柏皮粗粉100g 石灰乳加少量水研磨，浓度为终体积1% 渗漉：黄柏皮粗粉100g（石灰乳加少量水研磨，浓度为终体积1%） 100g（ 1%）
搅拌均匀，溶胀30分钟后，再加入6倍量水浸渍60分钟。 搅拌均匀，溶胀30分钟后，再加入6倍量水浸渍60分钟。 30分钟后 60分钟
盐析：收集渗漉液，加入渗漉液总体积20% W/V）的食盐， 盐析：收集渗漉液，加入渗漉液总体积20%（W/V）的食盐，搅拌 20%（
三、贮藏
葡萄酒的贮藏要求全密封容器，储藏酒时要将酒加满罐、 葡萄酒的贮藏要求全密封容器，储藏酒时要将酒加满罐、避 光，温度控制在10-20度无异味的房间内。 温度控制在10 20度无异味的房间内。 10- 度无异味的房间内
Baidu Nhomakorabea 苹—乳酸发酵
苹果酸是双羧基酸，口味比较尖酸。红葡萄酒的后发酵过程， 苹果酸是双羧基酸，口味比较尖酸。红葡萄酒的后发酵过程， 也叫苹果酸—乳酸发酵过程。 也叫苹果酸—乳酸发酵过程。这个过程是在乳酸细菌的作用 下，将苹果酸分解成乳酸和CO2的过程。经过苹果酸—乳酸发 将苹果酸分解成乳酸和CO 的过程。经过苹果酸— 酵的红葡萄酒，尖酸降低，果香醇香加浓，口感柔协肥硕， 酵的红葡萄酒，尖酸降低，果香醇香加浓，口感柔协肥硕， 才称得上名副其实的红葡萄酒。 才称得上名副其实的红葡萄酒。
生物工程(技术) 生物工程(技术)专业实验
指导教师：高晓蓉 孜力汗
课程内容
理论讲解（ 学时） 理论讲解（4学时） 自酿红葡萄酒（4学时） 自酿红葡萄酒（ 学时） 生物碱分离提取（8学时） 生物碱分离提取（ 学时） 酒精发酵工艺试验（16学时） 学时） 酒精发酵工艺试验（16学时 基因工程重组蛋白的表达与分离纯化 （18学时） 18学时 学时）