生化分离实验03版本.doc

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1、实验一微波萃取和常规萃取茶多酚的工艺比较一、 实验目的和要求1、 通过茶多酚的提取，了解微波萃取的原理和方法。2、 将茶多酚用微波萃取和普通萃取两种方法进行实验比较，评述微波萃取的优缺点。二、 实验原理 微波萃取是利用微波技术与传统的萃取技术结合而产生的一种高效的分离技术。微波萃取的机制包括两方面:a.微波辐射过程中，高频电磁波（300MHz到300000MHz的频率）穿透萃取介质，由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使细胞内部压力超过细胞壁承受能力，则细胞破裂，细胞内有效成分被释放并被萃取介质溶解。b.微波所产生的电磁波加速了被萃取组分向萃取溶剂界面的扩散速率。例如用水作溶剂是，在微波场下

2、，水分子（极性分子）高速转动成为激发态（或水分子气化），处于一种高能量不稳定状态，本身会释放能量回到基态，而所释放的能量传递给被萃取物质分子，使热运动的速度加快，从而缩短了由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，使萃取速率大大提高。与传统的固液萃取方法（如索氏萃取、搅拌萃取等）相比，微波萃取降低了萃取温度，使萃取组分不易被破坏或降解，保证了萃取质量。 微波萃取具有萃取速度快、效率高、纯度高、能耗低、操作费用少、污染小、符合环境保护等优点。目前已用于食品、中草药、香料、化妆品、茶饮料、调味料、果胶、高粘度壳聚糖等行业，并已列为我国21世纪食品加工和中药制药现代化推广技术之一。本实验采用的微波萃取设备

3、属于开罐式聚焦微波萃取，在常压下萃取。它主要由微波辐射系统，微波罐和冷凝管等部件组成。首先将物料和萃取溶剂放入微波萃取罐内，装好冷凝管，使气化的溶剂冷凝后回流。设定微波萃取的阶段、温度、微波功率和时间，即可开始萃取。三、 实验器材与试剂（一） 器材微波萃取仪、冷凝管、电子台秤、旋蒸仪、水喷射式真空泵、布氏漏斗、抽滤瓶、烧杯和量筒等。（二） 试剂茶叶，乙醇，纯净水等。四、 操作方法（一） 材料准备称取100g的茶叶，备用。配制60%的乙醇水溶液待用。（二） 实验溶剂混合预处理过滤冷却微波萃取滤液溶剂与萃取组分分离原料萃取组分将茶叶置于微波罐中，量取1200ml 60%乙醇水溶液倒入微波罐中，浸泡

4、10min。1. 微波罐安装到萃取仪上，同时将搅拌安装好，接冷凝管，开回流水。2. 准备就绪，接通电源，开高压开关，设置温度84，微波功率600W，保温时间10min。3. 将微波罐取出，提取液离心，4800r，10min，抽滤。4. 固液分离，沉淀转移回微波罐，进行二次提取，参数设置和一次提取相同。注意事项：萃取结束后一定要先冷凝，待冷凝后再取出微波罐。五、 思考题（一） 预习1、 说明茶多酚的溶解性能及对热的稳定性。茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40一80)和含水乙醇中；稳定性极强，在PH值4-8、250左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解。2、

5、简述微波萃取技术的基本原理。微波萃取的机制包括两方面:a.微波辐射过程中，高频电磁波（300MHz到300000MHz的频率）穿透萃取介质，由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使细胞内部压力超过细胞壁承受能力，则细胞破裂，细胞内有效成分被释放并被萃取介质溶解。b.微波所产生的电磁波加速了被萃取组分向萃取溶剂界面的扩散速率。3、 简述微波萃取的基本操作过程和注意事项。选取要萃取的原料装入微波罐中，将微波罐安装到萃取仪上，用夹子固定牢靠；安装好搅拌机，接通回流水，设定微波参数开始萃取。萃取结束后一定要先冷凝，待冷凝后再取出微波罐。4、 实验结果和讨论1、计算出最适萃取条件下茶多酚的收率。答：旋蒸

6、后所得提取液体积为335mL，实验中测得提取液中茶多酚浓度为0.159mg/mL，所以提取液中茶多酚总含量53.265mg，茶多酚收率为所得茶多酚质量比茶叶总质量，即53.265mg/100g=0.053%2、根据收率，比较微波萃取和常规萃取效果的差异。答：微波萃取效率高、纯度高、能耗小、操作费用低，符合环境保护要求。可广泛用于中草药、香料、保健食品、食品、化妆品、茶饮料、调味料、果胶、高粘度壳聚糖等行业。目前在我国微波萃取已经用于多项中草药的浸取生产线之中，如葛根、茶叶、银杏等。微波萃取已列为我国二十一世纪食品加工和中药制药现代化推广技术之一。某中药研究机构的科研工作者，已经用微波萃取方法处

7、理上百种中药。无论是萃取速度、萃取效率还是萃取质量均比常规工艺优越得多。微波萃取技术与现有其他的萃取技术相比有明显的优势。化学溶剂萃取法耗能大，耗材多，耗时长，提取效率低，工业污染量大。超临界流体提取在提取效率上大有提高，但所需装备复杂，溶剂选择范围窄，要高压力容器和高压泵，建立大规模提取生产线难度大，成本高。实验二 超声波辅助提取茶多酚实验一、 实验目的和要求1、 通过茶多酚的提取，了解超声波萃取仪的使用方法及原理。2、 比较其与索氏提取法与微波辅助提取茶多酚的优缺点。二、 实验原理 利用40/2KHZ的超音频电能，超声波换能器将高频振荡电讯号转换成高频机械振荡，以纵波的形式在清洗液中辐射。

8、在辐射波扩张的半波期间，清洗液的致密性破坏并形成无数直径为50-500um的气泡。这种气泡中充满着溶液蒸汽。在压缩的半波期间，气泡迅速闭合，会产生上百MPa的局部液污垢被爆裂、剥落及撞击，这种现象被称为“空化”效应。在“空化”效应的连续作用于工件表面或隐蔽出的同时，在超声的作用下，清洗液的渗透作用加强;脉动搅拌加剧；溶解，分散和乳化作用加强；这种空化侵蚀作用就是超声波清洗的基本原理。 CLA-1000型系列超声波清洗机为单槽式，使用碱性或弱性水基溶剂作为清洗剂，适用于可作生物和植物细胞破碎；可做生物和植物有效成分萃取:可作中草药有效成分的低温提取。三、 实验器材与试剂（一）器材超声清洗机、圆底

9、烧瓶、烧杯、量筒和抽滤瓶、铁架台等。（二）试剂茶叶、乙醇、去离子水、滤纸等。四、 操作方法（一）开机前准备1、检查清洗机是否安装平稳妥善，机壳接地是否可靠。2、将电器控制面板上的所有的开关置于“关”的位置，检查电源是否合乎要求，电源指示灯是否亮。3、关闭清洗机侧面的排液球阀。4、注入清洗液，待清洗件完全浸入清洗液后，液面至清洗槽50mm左右。（二） 操作说明1、 接通电源，将温度控制调节器旋至84。2、 当达到设定温度后，相应指示灯自动熄灭。3、称取100g茶叶，60%的乙醇水溶液，固液比1:12，于2000ml的圆底烧瓶内，浸泡10min，放入超声波清洗机中，用铁架台固定。4、打开超声波发生

10、器上超声波开关，相应指示灯亮，超声波作用30min。5、 萃取液离心，过滤，二次提取，合并滤液，紫外吸光光度法检测其浓度。6、 清洗机停止工作前，先关掉超声波开关，将温度控制调节器旋至0，再切断电源。五、 思考题（一） 预习1、 简述用超声波清洗器提取茶多酚的原理。答：超声波在溶液中产生“空化”效应，在“空化”效应的连续作用于工件表面或隐蔽处的同时，在超声的作用下，清洗液的渗透作用加强;脉动搅拌加剧；溶解，分散和乳化作用加强；这种空化侵蚀作用就是超声波清洗的基本原理。2、 简述超声波萃取的基本操作过程和注意事项。答：打开电源加热升温到实验温度，将茶叶装入圆底烧瓶中放入超声清洗机中，打开超声发生

11、器电源，作用半小时。清洗机停止工作前，先关掉超声波开关，将温度控制调节器旋至0，再切断电源。（三） 实验结果和讨论1、 将超声波萃取的操作过程及结果和微波提取作比较，并列出其优缺点。答：超声波、微波辅助提取都能大大缩短提取时间，避免因提取时间过长而造成的氧化损伤，提取率高，节约能耗。两者相比，微波辅助提取使用的容剂更少，提取时间更短，提取效果显著。2、 将试验样品进行比色测定，计算分析结果。答： 旋蒸后所得提取液体积为335mL，实验中测得提取液中茶多酚浓度为0.159mg/mL，所以提取液中茶多酚总含量53.265mg，茶多酚收率为所得茶多酚质量比茶叶总质量，即53.265mg/100g=0

12、.053%3、 分析引起实验误差的原因。实验三 索氏提取茶叶中茶多酚一、 实验目的和要求1、 掌握索氏提取器的使用方法及原理。2、 比较索氏提取法与微波辅助提取茶多酚的优缺点。二、 实验原理 “相似相溶”原理：在实验室多采用脂肪提取器（索氏提取器）来提取，脂肪提取器就是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取，既节约溶剂，萃取效率也高。萃取前先将固体物质研碎，以增加固液接触面积。然后将固体物质放在滤纸套内，置于索氏提取器中，提取器的下端和盛有溶剂的圆底烧瓶相连，上面接回流冷凝管。加热圆底烧瓶，使溶剂沸腾，蒸汽通过提取器的支管上升，被冷凝后滴入提取器中，溶剂和固体接触进行萃取，当

13、溶剂面超过虹吸管的最高处是，含有萃取物的溶剂虹吸回烧瓶，因而萃取出一部分物质，如此重复，使固体物质不断为纯溶剂所萃取，将萃取出的物质富集在烧瓶中。三、 实验器材与试剂1、 器材索氏提取器（又称脂肪提取器），加热套，烧杯，量筒和容量瓶等。2、 试剂茶叶、乙醇、去离子水、滤纸、沸石等。四、 操作方法1、 用滤纸制作圆柱状滤纸筒，称取10g茶叶，装入滤纸筒中，将开口端折叠封住，放入提取筒中。将250ml圆底烧瓶安装于电热套上，放入2粒沸石，量取80%乙醇200ml，从提取筒中倒入烧瓶，安装好索氏提取装置，打开电源，加热回流2小时。2、 实验时能够观察到，随着回流的进行，当提取筒中回流下的乙醇液的液面

14、稍高于索氏提取器的虹吸管顶端时，提取筒中的乙醇液发生虹吸并全部回流到烧瓶内，然后再次回流，虹吸，记录虹吸次数。虹吸5-6次后，当提取筒中提取液颜色变得很浅时，说明被提取物已大部分被提取，停止加热，移去加热套，冷却提取液。3、 拆除索氏提取器（若提取筒中仍有少量提取液，倾斜使其全部流到圆底烧瓶中），安装紧贴器壁又要能方便放置。五、 思考题（一） 预习1、 简述用索氏提取器提取茶多酚的原理 索氏提取器提取茶多酚利用了茶多酚易溶于乙醇的“相似相溶”原理,索氏提取器就是利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取。萃取前先将茶叶放在滤纸套内，置于索氏提取器中，提取器的下端和盛有乙醇的圆底烧

15、瓶相连，上面接回流冷凝管。加热圆底烧瓶，使乙醇沸腾，蒸汽通过提取器的支管上升，被冷凝后滴入提取器中，乙醇和茶叶接触进行萃取，当乙醇面超过虹吸管的最高处时，含有茶多酚的乙醇虹吸回烧瓶，因而萃取出一部分茶多酚，如此重复，使固体物质不断为纯乙醇所萃取，将萃取出的茶多酚富集在烧瓶中。（二） 实验结果和讨论1、 将索氏提取的操作过程及结果和微波提取作比较，并列出其优缺点。答：微波提取热效率高、升温快速而均匀，显著缩短了萃取时间，提高了萃取效果。选择性强、重现性好、有机溶剂的消耗量小等诸多优点。索氏提取残留量高、能耗大且操作繁琐，耗时长。2、 将试样样品进行比色测定，计算分析结果。3、 分析引起实验误差的原因。实验四 酒石酸亚铁分光光度计法测定茶多酚含量一、实验目的和要求1、掌握分光光度计的使用方法和原理。2、学会用酒石酸亚铁分光光度计法测定茶多酚含量的具体方法。二、实验原理茶多酚主要成分是表儿茶素和表没食子儿茶素类等。儿茶素结构中的羟基在苯核上的位置既有邻苯二酚基，又有连苯三酚基，还有没食子酸形成的酯形结合物。利用酒石酸亚铁为显色