1、綜合化學實驗報告柑橘皮化學成分分析13應用化學1班2012年5月1418日 柑橘皮化學成分分析一、 實驗背景及設計思路柑橘種類很多，廣植于我國長江以南各省，橘與橙的異名也稱為柑，柑橘的皮色由紅到黃深淺不一，內(nèi)面為白色，油性大，香氣濃郁。皮中含有萜類化合物，以胡蘿卜素為主體?？商崛〕鲎鳛樘烊皇称诽砑觿?。除此之外，還含有大量對人體有益的芳香油，麝香草酚等有機物。柑橘皮是柑橘果實加工后余留的最大比例副產(chǎn)品，其內(nèi)含豐富的生理活性成分以及磷、鈣、鐵、鋅等微量元素。其所含營養(yǎng)成分除氨基酸外，其余均高于果肉，尤其是富含具有一定生理活性成分如維生素C、類黃酮、類胡蘿卜素等物質(zhì)，使柑橘皮及其提取物具有多重生理功

2、效。它具有理氣健脾，祛濕化痰的功用。可治療胸腔脹滿，食少吐瀉，咳嗽痰多等癥。既有要用價值，又有營養(yǎng)價值。設計思路如下圖：掌握紫外光譜法測定類黃酮含量掌握氣相色譜法分離定量香精油掌握溶劑回流法提取類黃酮掌握水蒸氣蒸餾法提取香精油掌握液相色譜法定量類胡蘿卜素掌握溶劑超聲提取類胡蘿卜素有效成分提取有效成分分析掌握原子吸收測定金屬離子含量掌握溶劑浸漬法提取維C和微量元素掌握碘量法測定維C含量二、實驗目的1掌握水溶劑浸漬法提取維生素C和微量元素。2掌握碘量法滴定維生素C的方法3掌握醇類回流法提取類黃酮成分。4掌握水蒸氣蒸餾提取香精油成分。5. 掌握原子吸收光譜測定金屬離子。6掌握紫外光譜法測定類黃酮含量

3、。7掌握建立GC混合物分離的色譜條件，并以外標法測定相關物質(zhì)的含量。三、實驗原理1、柑橘皮有效成分的提取從天然產(chǎn)物中提取化學成分，常用的方法有溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法及升華法。（1）、溶劑提取法:溶劑提取法的關鍵是選擇合適的溶劑，一種好的溶劑應對所提成分有較大的溶解度，而對共存雜質(zhì)的溶解度很小。良好溶劑的選擇應遵循“相似相溶”的經(jīng)驗規(guī)律。一般說來，只要溶劑的極性與化學成分的極性相似，化學成分就易被溶解。按照溶劑極性大小順序以及溶解性能不同，可將其分為水、親水性有機溶劑、親脂性有機溶劑三類： 水是強極性溶劑，對藥材組織的穿透力大，中藥中某些親水性成分如糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、鞣質(zhì)、有機酸鹽、生物堿

4、鹽、大多數(shù)苷類、無機鹽等，都可以水為提取溶劑。柑橘皮中維C和微量元素由于其很好的水溶性，故用水作溶劑提取。親水性有機溶劑是指甲醇、乙醇、丙酮等極性較大且能與水相互混溶的有機溶劑，其中乙醇最為常用。 柑橘皮中的類黃酮物質(zhì)在醇中有很好的溶解性，可用乙醇回流的方法提取。親脂性有機溶劑如石油醚、苯、乙醚、氯仿、醋酸乙酯等，此類溶劑的特點是極性小，與水不能混溶，具較強的選擇性，只能提取親脂性成分，如揮發(fā)油、油脂、葉綠素、樹脂、某些游離生物堿及一些苷元等。 柑橘皮中的類胡蘿卜素屬于親脂性成分，可通過丙酮-乙醚溶液通過超聲提取的方法提取得到。溶劑的選擇要綜合考慮溶劑的極性、被提取成分及共存的其他成分的性質(zhì)三

5、方面的因素來決定，同時還應兼顧考慮溶劑是否使用安全、價廉易得、濃縮方便等特點。（2）、 水蒸氣蒸餾:水蒸氣蒸餾是用來分離和提純液態(tài)或固態(tài)有機化合物的一種方法，常用于下列幾種情況：某些沸點高的有機化合物，在常壓下蒸餾雖可與副產(chǎn)品分離，但易被破壞；混合物中含有大量樹脂狀雜質(zhì)或不揮發(fā)性雜質(zhì)，采用蒸餾、萃取等方法都難于分離；從較多固體反應物中分離出被吸附的液體。使用水蒸氣蒸餾這種分離方法是有條件限制的，被提純物質(zhì)必須具備以下幾個條件：不溶或難溶于水；與沸水長時間共存而不發(fā)生化學反應；在100左右必須具有一定的蒸氣壓（一般不小于1.33 kPa）柑橘香精油由檸檬烯,beta-蒎烯等純碳氫烯烴和高級醇類,

6、醛類,酮類,酯類組成的含氧化合物組成。這些成分不溶于水,沸點較高,易被空氣中的氧氣氧化。因此常用水蒸氣蒸餾提取。水蒸氣蒸餾裝置示意圖2、維生素C的測定原理維生素C是可溶于水的無色結晶，是一種分子結構最簡單的維生素。維生素C有防治壞血病的功能，所以在醫(yī)藥上常把它叫做抗壞血酸。維生素C在水溶液中易被氧化，在堿性條件下易分解，維生素C具有較強的還原性，在酸性條件下，可用碘量法標定，在測定時加入2%鹽酸，以減少維生素C的副反應。其結構如下所示：滴定法是維生素C含量測定最主要的方法，滴定法主要有2，6一二氯靛酚滴定法和碘量法。染料2,6二氯靛酚的顏色反應表現(xiàn)兩種特性：一是取決于其氧化還原狀態(tài)，氧化態(tài)為深

7、藍色，還原態(tài)變?yōu)闊o色；二是受其介質(zhì)的酸度影響,在堿性溶液中呈深藍色，在酸性介質(zhì)中呈淺紅色。用藍色的堿性染料標準溶液，對含維生素C的酸性浸出液進行氧化還原滴定，染料被還原為無色,當?shù)竭_滴定終點時，多余的染料在酸性介質(zhì)中則表現(xiàn)為淺紅色，由染料用量計算樣品中還原型抗壞血酸的含量。碘量法是氧化還原滴定中，應用比較廣泛的一種方法。這是因為電對I2-I-的標準電位既不高，也不低，碘可做為氧化劑而被中強的還原劑（如Sn，H2S）等所還原；碘離子也可做為還原劑而被中強的或強的氧化劑（如H2SO4,IO,Cr2O7,MnO4等）所氧化。本實驗兼顧考慮溶劑的價廉易得，配制方便考慮，選擇采用碘量法測定維生素C的含量

8、。具體反應原理如下：(1)維生素C與碘的反應式：總反應式為：故可以有效地利用碘測定維生素C的含量。(2)碘溶液的標定：Na2S2O3溶液與溶液反應，反應式如下：故可測出溶液中I2的含量。(3)硫代硫酸鈉溶液的標定：以KIO3為基準物質(zhì)，在酸性條件下，與過量的KI溶液反應，使生成的I2與S2O32 -反應，反應式如下：故可標定出S2O32 的含量，從而計算出維生素C的含量。4、紫外光譜測定黃酮類化合物黃酮類化合物是一類具有C6一C3一C6 結構的酚類化合物的總稱，目前已從柑橘中鑒定出來的黃酮類化合物有6O余種，最常見的為橙皮苷、柚皮苷、新橙皮苷、柚皮素蕓香苷等二氫黃酮類。橙皮苷是目前柑橘屬黃酮中

9、最主要的研究對象，橙皮苷（又稱陳皮苷或桔皮苷）為二氫黃酮苷類化合物，是橙皮素與葡萄糖和鼠李糖結合形成的苷類。通過對工作液的波長掃描，可確定其最大吸收波長，通過橙皮苷對照品的系列溶液得到工作曲線后，進行樣品中橙皮苷含量的測定。乙醇回流提取橙皮苷裝置5、氣相色譜測定香精油柑橘皮中含有多種香精油，其中含量最大的4種香精油分別是：檸檬烯，beta-蒎烯，芳樟醇，乙酸芳樟醇。這四種成分沸點不高，受熱基本穩(wěn)定，可用GC進行含量測定。成 分結 構沸 點檸檬烯175177Beta-蒎烯155156芳樟醇193194 上述三種成分的標準品可在GC-FID上得到有效分離和檢測，可通過外標法對被測溶液中的上述四種成

10、分進行定量計算。四、實驗儀器與試劑儀器：滴定管（酸式、堿式）、移液管、碘量瓶、燒瓶、冷凝管、容量瓶、錐形瓶、銅壺、布氏漏斗、抽濾瓶、圓底燒瓶、研缽、循環(huán)水式多用真空泵、SpectAA220原子吸收光度計、UV-2501PC型紫外-可見分光光度計、氣相色譜儀GC-2014C（柱子型號為RTXO-5，30m長，直徑0.25mm，膜厚0.25m）等試劑：橘皮、乙醇（95%）、氯仿、碘酸鉀、硫代硫酸鈉、鹽酸（2%）、硫酸（3M）、1426mg/L Zn2+離子儲備液、4.76mg/mL橙皮苷標準液等五、實驗步驟1、維生素C含量的滴定：（1）、維C的提?。悍Q取50g新鮮橘皮，剪成細條，加入50ml 2%

11、的HCl溶液，蓋上表面皿，靜置浸泡0.5個小時，將濾液倒出再加入50mlHCl溶液，浸泡0.5個小時，重復三次后合并濾液，抽濾得維C提取液，將提取液定容至250ml，用于維C及微量元素含量的測定；（2）、配制KIO3標準溶液：用差量法稱取KIO3基準物質(zhì)0.0898g。加水溶解，在250mL容量瓶中定容備用。（3）、粗配0.01M的硫代硫酸鈉溶液：稱取0.62g左右的硫代硫酸鈉，用蒸餾水溶解于小燒杯中，然后稀釋至250ml，轉(zhuǎn)移至棕色試劑瓶內(nèi)保存、備用；（4）、粗配0.01M的碘溶液：稱取0.65g左右的碘于研砵中，加入兩勺碘化鉀，研細后加水溶解，然后抽濾、轉(zhuǎn)移，加水稀釋至250ml，存于棕色

12、試劑瓶內(nèi)，備用；（5）、硫代硫酸鈉溶液的標定：用水沖洗堿式滴定管，再用少量硫代硫酸鈉溶液潤洗，然后加入硫代硫酸鈉至0刻度以上，排氣；用移液管移取KIO3標準溶液25.00mL，加入3mL 3M的硫酸、10mL 10%碘化鉀溶液，用硫代硫酸鈉滴定該碘酸鉀溶液至淺黃色，加入2mL淀粉指示劑，滴定至無色；重復三次上述操作并記錄數(shù)據(jù)；（6）、碘溶液的滴定:用移液管移取10.00mL碘溶液到碘量瓶中，用硫代硫酸鈉滴定至淺黃色，加入2mL淀粉指示劑，滴定至無色；重復三次上述操作并記錄數(shù)據(jù)；（7）、維C的滴定:用移液管準確取出10.00mL維C提取液于小燒杯中保存，將剩余的溶液轉(zhuǎn)移至錐形瓶，加入2mL淀粉指

13、示劑，用碘溶液滴定至出現(xiàn)藍色沉淀，記錄數(shù)據(jù)。3、橙皮苷的提取和含量測定（1）、橙皮苷的提?。悍Q取20g新鮮橘皮。剪成細絲，裝入250mL圓底燒瓶中，加入80mL乙醇，加熱回流1.5h，待其冷卻后，抽濾，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中并用乙醇定容備用。（2）、標準溶液及樣品的配制：用移液管移取5.00mL 4.76mg/mL橙皮苷標準液至50mL的容量瓶中，稀釋定容后，分別移取0.50、1.00、1.50、2.00、2.50上述溶液至編號為1-5的50mL容量瓶中，稀釋定容后待用。用移液管準確移取0.25mL樣品于50ml容量瓶中，用乙醇定容。（3）、將紫外-分光光度計開機預熱、設置，將參比液放入比色

14、皿中，調(diào)零。設定模式為光譜模式。自檢，波長范圍為200800nm，掃描速度為快?；€校準。打開樣品室蓋，對移取編號為3的那瓶溶液進行測定，確定最大吸收波長為283nm，之后按濃度由低到高的順序，依次測定五個標準品的吸光度并記錄數(shù)據(jù)，最后測定樣品的吸光度并記錄。4香精油的提取和分析（1）、香精油的提?。悍Q取30.0g橙皮于500mL燒瓶中，加入100mL蒸餾水，用水蒸氣蒸餾1.5小時。將餾出液收集于錐形瓶中。轉(zhuǎn)移入分液漏斗中，先用30mL氯仿萃取，分離出有機相，再用20mL氯仿萃取餾出液，取得有機層。合并有機層。加入少量Na2SO4脫水，用漏斗過濾。用氯仿稀釋定容到50mL容量瓶中。密封保存。（

15、2）、氣相色譜測定香精油的含量：先進行色譜條件優(yōu)化選出最優(yōu)條件在進行樣品及標準液的測定，優(yōu)化條件為：柱溫：60保留1min，以10/min的速度升到230，保留0min；柱溫：60保留1min，以20/min的速度升到230，保留0min；柱溫：恒溫150保留1min；優(yōu)化完成后，選擇最好條件進行樣品的測定，并記錄數(shù)據(jù)。六、實驗數(shù)據(jù)與分析1、數(shù)據(jù)處理（1）、維生素C含量分析及討論碘溶液滴定Vc所用體積35.76ml，經(jīng)計算：VC濃度：1.02E-03 m（維C）=C*V*M=1.03E-06 *0.18*176.13=0.0323g樣品中維C含量為：T=m（維C）/m（樣品）=0.0323*1

16、000/50=0.646(mg/g橘皮)（2）橙皮苷的提取和含量測定：下為3號標樣與待測樣稀釋200倍后的紫外吸收光譜其最大波長均為284.60nm在最大波長下測量標樣與待測樣稀釋200倍后的吸光度序號樣品濃度C(mg/mL)A10.0050.192220.0100.306930.0150.431740.0200.535450.0250.6543稀釋200倍后待測樣A=0.1925由上圖，擬合直線方程為：A=23.054C+0.0783，則濃度C=（A-0.0783）/23.054所以樣品中橙皮苷的含量為：C=（0.1925-0.0783）/23.054=0.004954（mg/ml）故T=C

17、*V/m(樣品)= 0.004954*200*1000/10=99.08 （mg/g橘皮）（3）香精油的提取和含量的測定氣象色譜條件GC(FID)進樣口：220 度柱溫：60180 度,20度/min檢測口:280度-蒎烯 0.3576mg/mL檸檬烯 0.2898mg/mL芳樟醇0.3280mg/mL樣品完全分離，且分離效果較好由檸檬烯、-蒎烯、芳樟醇的沸點與極性可知，出峰順序為：-蒎烯 檸檬烯 芳樟醇。下面為-蒎烯，檸檬烯，芳樟醇標樣的GC-FID譜圖提取的精油的GC-FID譜圖成分-蒎烯檸檬烯芳樟醇保留時間（s）4.0984.4654.965標準樣峰面積2517715.250199565

18、7.2501635846.750標準樣濃度（mg/mL）0.3576 0.2898 0.3280 樣品峰面積237650.2036274042.000166465.531樣品濃度（mg/mL）0.033750.91110.03338橘皮中樣品含量（mg/g橘皮）0.033750.91110.03338樣品濃度=標準樣濃度/標準樣峰面積*樣品濃度橘皮中樣品含量=樣品濃度*50(mL)/50(g)2、結果（1） 橘皮中橙皮苷含量為0.004954*200*1000/10=99.08 （mg/g橘皮）（2） 樣品中維C含量為0.0323*1000/50=0.646(mg/g橘皮)（3） 橘皮中-蒎烯

19、含量為0.03375mg（-蒎烯）/g(橘皮)（4） 橘皮中檸檬烯的含量為0.9111mg（檸檬烯）/g（橘皮）（5） 橘皮中芳樟醇的含量為0.03338mg（芳樟醇）/g(橘皮)八、討論與分析（1）維生素C含量的滴定：由Na2S2O3濃度測定的相對平均偏差可見，其滴定實驗結果精密度較高；由I2的測定結果及相對平均偏差可見，三次滴定結果相對于Na2S2O3濃度測定時偏大，原因可能由于終點判斷不準確、讀數(shù)不夠精準等；提取維C過程中，因為是一次性實驗，對實驗結果有著不可忽略的誤差影響，I2濃度測定以及Na2S2O3濃度測定的準確與否也會對實驗結果產(chǎn)生影響。測定中用的是碘量法，該方法簡單方便，但是碘

20、易揮發(fā)，見光分解。在配置碘溶液時，加入了KI，結合成I3-以防止其揮發(fā)，分解。滴定時要控制好滴定速度，多搖動。快達到終點時。滴定速度一定要慢。判斷變色點要半分鐘內(nèi)不褪色。（3）橙皮苷的提取和含量測定：由工作曲線可見，樣品的吸光度值并在所作曲線的線性濃度范圍內(nèi)，實驗結果具有一定的代表性；測完標準液轉(zhuǎn)為測樣品時，必須將比色皿沖洗干凈，否則，高濃度的標準液會對較低濃度的樣品溶液產(chǎn)生影響。乙醇回流時，蒸氣上升不能超過三個球；（4）香精油的提取和分析：水蒸氣蒸餾時，餾出液的速度不能太快，否則餾出液中有效成分含量很少，得到的譜圖峰不明顯，給后面的分析帶來困難；加大鮮橘皮的用量、減慢餾出液滴下速度可有效增加

21、有效峰的強度；影響香精油產(chǎn)量的主要因素有：柑橘皮的粉碎程度、水蒸氣速率、溶液揮發(fā)以及萃取過程中的損失等。因此在實驗過程中可適當加大橘皮的粉碎程度，更有利于香精油被蒸出；加快水蒸氣的通入量，增大香精油被提取的動力，但通氣量也不宜過大，以免蒸出過多的水，為進一步萃取帶來不便，進而影響產(chǎn)率。（5）在配制Na2S2O3溶液時，要用煮沸后冷卻的蒸餾水，這是因為水中含有氧氣、二氧化 碳和細菌他們會發(fā)生反應，反應過程如下：Na2S2O3 Na2SO3 + S S2O32- + CO2 + H2O HSO3- + HCO3- + S （微生物）S2O32- + 1/2 O2 SO42- + S此外，水中微量的

22、Cu2+或Fe3+等也能促進Na2S2O3溶液分解。因此，配制Na2S2O3溶液時，需要用新煮沸(為了除去CO2和殺死細菌)并冷卻了的純水，加入少量Na2CO3，使溶液呈弱堿性，以抑制細菌生長。而Na2S2O3溶液不宜加熱，因為加熱時會加速空氣中的氧氣氧化Na2S2O3。（6）黃酮類化合物的提取主要根據(jù)溶解性及酸性進行。提取黃酮類化合物的方法主要有以下幾種：a.溶劑萃取法:利用黃酮類化合物與混入的雜質(zhì)極性不同，選用不同極性的溶劑進行萃取可達到精制純化的目的。常用的提取方法是用醇提取，因為黃酮苷及游離黃酮均能溶于醇.也可以用沸水來提取，因為苷在水中有一定的溶解度，加熱可增加溶解度，提取液經(jīng)濃縮后

23、，采用適當方法迸一步分離。b.堿提取酸沉法:黃酮苷類雖有一定極性，可溶于水，但卻難溶于酸性水，易溶于堿性水，故可用堿性水提取，再在提取液中加入酸，黃酮苷類即可沉淀析出，此方法簡便易行。在用堿水時，堿的濃度不宜過高以免在強堿下破壞黃酮母核。在用酸性水時，酸性也不宣過高，以免生成蟬鹽，使析出的黃酮類化合物又重新溶解，降低產(chǎn)品收率。工藝流程：橘皮殘渣堿溶水浴加熱過濾調(diào)PH冷卻抽濾洗滌干燥產(chǎn)品近年來，超聲提取的研究在提取生物活性物質(zhì)中取得較大的進展。超聲波為頻率高于2萬赫茲以上的有彈性的機械振蕩。超聲提取技術的應用原理是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超聲波的次級效應，如機械振動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等也能加速欲提取成分的擴散釋放并充分與溶劑混合，利于提取。該技術具有提取時間短、產(chǎn)率高、無需加熱、低溫提取，有利于有效成分的