植物有效成分的提取（名师课 知识点 练习）

一、考纲要求

二、名师视频课

主讲：北京四中 毕诗秀

三、知识点

（一）植物芳香油的提取

1.天然香料的来源：植物、动物。不同植物的根、茎、叶、花、果实、种子都可以提取芳香油。

2.芳香油的提取方法：蒸馏、压榨、萃取等。具体采用哪种方法要根据原料的特点来决定。

4.芳香油的性质：挥发性强，成分复杂，以萜类化合物及其衍生物为主。

5.水蒸气蒸馏法：

原理：水蒸汽可将挥发性较强的芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后水油分层。根据蒸馏过程中原料放置的位置，可将水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。

有些原料不适宜于水中蒸馏，如柑橘、柠檬。因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题。因此柑橘、柠檬芳香油的制备通常用压榨法。

6.压榨法：通过机械压缩力将液相物从液固两相混合物中分离出来的一种简单操作。

3.萃取法：

原理：芳香油易溶于有机溶剂（如石油醚、酒精、乙醚等），溶剂挥发后得到芳香油。

（二）胡萝卜素的提取

1.胡萝卜素性质：橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。

2.依据碳碳双键的数目可将胡萝卜素划分为α、β、γ 三类。其中最主要的组成成分为β-胡萝卜素。一份子β-胡萝卜素在人体内可以转变成两分子维生素A，因此胡萝卜素课用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如治疗夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等疾病；还常用于食品色素；使癌变细胞恢复成正常细胞。

3.萃取剂的选择：选择具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。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。

4.影响萃取的因素：主要因素：萃取剂的性质和使用量。次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。一般来说，原料颗粒小，萃取温度高，时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥。

5.装置的设计：萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧爆炸。为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装回流冷凝装置。萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。在浓缩之前，还要进行过滤，除去萃取液中的不溶物。

四、练习

1.甜橙是重要的果品和香料植物，在我国具有广泛的分布，人们不仅可以用甜程制备果酒，还可以从甜橙中提取甜橙油。回答下列问题：

（1）果酒制作的菌种是酵母菌，在分离和纯化酵母菌时对培养基要采用 __________灭菌，在用液体培养基扩大培养酵母菌时，需要不断振荡和搅拌，其目的是___________________。

（2）制备甜橙果酒时，先要对甜橙榨汁并调整甜度，然后将调整好糖度的甜橙果汁放90 ℃恒温水浴锅内，其目的是______________，若获得的发酵液中酒精浓度较低，而酵母菌的数量却很多，则导致该结果出现的原因可能是______________。

（3）从甜橙皮中提取甜橙油的一般方法为___________________ ，利用该方法提取甜橙油时首先要用1.7%的石灰水浸泡6 h，其目的是____________________，压榨后为了使甜橙油易与水分离，应加入相当于甜橙皮质量的__________________。

【答案（1）高压蒸汽灭菌法    增加培养基中的氧气浓度，以促进酵母菌的繁殖  

（2）灭菌并使酶失活；培养过程中密封性不好，而混入了氧气

（3）压榨法；防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率；0.25% NaHCO₃和5%的Na₂SO₄    

【解析】（1）培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。酵母菌进行有氧呼吸时繁殖速度较快，故在用液体培养基扩大培养酵母菌时，常通过震荡和搅拌增加培养基中的氧气浓度，以促进酵母菌的繁殖。

（2）高温可使酶失活，同时高温可起到灭菌的作用，故将调整好糖度的甜橙果汁放90 ℃恒温水浴锅内，其目的是灭菌并使酶失活。酵母菌需要在无氧环境中进行无氧呼吸才能产生酒精，所以若获得的发酵液中酒精浓度较低，而酵母菌的数量却很多，可能是培养过程中密封性不好，而混入了氧气，使酵母菌大量繁殖。

（3）由于水中蒸馏会使原料焦糊或有效成分水解，所以从甜橙皮中提取甜橙油的一般方法为压榨法。石灰水为强碱性，能够破坏细胞结构，分解果胶，可防止橙皮压榨时滑脱，提高出油率，故提取甜橙油时要先用石灰水浸泡。压榨后为了使甜橙油易与水分离，应加入相当于甜橙皮质量的0.25%NaHCO₃和5%的Na₂SO₄。

2.回答与胡萝卜有关的问题：

（1）胡罗卜含有的胡罗卜素中，最主要的是     （填“α—胡罗卜素”或“β—胡罗卜素”或“γ—胡罗卜素”），该胡罗卜素在人体内可以转变成两分子         ，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为       ，胡罗卜素是        （填“挥发性”或“非挥发性”）物质。

（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡罗卜素时，     （填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。

（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的      作为胡罗卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是         。

【答案】

（1）β—胡罗卜素；维生素A；夜盲症；非挥发性

（2）需要

（3）乙酸乙酯；萃取胡罗卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂

解析：作为萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有高沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。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。

3.研究发现柚皮精油和乳酸菌素（小分子蛋白质）均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。

（1）柚皮易焦糊，宜采用____________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过___________除去其中的固体杂质。

（2）筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或____________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是_______________。实验前需对超净工作台进行____________处理。

（3）培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供______________。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度___________。

（4）抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的___________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果

答案：

（1）压榨；过滤

（2）稀释涂布平板法；高压蒸汽灭菌锅；紫外线消毒

（3）碳源和氮源；越慢

（4）大小

【解析】柚皮精油宜采用压榨法进行提取，要除去其中杂质可采用过滤法。培养基中的尿素可为乳酸菌提供氮源。电泳法分离蛋白质时分子量越大，电泳速度越慢，反之则越快。培养基菌落透明圈直径越大，说明柚皮精油和乳酸菌的抑菌效果越好。

4.生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗，科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油（如下图）。

（1）用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用 ______、______方法从油料作物中提取。 

（2）筛选产脂肪酶的微生物 M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供______，培养基灭菌采用的最适方法是______法。

（3）测定培养液中微生物数量，可选用 ______法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测______，以确定其应用价值；为降低生物柴油生产成本，可利用______技术使脂肪酶能够重复使用。 

（4）若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热 DNA聚合酶催化的______技术。

【答案】

(1)压榨；萃取(注：两空顺序无先后)

(2)碳源；高压蒸汽灭菌

(3)显微镜直接计数；酶活性(或：酶活力)；固定化酶(或：固定化细胞)

(4)PCR(或：多聚酶链式反应，聚合酶链式反应)

【解析】(1)植物柴油不易挥发，不能用水蒸气蒸馏法，可用压榨法、萃取法提取。

5.请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：

（1）植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、     和      。

（2）芳香油溶解性的特点是不溶于      ，易溶于       ，因此可用        作为提取剂来提取芳香油。

（3）橘子果实含有芳香油，通常可用      作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是          。

（4）对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是                。

（5）得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的     层，原因是        。加入氯化钠的作用是    。

（6）从乳状液中分离得到的芳香油要加入无水硫酸钠，此试剂的作用是   。答案：

（1）蒸馏法；萃取法

（2）水；有机溶剂；有机溶剂

（3）橘子皮；芳香油含量较高

（4）过滤

（5）上；油层的密度比水层小；增加水层密度，使油和水分层

（6）吸收芳香油中残留的水分

【解析】（1）植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法、萃取法。

（2）芳香油溶解性的特点是不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。

（3）一般采用新鲜的橘子皮来提取橘皮精油，因为新鲜的含有芳香油多。

（4）除去液体中的固体物，常用方法是过滤。

（5）芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。

（6）无水硫酸钠的作用可以吸收芳香油中残留的水分。