菠菜色素的提取和分离

技能训练十二　菠菜色素的提取和分离

【实验目的】

（1）通过绿色植物色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法。

（2）通过柱色谱和薄层色谱分离操作，加深了解微量有机物色谱分离鉴定的原理。

【实验原理】

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3种异构体，即α－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2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。

叶绿素a、β－胡萝卜素、叶黄素和维生素A的结构式如下所示。

【药品】

新鲜菠菜（2g）、石油醚、乙酸乙酯、丙酮、甲醇（10mL）、硅胶G、中性氧化铝。

【操作步骤】

1.菠菜色素的提取

取2g新鲜菠菜叶，与10mL甲醇拌匀研磨5min，弃去滤液。残渣用10mL的石油醚－甲醇（3∶2）混合液进行提取，共提取两次。合并液用水洗后弃去甲醇层，石油醚层进行干燥、浓缩。

2.薄层层析

将上述的浓缩液点在硅胶G的预制板上，分别用石油醚－丙酮（8∶2）和石油醚－乙酸乙酯（6∶4）两种溶剂系统展开，经过显色后，进行观察并计算比移值。

3.柱层析

取3g中性氧化铝进行湿法装柱。填料装好后，从柱顶加入上述浓缩液，用石油醚－丙酮（9∶1）、石油醚－丙酮（7∶3）和正丁醇－乙醇－水（3∶1∶1）进行洗脱，依次接收各色素带，即得胡萝卜素（橙黄色溶液）、叶黄素（黄色溶液）、叶绿素a（蓝绿色溶液）以及叶绿素b（黄绿色溶液）。

【实验流程】

【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。

【思考题】

（1）试比较叶绿素、叶黄素和胡萝卜素3种色素的极性。

（2）为什么胡萝卜素在层析柱中移动最快？