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实验报告-蔬菜叶中色素的提取及分离

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。

四、实验用品:

新鲜菜叶、无水乙醇、石油醚、氧化铝、丙酮

研体、剪刀、小漏斗、量筒、具塞试管、多个锥形瓶、滤纸、毛细管、滴管、棉花、烧杯、玻璃棒

五、实验步骤及现象:

1.称取5g新鲜菜叶,用剪刀剪碎后置于研体中,捣成菜泥。

2.用10ml无水乙醇变加边研磨,研磨成浆;然后再加10ml石油醚,边加边研磨—

—研体中的浆液呈现深绿色。

3.将小漏斗放在一个锥形瓶上,漏斗内填入少许棉花,用一次性滴管吸取研体中的绿

色叶浆,注入漏斗中,过滤。然后用滴管吸取锥形瓶中的下层乙醇溶液,注入废液

缸——得到深绿色的色素-石油醚溶液。

4.取一条剪好的滤纸条,在滤纸末端1.5cm处斜剪去两侧。在距滤纸末端1.5cm处用

铅笔画一条细线,然后用毛细管吸取锥形瓶中的绿色液体,沿着铅笔细线均匀地划

出一条滤液细线,待溶剂挥发后,重复4-5次。

5.将具塞试管竖直固定在铁架台上,根据滤纸条长度,向试管中加入适量的石油醚-

丙酮溶液(石油醚:丙酮=9:1),使得滤纸条下端可浸入混合溶液中,而且滤液细

线不会接触混合溶液。

6.将滤纸条挂在管塞的小钩上,伸入试管中,使其下端浸入混合溶液,色素开始分离。

待四种色素完全分开后,取出滤纸条,用铅笔画出混合溶液前沿,并且标注各条色

带的中间位置,计算比移值——共有4条色带,自上而下分别呈现橙黄色(β-胡

萝卜素)、黄色(叶黄素)、蓝绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b)。

7.将层析柱固定在铁架台上,向其中加入约柱高1/2的石油醚。取大约9-10g的氧化

铝于50ml烧杯中,加入15ml石油醚,搅拌后缓缓倒入柱内,同时打开活塞,让

石油醚流下,循环几次,使得氧化铝都进入柱内,然后使氧化铝慢慢沉降。加完后

用玻璃棒轻敲层析柱,使氧化铝填装紧密且均匀,并使柱面平整。然后放一个小圆

滤纸于柱内,覆盖在氧化铝表面,当石油醚降至里滤纸面一上1mm处,关闭活塞。

8.用滴管吸取锥形瓶中的剩余溶液全部滴入层析柱中,打开活塞,让液面降至离滤纸

面1mm处,滴加石油醚-丙酮溶液(9:1)进行洗脱。打开活塞,让洗脱液逐渐流

下,当橙黄色色带流至柱底时,用一干净锥形瓶收集第一色带。

9.然后用石油醚-丙酮溶液(1:1)洗脱,用2个干净的锥形瓶分别收集蓝绿色的色

带和黄绿色的色带——三个锥形瓶中的液体依次呈现出橙黄色(β-胡萝卜素)、蓝

绿色(叶绿素a)、黄绿色(叶绿素b)。

10.整理仪器。

六、实验数据:

前沿距滤液细线的距离a=11.45cm

β-胡萝卜素距滤液细线的距离b1=10.20cm

叶黄素距滤液细线的距离b2=7.30cm

叶绿素a距滤液细线的距离b3=5.30cm

叶绿素b距滤液细线的距离b4=2.45cm

比移值:

R(β-胡萝卜素)= b1 /a=0.89

R(叶黄素)= b2 /a=0.64

R(叶绿素a)= b3 /a=0.46

R(叶绿素b)= b4 /a=0.21

七、讨论与感想:

1.用纸层析法提取并分离色素的实验在高中时就已经学过,但是当时并没有进行过实

验,其原理和结果主要是依靠记忆。但是经过这次实验之后,不但对实验结果有了

一个更深刻的认识,而且通过上网查找资料,弄清楚了纸层析法的原理,不仅仅是

因为不同色素在石油醚-丙酮溶液中的溶解度不同,还与纸带上的结合水(固定相)

对不同色素的固定程度不同有关。

2.通过本次实验,我知道了不同溶剂是有极性大小差别的,乙醇中因为有氢键,所以

是极性较大的有机溶剂,而石油醚是极性较小的有机溶剂。极性大的溶剂可以同时溶解极性大和小的溶质,而极性小的溶剂只能溶解极性小的溶质。所以在步骤2中依次加入两种溶剂,最终就可以得到只含有四种色素的石油醚溶液。

3.丙酮是极性较大的溶剂,通过和石油醚的不同配比,可以根据极性从小到大的顺序

依次洗脱出β-胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b。

4.对于分离之后的纸色谱,我发现色素带的两端很不整齐,可能是因为以下几点原因:

(1)在划滤液细线的时候没有做到均匀划线,使得不同位置的色素浓度不同,导致了同一色素带宽的差异。(2)在向具塞试管中加入石油醚-丙酮溶液的时候,有少量混合溶液沾在试管壁上,然后放入纸带的时候,纸带边缘接触试管壁,混合溶液就被纸带吸收,使得之后的色素随溶液的移动受到影响。

5.查找资料得知,极性越小的物质越易被洗脱,所以根据纸带便可以判断4种色素的

极性大小关系:β-胡萝卜素<叶黄素<叶绿素a<叶绿素b。纸带上色素宽度代表色素含量,但是由于色素边缘不整齐,所以仅凭观察难以准确判断色素含量的大小关系。不过,叶黄素的色素带宽很窄,说明其含量很少,所以在柱层析分离的时候,并没有得到叶黄素。

6.色谱柱是本次实验用到的一个新仪器,通过这次实验,我学到了一种新的物质分离

技术——柱色谱分离技术,了解到它属于吸附性色谱,其原理与纸色谱是不同的。

柱色谱适用于分离大量的混合有机物,而且能够方便地对分离出的有机物进行收集。

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