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高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 胡萝卜素的提取学案
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题2 胡萝卜素的提取学案，共4页。学案主要包含了课题目标，课题重点与难点，知识要点，导学诱思，疑难点拨，典例解析，课本问题答案和提示，知识拓展等内容，欢迎下载使用。
【课题目标】
本课题通过从胡萝卜中提取胡萝卜素，了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜素的基本原理，初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法，并初步了解有机溶剂的相关知识。
【课题重点与难点】
课题重点：胡萝卜素的提取，纸层析的操作。
课题难点：胡萝卜素的提取。
【知识要点】
1.胡萝卜素的性状；
2.胡萝卜素的提取方法
【导学诱思】
1. 胡萝卜素是 ，化学性质比较 ，不溶于水，微溶于 ，易溶于 等有机溶剂。根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类。 是其中最主要的组成成分。与β-胡萝卜素化学结构类似的胡萝卜素约有100多种,它们大多存在于蔬菜中。 等蔬菜是提取天然β-胡萝卜素的原料。
工业生产上，提取天然β-胡萝卜素的方法主要有三种，一是从 中提取，二是从 中获得，三是利用 生产。本课题所提供的方法只能提取胡萝卜素的 ，若要获得β-胡萝卜素，还需要进一步的 。
2.提取胡萝卜素的实验流程有 、 、 、
、 、 。
思考：影响萃取的因素有哪些？
【疑难点拨】
1、萃取剂的选择
根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以考虑有机溶剂萃取的方法。
有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，称为水不溶性有机溶剂。
萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的溶点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水溶。最佳萃取剂为石油醚。
思考：（1）乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
解答：胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
（2）在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
解答：在这五种溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
2、纸层析的操作
（1）层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以带手套进行操作。
（2）点样时应注意点样斑点不能太大（直径应小于0.5㎝），如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
（3）将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
3、比较水蒸气蒸馏法、压榨法和有机溶剂萃取法在实验原理、方法步骤及适用范围方面的异同，并分析这三种方法的优点和局限性。
【典例解析】
例1.对胡萝卜素的提取通常选用
A.水 B.无机盐 C.有机溶剂 D.无机溶剂
解析:由于胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点,根据相似相溶原理,应该考虑有机溶剂,而不能选用水、无机盐及其他无机溶剂,故选C
例2 LINK Wrd.Dcument.8 "C:\\Dcuments and Settings\\Administratr\\桌面\\加标志模版.dc" OLE_LINK2 \a \r \* MERGEFORMAT 错误！链接无效。根据胡萝卜素的提取原理与方法,请你设计叶绿素的提取?
解析:叶绿体中的色素主要由叶绿素a叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素组成,根据它们在有机溶剂中的溶解特性,可用丙酮将它们从叶片中提取出来,并可根据它们在不同有机溶剂中的溶解度不同以及吸附剂上的吸附能力不同,将它们彼此分离开,即纸层析法.
【课本问题答案和提示】
（一）［资料一］ 萃取剂的选择讨论题
1.乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
答：胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
2.在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
答：在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
（二）练习
1.答： 列表分析如下。
【知识拓展】
1.β-胡萝卜素的应用
1831年，瓦坎罗德尔（Wackenrder）从胡萝卜中分离到了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理活性的维生素A。通常，我们把能在体内转变为维生素的物质称为维生素原，胡萝卜素就是维生素A原，其中起主要作用的是β-胡萝卜素。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。
β-胡萝卜素还可以作为禽畜饲料添加剂，能提高鸡的产蛋率，还可以提高牛的生殖能力。β-胡萝卜素具有优良的着色性能，着色范围是黄色、橙红，着色能力强，色泽稳定均匀，能与K、Zn、Ca等元素并存而不变色，尤其适合添加在儿童食品中。因此，被广泛作为食品、饮料及饲料的添加剂使用。β-胡萝卜素本身是油溶性的，非常适合油性产品或蛋白质类产品的开发，如人造奶油、胶囊、鱼浆制品、素食产品、速食面、调理包，等等。因此，β-胡萝卜素是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合委员会认可的无毒、有营养的食品添加剂。研究还表明，将抗氧化维生素涂抹在皮肤上，不仅能防止紫外线的伤害，还能促进对已被伤害皮肤的修复，使皮肤保持弹性，β-胡萝卜素因而也逐渐应用于化妆品等新兴市场。
2.胡萝卜素的理化性质
胡萝卜素为紫红色或暗红色结晶粉末，稍有臭味，不溶于水和甘油，溶于石油醚，在橄榄油和苯中的溶解度为0.1 g/100 mL，在氯仿中溶解度为4.3 g/100 mL。胡萝卜素在弱碱条件下比较稳定，在酸中不稳定，在光照和含氧条件下也不稳定。胡萝卜素低浓度时为黄色，高浓度时为橙红色。重金属离子，特别是铁离子，可促使胡萝卜素褪色。除胡萝卜外，绿色蔬菜和黄玉米、小米等粮食中也含有一定量的胡萝卜素。
【教学反思】
提取方法
实验原理
方法步骤
适用范围
水蒸气
蒸馏
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
1.水蒸气蒸馏
2.分离油层
3.除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压 榨 法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2.压榨、过滤、静置
3.再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2.萃取、过滤
3.浓缩
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
提取方法
实验原理
方法步骤
适用范围
水蒸气蒸馏
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
1.水蒸气蒸馏
2.分离油层
3.除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压榨法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2.压榨、过滤、静置
3.再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2.萃取、过滤
3.浓缩
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
【课题目标】
本课题通过从胡萝卜中提取胡萝卜素，了解有关胡萝卜素的基础知识和提取胡萝卜素的基本原理，初步学会胡萝卜素的提取技术和纸层析的操作方法，并初步了解有机溶剂的相关知识。
【课题重点与难点】
课题重点：胡萝卜素的提取，纸层析的操作。
课题难点：胡萝卜素的提取。
【知识要点】
1.胡萝卜素的性状；
2.胡萝卜素的提取方法
【导学诱思】
1. 胡萝卜素是 ，化学性质比较 ，不溶于水，微溶于 ，易溶于 等有机溶剂。根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类。 是其中最主要的组成成分。与β-胡萝卜素化学结构类似的胡萝卜素约有100多种,它们大多存在于蔬菜中。 等蔬菜是提取天然β-胡萝卜素的原料。
工业生产上，提取天然β-胡萝卜素的方法主要有三种，一是从 中提取，二是从 中获得，三是利用 生产。本课题所提供的方法只能提取胡萝卜素的 ，若要获得β-胡萝卜素，还需要进一步的 。
2.提取胡萝卜素的实验流程有 、 、 、
、 、 。
思考：影响萃取的因素有哪些？
【疑难点拨】
1、萃取剂的选择
根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以考虑有机溶剂萃取的方法。
有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，称为水不溶性有机溶剂。
萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的溶点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水溶。最佳萃取剂为石油醚。
思考：（1）乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
解答：胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
（2）在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
解答：在这五种溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
2、纸层析的操作
（1）层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以带手套进行操作。
（2）点样时应注意点样斑点不能太大（直径应小于0.5㎝），如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
（3）将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
3、比较水蒸气蒸馏法、压榨法和有机溶剂萃取法在实验原理、方法步骤及适用范围方面的异同，并分析这三种方法的优点和局限性。
【典例解析】
例1.对胡萝卜素的提取通常选用
A.水 B.无机盐 C.有机溶剂 D.无机溶剂
解析:由于胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点,根据相似相溶原理,应该考虑有机溶剂,而不能选用水、无机盐及其他无机溶剂,故选C
例2 LINK Wrd.Dcument.8 "C:\\Dcuments and Settings\\Administratr\\桌面\\加标志模版.dc" OLE_LINK2 \a \r \* MERGEFORMAT 错误！链接无效。根据胡萝卜素的提取原理与方法,请你设计叶绿素的提取?
解析:叶绿体中的色素主要由叶绿素a叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素组成,根据它们在有机溶剂中的溶解特性,可用丙酮将它们从叶片中提取出来,并可根据它们在不同有机溶剂中的溶解度不同以及吸附剂上的吸附能力不同,将它们彼此分离开,即纸层析法.
【课本问题答案和提示】
（一）［资料一］ 萃取剂的选择讨论题
1.乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
答：胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
2.在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？
答：在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。
（二）练习
1.答： 列表分析如下。
【知识拓展】
1.β-胡萝卜素的应用
1831年，瓦坎罗德尔（Wackenrder）从胡萝卜中分离到了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理活性的维生素A。通常，我们把能在体内转变为维生素的物质称为维生素原，胡萝卜素就是维生素A原，其中起主要作用的是β-胡萝卜素。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。
β-胡萝卜素还可以作为禽畜饲料添加剂，能提高鸡的产蛋率，还可以提高牛的生殖能力。β-胡萝卜素具有优良的着色性能，着色范围是黄色、橙红，着色能力强，色泽稳定均匀，能与K、Zn、Ca等元素并存而不变色，尤其适合添加在儿童食品中。因此，被广泛作为食品、饮料及饲料的添加剂使用。β-胡萝卜素本身是油溶性的，非常适合油性产品或蛋白质类产品的开发，如人造奶油、胶囊、鱼浆制品、素食产品、速食面、调理包，等等。因此，β-胡萝卜素是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合委员会认可的无毒、有营养的食品添加剂。研究还表明，将抗氧化维生素涂抹在皮肤上，不仅能防止紫外线的伤害，还能促进对已被伤害皮肤的修复，使皮肤保持弹性，β-胡萝卜素因而也逐渐应用于化妆品等新兴市场。
2.胡萝卜素的理化性质
胡萝卜素为紫红色或暗红色结晶粉末，稍有臭味，不溶于水和甘油，溶于石油醚，在橄榄油和苯中的溶解度为0.1 g/100 mL，在氯仿中溶解度为4.3 g/100 mL。胡萝卜素在弱碱条件下比较稳定，在酸中不稳定，在光照和含氧条件下也不稳定。胡萝卜素低浓度时为黄色，高浓度时为橙红色。重金属离子，特别是铁离子，可促使胡萝卜素褪色。除胡萝卜外，绿色蔬菜和黄玉米、小米等粮食中也含有一定量的胡萝卜素。
【教学反思】
提取方法
实验原理
方法步骤
适用范围
水蒸气
蒸馏
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
1.水蒸气蒸馏
2.分离油层
3.除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压 榨 法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2.压榨、过滤、静置
3.再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2.萃取、过滤
3.浓缩
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
提取方法
实验原理
方法步骤
适用范围
水蒸气蒸馏
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
1.水蒸气蒸馏
2.分离油层
3.除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压榨法
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2.压榨、过滤、静置
3.再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2.萃取、过滤
3.浓缩
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