“菠菜叶中色素的提取与分离”实验改进

doi:10.3866/PKU.DXHX202210003

大学化学 >> 2023, Vol. 38 >> Issue (8): 259-267.doi: 10.3866/PKU.DXHX202210003

“菠菜叶中色素的提取与分离”实验改进

黄婷婷, 王若楠, 高展, 孙继超, 马莹, 张恒, 贾春江, 徐政虎, 苑世领, 刘刚()

山东大学化学与化工学院, 济南 250100

收稿日期:2022-10-04 录用日期:2023-02-05 发布日期:2023-08-17
通讯作者: 刘刚 E-mail:sdu_lg@sdu.edu.cn
作者简介:第一联系人：
^†共同第一作者
基金资助:
教育部首批新文科研究与改革实践项目(2021100060);山东省本科教学改革研究项目(M2021336);山东省本科教学改革研究项目(Z2021039);山东大学青年交叉科学群体项目(2020QNQT018);山东大学教育教学改革研究项目(2022Y070);山东大学教育教学改革研究项目(2022Z64);山东大学教育教学改革研究项目(2021Y232);山东大学教育教学改革研究项目(2019P02);山东大学实验室建设与管理研究项目(sy20221201);山东大学实验室建设与管理研究项目(sy20212202);山东省研究生教育优质课程建设项目(SDYKC21014);山东省研究生教育优质课程建设项目(YZKC202107)

Improving the Experiment of Extraction and Separation of Pigments from a Spinach Leaf

Tingting Huang, Ruonan Wang, Zhan Gao, Jichao Sun, Ying Ma, Heng Zhang, Chunjiang Jia, Zhenghu Xu, Shiling Yuan, Gang Liu()

School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China

Received:2022-10-04 Accepted:2023-02-05 Published:2023-08-17
Contact: Gang Liu E-mail:sdu_lg@sdu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

“菠菜叶中色素的提取和分离”是大学有机化学实验课程的重要项目之一，但在教学中一直存在大量使用管制试剂、实验时间过长、实验步骤繁琐、分离效果不佳等问题。本文对菠菜叶色素分离的薄层色谱条件进行了系统探究，尝试采用了正己烷-无水乙醇、正己烷-正丁醇等多种试剂组合作为展开剂，实验结果表明最佳的展开剂是体积比为10.0 : 1.0的正己烷-无水乙醇。采用正己烷-无水乙醇、正己烷-正丁醇作为洗脱剂进行柱色谱分离实验，最终分别得到了以硅胶为固定相、正己烷-无水乙醇为洗脱剂的梯度洗脱方案以及以中性氧化铝为固定相、正己烷-正丁醇为洗脱剂的梯度洗脱方案。该实验方案使用更友好的试剂，试剂用量少，实验耗时短，分离效果好。

关键词: 薄层色谱, 柱色谱, 菠菜叶色素

Abstract:

Extraction and separation of pigments from spinach leaf is an important experiment in organic chemistry laboratory, conducted at universities. However, in experimental teaching, there have always been problems, such as the use of toxic or controlled reagents, long experiment time, cumbersome experimental steps, and poor experimental results. In this study, the conditions of thin layer chromatography were systematically explored. A variety of reagent combinations, such as n-hexane/anhydrous ethanol and n-hexane/n-butanol, were tested. It was found that the developing agent with the best separation effect was n-hexane/anhydrous ethanol solution, with a volume ratio of 10 : 1. The n-hexane/absolute ethanol and n-hexane/n-butanol were also used as eluents to explore column chromatography separation experiments of the pigments from spinach leaf. By using silica gel as the stationary phase, the optimal gradient elution scheme with n-hexane/absolute ethanol as eluent was obtained; whereas, the optimal gradient elution scheme with n-hexane/n-butanol as the eluent was obtained by using neutral alumina as the stationary phase. Following the improvement, the separation effect was enhanced and the amount of reagent was reduced; furthermore, more friendly reagents were used and the teaching time was shortened.

Key words: Thin-layer chromatography, Column chromatography, Spinach leaf pigment

黄婷婷, 王若楠, 高展, 孙继超, 马莹, 张恒, 贾春江, 徐政虎, 苑世领, 刘刚. “菠菜叶中色素的提取与分离”实验改进[J]. 大学化学, 2023, 38(8): 259-267.

Tingting Huang, Ruonan Wang, Zhan Gao, Jichao Sun, Ying Ma, Heng Zhang, Chunjiang Jia, Zhenghu Xu, Shiling Yuan, Gang Liu. Improving the Experiment of Extraction and Separation of Pigments from a Spinach Leaf[J]. University Chemistry, 2023, 38(8): 259-267.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202210003

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I8/259

图/表 11

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参考文献 25

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展开剂	体积比	色素点	R_{f胡萝卜素}	R_{f脱镁叶绿素}	R_f叶绿素a	R_f叶绿素b	R_f叶黄素1	R_f叶黄素2	R_f叶黄素3
正己烷-丙酮	4.0 : 1.0	5	0.98	–	0.17	0.12	0.22	0.06	–
正己烷-丙酮	8.0 : 3.0	2	0.97	–	–	–	–	0.05	–
正己烷-丙酮	5.0 : 2.0	6	0.95	–	0.33	0.23	0.30	0.20	0.10
正己烷-丙酮	7.0 : 3.0	6	0.99	–	0.50	0.42	0.46	0.37	0.23
正己烷-丙酮	3.0 : 2.0	5	0.98	–	0.60	0.53	0.56	0.39	–
正己烷-乙酸乙酯	3.0 : 1.4	3	0.97	–	–	–	0.22	0.02	–
正己烷-乙酸乙酯	2.8 : 1.5	2	0.99	–	–	–	–	0.05	–
正己烷-乙酸乙酯	5.0 : 3.0	2	0.98	–	–	–	–	0.04	–
正己烷-乙酸乙酯	3.0 : 2.0	2	0.99	–	–	–	–	0.05	–
正己烷-乙酸乙酯	5.0 : 4.0	6	0.96	–	0.9	0.73	0.63	0.37	0.14
正己烷-乙酸乙酯	6.0 : 5.0	1	0.95	–	–	–	–	–	–

展开剂	体积比	色素点	R_{f胡萝卜素}	R_{f脱镁叶绿素}	R_f叶绿素a	R_f叶绿素b	R_f叶绿素c	R_f叶绿素d	R_f叶黄素1	R_f叶黄素2	R_f叶黄素3	R_f叶黄素4
二氯甲烷-乙酸乙酯	5.0 : 2.0	3	0.95	0.90	–	–	–	–	0.64	–	–	–
二氯甲烷-乙酸乙酯	2.0 : 1.0	6	0.99	–	0.95	0.91	–	–	0.59	0.38	0.13	–
二氯甲烷-乙酸乙酯	3.0 : 2.0	6	0.98	–	0.94	0.90	–	–	0.66	0.45	0.20	–
二氯甲烷-乙酸乙酯	1.0 : 1.0	5	0.96	–	0.81	–	–	–	0.62	0.42	0.17	–
正己烷-正丁醇	5.0 : 1.0	4	0.96	–	0.89	–	–	–	0.78	0.56	–	–
正己烷-正丁醇	7.0 : 1.0	5	0.97	–	0.94	–	–	–	0.85	0.63	0.33	–
正己烷-正丁醇	12.0 : 1.0	5	0.96	–	0.92	–	–	–	0.79	0.38	0.15	–
正己烷-正丁醇	13.0 : 1.0	7	0.91	–	0.66	0.60	–	–	0.45	0.32	0.20	0.06
正己烷-正丁醇	14.0 : 1.0	6	0.76,	–	0.69	0.65	–	–	0.50	0.24	0.09	–
正己烷-正丁醇	15.0 : 1.0	7	0.89	–	0.60	0.57	–	–	0.52	0.35	0.15	0.04
正己烷-正丁醇	18.0 : 1.0	6	0.83	–	0.54	0.49	–	–	0.34	0.12	0.03	–
正己烷-无水乙醇	5.0 : 4.0	1	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
正己烷-无水乙醇	2.0 : 1.0	1	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
正己烷-无水乙醇	9.0 : 1.0	7	0.92	–	0.60	0.58	0.50		0.42	0.30,	0.18	–
正己烷-无水乙醇	10.0 : 1.0	8	0.98	–	0.75	0.68	0.64	0.61	0.55	0.41	0.23	–
正己烷-无水乙醇	11.0 : 1.0	8	0.91	–	0.44	0.39	0.34	0.30	0.25	0.16	0.06	–
正己烷-无水乙醇	12.0 : 1.0	8	0.90	–	0.44	0.39	0.34	0.31	0.26	0.18	0.08	–
正己烷-无水乙醇	13.0 : 1.0	8	0.98	–	0.42	0.35	0.30	0.26	0.18	0.09	0.03	–

展开剂	体积比	色素点个数	R_{f胡萝卜素}	R_f叶绿素a	R_f叶绿素b	R_f叶绿素c	R_f叶绿素d	R_f叶黄素1	R_f叶黄素2	R_f叶黄素3	R_f叶黄素4
正己烷-丙酮	7.0 : 3.0	6	0.99	0.50	0.42	–	–	0.46	0.37	0.23	–
正己烷-乙酸乙酯	5.0 : 4.0	6	0.96	0.90	0.73	–	–	0.63	0.37	0.14	–
二氯甲烷-乙酸乙酯	2.0 : 1.0	6	0.99	0.95	0.91	–	–	0.59	0.38	0.13	0.14
正己烷-正丁醇	13.0 : 1.0	7	0.91	0.66	0.60	–	–	0.45	0.32	0.20	0.06
正己烷-无水乙醇	10.0 : 1.0	8	0.98	0.75	0.68	0.64	0.61	0.55	0.41	0.23	–

序号	固定相	洗脱剂	分离出的色素	不同比例洗脱剂所分离出的色素组分	洗脱剂用量/mL	洗脱剂总用量/mL	洗脱时间/min
1	硅胶12.0 g	正己烷-无水乙醇(10.0 : 1.0)	6	1：胡萝卜素；2：叶绿素a；3：叶绿素b	110.0	180.0	180
		正己烷-无水乙醇(5.0 : 1.0)		4：叶黄素₁；5：叶黄素₂	60.0
		正己烷-无水乙醇(0 : 1.0)		6：叶黄素₃	10.0
2	硅胶12.0 g	正己烷-正丁醇(22.0 : 1.0)	4	1：胡萝卜素；2：叶绿素	80.0	158.0	230
		正己烷-正丁醇(15.0 : 1.0)		3：叶黄素₁	48.0
		正己烷-正丁醇(1.0 : 1.0)		4：叶黄素_2、叶黄素₃混合	30.0

序号	固定相	洗脱剂	分离出的色素数量	不同比例洗脱剂所分离出的色素组分	洗脱剂用量/mL	洗脱剂总用量/mL	洗脱时间/min
1	中性氧化铝20.0 g	正己烷-丙酮(9.0 : 1.0)	4	1：胡萝卜素	30.0	86.0	80
		正己烷-丙酮(7.0 : 3.0)		2：叶绿素a	30.0
		正丁醇-乙醇-水(3.0 : 1.0 : 1.0)		3：叶黄素；4：叶绿素b	26.0
2	中性氧化铝20.0 g	正己烷-丙酮(9.0 : 1.0)	2	1：胡萝卜素	20.0	137.0	100
		正己烷-丙酮(7.0 : 3.0)		2：叶黄素	80.0
		95%乙醇		–	27.0
3	中性氧化铝6.0 g	正己烷-丙酮(9.0 : 1.0)	4	1：胡萝卜素	10.0	35.0	20.5
		正己烷-丙酮(7.0 : 3.0)		2：叶绿素a	15.0
		正丁醇-乙醇-水(3.0:1.0 : 1.0)		3：叶黄素(混合)；4：叶绿素b	10.0
4	中性氧化铝15.0g	正己烷-正丁醇(22.0 : 1.0)	5	1：胡萝卜素；2：叶绿素	35.0	78.0	27
		正己烷-正丁醇(20.0 : 1.0)		3：叶黄素₁；4：叶黄素₂	21.0
		正己烷-正丁醇(1.0 : 1.0)		5：叶黄素₃	22.0

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