菠菜色素的提取和色素分离

化学化工学院

姓名：梁贺贺

学号：2009291022

分数：

菠菜色素的提取和色素分离

梁贺贺

（山西大学化学化工学院 山西太原 030006）

摘要： 通过研磨、抽滤提取出菠菜中的色素，使用薄层色谱、柱色谱对叶绿素、胡萝卜素、叶黄素进行 了分离，在实验的过程中，洗脱剂的选择是菠菜色素分离的优化条件。

关键词： 菠菜 色素 提取 分离

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。

本实验从菠菜中提取上述几种色素，并通过薄层层析和柱层析进行分离。

一、实验部分

1.1实验原理

通过本次试验了解结构决定性质及相似相容性原理，并进一步了解叶绿素、胡萝卜素、叶黄素的极性大小。

1.2仪器试剂

仪器：研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、直形冷凝管、100 mL烧杯层析柱

试剂 ：硅胶G 中性Al2O3 95%的乙醇 石油醚（60-90℃） 丙酮 乙酸乙酯 菠菜叶

1.3实验步骤

（1）菠菜色素的提取

称取5g洗净后用滤纸吸干的新鲜的菠菜叶，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，弃去滤液。

将菠菜汁放回研钵，每次用20mL3:2 （体积比）的石油醚-甲醇混合液萃取2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2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Na2SO4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。

（2）薄层层析

取4块显微载玻片，用硅胶G经0.5%羧甲基纤维素钠调制后制板，晾干后在110 ?C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，小心放入预先加好选定展开剂的广口瓶内。瓶的内壁贴一张高5cm，绕周长约4/5的滤纸，下部浸入展开剂中，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，用铅笔做出笔记。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求出胡萝卜素的Rf值。注意更换展开剂时，须干燥层析瓶，不允许前一种展开剂带入后一系统。

（3）柱层析

在20×10cm的层析柱中，加15cm高的石油醚，另取少量脱脂棉，先在小烧杯内用石油醚浸湿，挤压以驱除气泡，然后放在层析柱底部，在它上面加一片直径比柱略小的圆形滤纸。将20g层析用的中性Al2O3(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，留下的Al2O3在柱子中堆积。必须时，用装在玻棒上的橡皮塞轻轻在层析柱的周围敲击，使吸附剂装得平整致密。柱中溶剂面，由下端活塞控制，不使满溢，更不能让干。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Al2O3表面剩下1~2mm高为止。（在任何情况下，Al2O3表面不得露出液面）

将上述菠菜叶的浓缩液，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下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高度的洗脱剂—9:1（体积比）石油醚-丙酮溶液。然后在层析柱上面装一滴液漏斗，内装15mL洗脱剂。打开上下2个活塞，让洗脱剂逐滴放出，层析即开始进行，用锥形瓶开始收集。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，约用洗脱剂50mL,用石油醚稀释后，作紫外光谱测定。

（4）β—胡萝卜素的紫外光谱测定

将上述柱层析分离得到的橙黄色试样，稀释后加到1cm的比色皿中，以石油醚作空白试剂，用UV-240紫外分光光度计或72型分光光度计，测定400nm到600nm范围内的吸收，指出测定λmax的值。

β—胡萝卜素的紫外光谱测定结果如下图所示：

二.结果与讨论

1.1 结果记录

用石油醚-丙酮=8：2 展开时，胡萝卜素的Rf值=5.5/5.7=0.9649

用石油醚-乙酸乙酯=6：4 展开时，胡萝卜素的Rf值=5.4/5.5=0.9818

可见，比移值的大小与展开剂的选择有关，其根本还是与展开剂的极性有关。展开剂的极性越大，对于同一色素，比移值越大。

1.2 讨论

1.2.1 提取

在提取色素的过程中，由于抽滤时不好控制，非极性溶剂难免会被抽去，且在几次转移中损失较多，程序繁杂．用浸泡法操作简便易行，损失少，产率高．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为此实验的优化条件．

1.2.2 分离

薄层色谱是一种很好的分离、纯化、鉴定有机化合物的重要方法之一，尤其是对于微量分析，根据展开剂不同，可以确定各色素的极性强弱。

菠菜色素中各种色素的比移值Rf大小为：胡萝卜素> 叶黄素>叶绿素，按此顺序它们的非极性依次减弱．薄层色谱分离的灵敏度不但很高，而且同时为柱层色谱法洗脱剂的选择提供了很好的参考价值.

柱层色谱分离的关键是洗脱剂的选择，而洗脱剂的选择根据化合物的极性而定，胡箩b素极性最小，因此胡萝b素的洗脱剂用极性较小的9：l的石油醚一丙酮溶剂效果较好． 比较两种分离方法，薄层色谱分离效率高、灵敏度高、快捷，适用于微量分析，而柱色谱分离得不是很彻底，但适用于较多量样品分离．

1.2.3 影响层析效果的因素

（1）柱高 在其它条件相同时，层析柱高度应该合适才能使分离效果更好，层析柱过高，会造成色谱分散，颜色不明显，分离效果不理想；层析柱过低，色谱不整齐，效果也不好。

（2）萃取液的数量 石油醚一般在15~25mL较好，过少萃取的色素少，层析效果不好；过多，则浪费药品，而且液体与容器的接触面积增大，许多色素易粘在容器表面，效果也不好。

（3）其它因素 如洗涤时不要激烈振荡；抽滤时不要过多用力，把混合液连同菠菜汁液全部挤出，这样会导致不能分层；层析柱要竖直，紧密，不要出现断层，否则分离效果不好。

参考文献:

[1] 兰州大学、复旦大学化学系有机化学教研室．有机化学实验(第2版)I-M3．北京：高等教育出版社，1994

[2] 王福来．有机化学实验[M]．武汉：武汉大学出版社，2001

References

[1] Lanzhou University, Fudan University chemistry, organic chemistry, organic chemistry experiment research. (2nd edition) I - M3. Beijing: Higher Education Press, 1994

[2]. Wang Fu-Lai organic chemistry experiment [M].Wuhan: Wuhan University Press, 2001

Abstract and separate of spinach pigment

Liang he he

(Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006 ，China)

Abstract: Used with the metheds of extraction immersion,pigment was abstracted from the leaves of spinach. The chlorophyll carotene and xanthophll were separated by using TLC and Column Chromatography . During the process of the experiment,the selection washing agent is the key of separating the pigment.

key words: spinach pigment abstract separate

第二篇：菠菜色素的提取与分离.doc

菠菜色素的分离与提取

作者：沈家欢

肇庆学院化学化工学院化学（现代分析与测试技术）

摘要：用抽滤法从菠菜中提取色素，使用薄层色谱、柱色谱谱对叶绿素、胡萝卜素、以及叶黄素进行分离，用石油醚—乙醇（3：2），抽滤法提取色素的效果较好，用3:2的石油醚—乙酸乙酯作展开剂进行展板分离色素，用3:1和3:2石油醚—乙酸乙酯洗脱叶绿素a和叶绿素b。用石油醚洗脱胡萝卜素。

关键词：菠菜色素，薄层层析，柱层析，叶绿素，胡萝卜素。

前言部分：绿色植物大多含有胡萝卜素，叶绿素a 叶绿素b等多种天然色素，这些色素是有机物，易溶于有机溶剂，如石油醚，乙酸乙酯等极性溶剂。

1  实验部分

1.1    试剂和仪器

试剂：石油醚，乙醇，乙酸乙酯，无水碳酸钠，硅胶G

仪器：研钵，分液漏斗，层析柱（20x10）,抽滤瓶，滴管。毛细管，层析板，布氏漏斗。

文献值

1.2    实验步骤

1.2.1    抽滤和浸泡提取菠菜色素^{【 1 】}

在研钵中放入15g新鲜的菠菜叶，用剪刀剪碎并加入20ml的乙醇搅拌，在研钵中研磨约5分钟，然后用布氏漏斗轻微抽滤，弃去滤液，将菠菜叶放回研钵，适当研磨，用15ml的3:2的石油醚—乙醇混合液萃取色素，然后轻微抽滤，重复3次，将每次的提取液用滴管转移到分液漏斗中，然后用10ml的水洗涤2次，以除去萃取液中的乙醇(轻微震振荡，以防止乳化)，弃去水—乙醇层，石油醚层用无水碳酸钠干燥。

1.2.2    薄层层析分离菠菜色素

取活化后的层析板，用毛细管蘸取已提取的菠菜色素进行点样。放入预先选定展开剂的广口瓶中。广口瓶内有3:2的石油醚—乙酸乙酯的展开剂，盖上瓶盖，待展开剂上升至规定高度时，取出层析板，晾干，用铅笔做出标记。并计算Rf值

Rf=

1.2.3    柱层析分离色素

裝柱：在20x10的层析柱中加适量的石油醚。在烧杯中加入30ml石油醚和10g硅胶G混合缓缓的加入层析柱中，必要时用装在玻璃棒上的橡皮塞轻轻地在层析柱的周围敲击使吸附剂装的平稳致密。柱中溶剂面高度要高于吸附剂表面1~2cm。

过柱：装完后上面在用一层圆形滤纸覆盖在硅胶表面，然后放出溶剂直至高出硅胶表面1cm为止，注意任何情况下硅胶表面都不能露出液面。将已提取的色素用滴管小心的滴加到层析柱顶部。加完后打开下端活塞让夜面下降到柱面一下1cm左右关闭活塞，加数滴石油醚，打开活塞是液面下降，经过几次使色素全部进入柱体。

洗脱：待色素全部进入柱体后，在顶端反复加入从下端流出的石油醚，洗脱胡萝卜素，并用锥形瓶收集。胡萝卜素收集完后，改用3:1的石油醚—乙酸乙酯洗脱，当叶绿素a和b快流出时，改用3:2的石油醚—乙酸乙酯洗脱，然后进行收集。

2            结果与讨论

A:  在提取色素的过程中，抽滤过程不好控制，石油醚易被抽走而损失一部分，所以在分液漏斗中分液时要加入适量的石油醚，使色素充分溶于石油醚中.而且使用3|：2的石油醚—乙醇通过浸泡的方法提取色素为此实验的优化条件

B：波层色谱是一种很好的分离、纯化、鉴定有机化合物的一种重要方法之一，尤其对微量分析，根据展开剂的不同，可以确定各色素极性的强弱。

C:   柱层色谱分离的关键是洗脱剂的选择，二洗脱剂的选择要根据色素的极性而定，胡萝卜素极性小，所以用石油醚洗脱，叶绿素分别用3:1和3:2的石油醚—乙酸乙酯洗脱。

D：  比较薄层层析法与柱层层析法，薄层层析法分离效率高，灵敏度高。快捷，适用于微量分析,而柱色谱法分离不彻底，适用于较多量的分离

E:  胡萝卜素 Rf==0.9   叶绿素a  Rf==0.7  叶绿素a  Rf==0.55     

3：结论： 

Rf值：   胡萝卜素 > 叶绿素a > 叶绿素b

参考文献

[ 1 ] 李好样，冯轶雪，菠菜色素提取与分离[ J ],太原师范学院学报（自然科学版），20##年，第3卷，第3期