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a-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。
β-胡萝卜素（R = H） 叶黄素（R = OH）
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。
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Ⅱ级的薄板，在150—160℃烘4h可得活性为Ⅲ—Ⅳ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、 主要试剂和仪器
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
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？
第二篇：菠菜色素的提取和色素分离
菠菜色素的提取和色素分离
姓名:于晓庆
学号:2009296070
成绩:
菠菜色素的提取和色素分离 摘要: 利用石油醚，甲醇为萃取剂萃取叶片中的叶绿素，在薄
的
有
卜
层极色素层析中时分别在两种不同的展开剂中展开比较展开剂性，在柱层析中选用适当的洗脱剂进行层析，当第一个成分即将滴出时，取一锥形瓶收集的橙黄色溶液即胡萝，用紫外分光光度计对其进行紫外光谱的测定
关键词: 菠菜色素 萃取 薄层层析 柱层析 引言: 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a-,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。
CH2H3C
CH2CH3
MgH3C
CH3
CO2CH3
CH3
CH3
CH3
叶绿素a（R = CH3） 叶绿素b（R = CHO）
CH22O
CH3
CH3
H3C3
CH3CH3
3
H3C
R
R
3
3H33
β-胡萝卜素（R = H） 叶黄素（R = OH）
H3C
3
3
3
CH2OH
CH3
维生素A
本实验从菠菜中提取上述几各色素，并通过薄层层析和柱层析进行分离。
1 实验部分
1.1材料、仪器设备及试剂
材料：新鲜菠菜叶片。
仪器设备： 电子天平（感量0.01g）；研钵；布氏漏斗. ；圆底烧瓶； 电热煲； 滴管 ; 显微载玻片; 广口瓶; 滤纸; 少量脱脂棉; 层析柱
试剂：95％乙醇, 丙酮,硅胶G，中性氧化铝，甲醇，石油醚（60-90℃），丙酮，乙酸乙酯
1.2 实验流程
1.3操作步骤
1.3.1. 菠菜色素的提取
称取20g洗净后用滤纸吸干的新鲜（或冷冻）的菠菜叶，用剪刀剪碎并与20mL甲醇拌匀，在研钵中研磨约5min然后用布氏漏斗抽滤菠菜汁，弃去滤渣。
将菠菜汁放回研钵，每次用10mL 3:2（体积比）的石油醚-甲醇混合液萃取两次，每次需加以研磨并且抽滤。合并深绿色萃取液，转入分液漏斗，每次用10mL水洗涤两次，以除去萃取液中的甲醇。洗涤时
要轻轻旋荡，以防止产生乳化。弃去水-甲醇层，石油醚层用无水硫酸钠干燥后滤入圆底烧瓶，在水浴上蒸去大部分石油醚至体积约为1mL为止。
1.3.2. 薄层层析
取四块显微载玻片，用硅胶G加0.5%羧甲基纤维素调制后制板，晾干后在110℃活化1h。
展开剂：（a）石油醚-丙酮=8:2（体积比）
（b）石油醚-乙酸乙酯=6:4（体积比）
取活化后的层析板，点样后，小心放入预先加入选定展开剂的广口瓶内，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，用铅笔做出标记。
分别用展开剂a和b展开，比较不同展开剂系统的展开效果。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值的大小次序。注意更换展开剂时，须干燥层析瓶。不允许前一种展开剂进入后一系统
1．3.3. 柱层析
在20 x10cm层析柱中，加15cm高的石油醚。另取少量脱脂棉，先在小烧杯用石油醚浸湿，挤压以驱除气泡，然后放在层析柱底部，轻轻
压紧，塞住底部。将20g层析用的中性氧化铝（150~160目），从玻璃漏斗中缓缓加入，小心打开柱下活塞，保持石油醚高度不变，流下的氧化铝在柱子中堆积。必要时用橡皮锤轻轻在层析柱的周围敲击，使吸附剂装得均匀致密。柱中溶剂面由下端活塞控制，既不能满溢，更不能干涸。装完后，上面再加一片圆形滤纸，打开下端活塞，放出溶剂，直到氧化铝表面溶剂剩下1~2mm高时关上活塞（注意！在任何情况下，氧化铝表面不得露出液面）。
将上述菠菜色素的浓缩液，用滴管小心地加到层析柱顶部，加完后，打开下端活塞，让液面下降到柱面以上1mm左右，关闭活塞，加数滴石油醚，打开活塞，使液面下降，经几次反复，使色素全部进入柱体。 待色素全部进入柱体后，在柱顶小心加约1.5cm高度洗脱剂—石油醚-丙酮溶液9:1（体积比）。打开活塞，让洗脱剂逐滴放出，层析即开始进行，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，它就是胡萝卜素。用石油醚稀释后，作紫外光谱测定。
用石油醚-丙酮7:3（体积比）作洗脱剂，分出第二个黄色带，它是叶黄素（1）。再用丁醇-乙醇-水3:1:1（体积比）洗脱叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）。
1.3.4. 胡萝卜素的紫外光谱测定
将上述柱层析分离的到的橙黄色试样，稀释后加到1cm的比色皿以石油醚作空白试剂，用UV-240紫外分光光度计 测定400-600nm范围的吸收
2 结果与讨论
2.1胡萝卜素的提取与层析: 制板时板上硅胶厚度要一致，否则将影响色素分离结果 。层析柱高与直径之比一般为7.5：1。装柱过程中始终保持液面高出固定相。事先应烘干二个锥形瓶、一个漏斗和一个色谱柱.柱装的不要过紧（流速太慢）和过松（分离不好）。 在提取色素的过程中，因抽滤时石油醚甲醇萃取剂易挥发会损失部分色素，并且在几次转移中损失较多，操作繁杂，用浸泡法操作简便易行，损失少，产率高）
2.2 胡萝卜素的紫外光谱测定结果:
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