2020-2021学年高二生物人教版选修1学案：专题6　课题1　植物芳香油的提取 Word版含解析

2020-2021学年高二生物人教版选修1学案：专题6　课题1　植物芳香油的提取 Word版含解析

www.ks5u.com 专题6　植物有效成分的提取 课题1　植物芳香油的提取 知识点一　　提取原理和基本方法 ‎1．植物芳香油简介 ‎(1)天然香料的来源：主要来源是动物和植物，微生物中的真菌也可以产生芳香化合物。‎ ‎(2)特点：具有较强的挥发性，易溶于有机溶剂。‎ ‎(3)组成：主要包括萜类化合物及其衍生物。‎ ‎2．提取方法：蒸馏、压榨、萃取等。‎ ‎(1)水蒸气蒸馏法(常用)‎ ‎①原理：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。‎ ‎②分类：根据原料放置的位置，可分为水中蒸馏(对柑橘、柠檬等不适用)、水上蒸馏、水气蒸馏。‎ 分类 原料位置 水中蒸馏 原料放在蒸馏容器的水中，水要完全浸没原料 水上蒸馏 容器中水的上方有筛板，原料放在筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜 水气蒸馏 蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料 ‎(2)压榨法：主要为冷压榨。‎ ‎①原理：通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油。‎ ‎②优点：常温下不发生化学反应，芳香油的质量提高。‎ ‎(3)萃取法 ‎ ‎①概念：将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中。‎ ‎②原理：植物芳香油不仅挥发性强，而且易溶于有机溶剂，如石油醚、酒精、乙醚和戊烷等。‎ ‎③缺点：用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。‎ 要根据植物原料的特点来决定具体采用哪种方法提取植物芳香油。如水中蒸馏对柑橘、柠檬等不适用，原因是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使用压榨法。‎ ‎【典题精练1】　工业生产上提取植物芳香油常采用水蒸气蒸馏法，下列说法正确的是(　　)‎ A．利用水蒸气将挥发性强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又重新分出油层和水层 B．植物芳香油的挥发性弱，不能随水蒸气蒸发，所以不能用蒸馏法提取 C．植物芳香油性质稳定，易溶于水，难溶于有机溶剂 D．植物芳香油挥发性强，易溶于有机溶剂，一般来说价格便宜 ‎【答案】　A ‎【解析】　根据植物有效成分提取的原理可知，A项正确；植物芳香油一般挥发性强，易溶于有机溶剂，能用水蒸气蒸馏法提取，价格一般较贵，B、C、D项错误。‎ 解题归纳 三种提取植物芳香油方法的对比 提取 方法 实验原理 方法步骤 适用范围 水蒸气 蒸馏法 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来 ‎①水蒸气蒸馏；②分离油层；③除水、过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性较强的芳香油 压榨法 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 ‎①石灰水浸泡、漂洗；②压榨、过滤、静置；③再次过滤 适用于从柑橘、柠檬等易焦糊原料中提取植物芳香油 萃取法 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 ‎①粉碎、干燥；②萃取、过滤；③浓缩 适用范围广，要求原料的颗粒尽可能细小，芳香油能充分溶解在有机溶剂中 ‎【典题精练2】　植物芳香油是天然香料。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．植物芳香油是从植物不同器官中提取的 B．植物芳香油易溶于有机溶剂，具有挥发性 C．植物芳香油组成成分简单，主要由苯组成 D．用玫瑰提取的玫瑰油是植物芳香油的一种 ‎【答案】　C ‎【解析】　植物芳香油组成成分复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物，而不是苯类化合物。从另一角度分析，芳香油气味芳香，能使人神清气爽，绝不可能由苯组成。‎ 知识点二　　提取植物芳香油的实验设计 ‎1．玫瑰精油的提取 ‎(1)用途：玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，能使人产生愉悦感。‎ ‎(2)性质：玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏。‎ ‎(3)方法：水蒸气蒸馏(水中蒸馏)法 ‎(4)装置：如下图所示。‎ ‎①酒精灯(加热)；②蒸馏烧瓶(加水和原料，还可加入几片沸石或瓷片防暴沸)；③温度计(检测水蒸气温度，使其玻璃泡与支管口下沿相平)；④冷凝管(⑤为进水口，⑥为出水口，即水流方向与水蒸气流向相反)；⑦锥形瓶(收集乳白色的乳浊液，即玫瑰油与水的混合物)。‎ ‎(5)操作流程 注意：①用于提炼玫瑰精油的玫瑰花要在花开的盛期采收，大约是每年的5月上、中旬。在此阶段，花朵含玫瑰油量最高。②玫瑰精油的提取过程中，蒸馏温度和时间等因素都会影响产品的品质。例如，蒸馏温度太高、时间太短，产品品质就比较差。故蒸馏时要注意时间和温度的控制。③蒸馏完毕，应先撤出热源，然后停止通水，最后拆卸蒸馏装置，拆卸的顺序与安装时相反。④‎ 分离油层的方法：收集锥形瓶中的乳白色的乳浊液，向锥形瓶中加入质量浓度为0.1 g/mL的氯化钠溶液，使乳化液分层，然后将其倒入分液漏斗中，用分液漏斗将油层和水层完全分开。打开顶塞，再将活塞缓缓旋开，放出下层的玫瑰精油，用接收瓶收集。‎ ‎2．橘皮精油的提取 ‎(1)主要成分：柠檬烯。‎ ‎(2)用途：是食品、化妆品和香水配料的优质原料。‎ ‎(3)性质：橘皮精油无色透明，具有诱人的橘香味。橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊等问题。‎ ‎(4)方法：一般采用压榨法。‎ ‎(5)操作流程 ‎①步骤处理前，需将橘皮干燥去水，并且将橘皮在石灰水中浸泡至少10 h。石灰水浸泡的作用是能够破坏细胞结构、分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。‎ ‎②步骤是用流水漂洗橘皮，沥干水分后压榨。‎ ‎③步骤压榨的要求：既要将原料压紧，防止原料滑脱，又要将油分挤压出来。可在压榨液中加入明矾，促使其沉淀变清。‎ ‎④步骤过滤是用普通布袋除去固体物和残渣，然后离心进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来。‎ ‎⑤步骤静置的要求：将橘皮油在5～10 ℃条件下静置5～7 d，使杂质(橘皮精油中含有的果蜡和水分)沉淀。‎ ‎⑥步骤的再次过滤用的材料是滤纸。‎ ‎⑦橘皮精油是滤液与吸出的上层橘油合并而成的，但仍含少量的水和其他杂质。‎ ‎3．结果分析与评价 ‎(1)是否提取出了植物精油 观察提取出的玫瑰精油或橘皮精油，从颜色、气味等方面来评价所提取的精油的纯度和质量。从玫瑰花中提取的芳香油是浅黄色至黄色的液体，并带有甜韵的玫瑰香；从橘皮中提取的橘皮精油无色透明，具有诱人的橘香味。本课题只是对两种精油进行了初步的提取，其中仍然含有大量的杂质。‎ ‎(2)出油率的计算 根据公式“出油率＝”计算出油率。如果出油率高，说明实验方案设计合理；如果出油率低，可以从实验方法的选择、实验过程的操作等各方面分析原因，改进后再作尝试。‎ ‎1．玫瑰精油提取操作的关键 ‎(1)蒸馏装置：整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷却，右边的部分用来接收。安装装置顺序是从左到右、自下而上。‎ ‎(2)温度计位置：温度计的玻璃泡应与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平。‎ ‎(3)冷凝管中水流向：从下方进水，上方出水，与水蒸气流向相反。‎ ‎(4)加热时防暴沸：垫石棉网，向液体中加入几片沸石或瓷片。‎ ‎(5)烧瓶内液体量：烧瓶容积的1/5～1/3。‎ ‎(6)除水：加入无水硫酸钠后，放置时间可适当长些。‎ ‎(7)温度及时间：为提高产品质量，要严格控制蒸馏温度，可适当延长蒸馏时间。‎ ‎(8)干玫瑰花也可用萃取的方法提取玫瑰精油。‎ ‎2．硫酸钠在玫瑰精油和橘皮精油的提取过程中的作用 玫瑰精油和橘皮精油的提取过程中都要用到硫酸钠。前者是由于分离的油层还含有一定水分，可以加入一些无水硫酸钠吸水，放置过夜，再过滤除去固体硫酸钠就可以得到玫瑰精油了；后者是为了使橘皮油易于与水分离，要分别加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH至7～8。‎ ‎【典题精练3】　下列关于橘皮精油提取过程中应注意的问题的说法错误的是(　　)‎ A．橘皮在石灰水中浸泡时间为10小时以上 B．橘皮要浸透，从而压榨时不会滑脱 C．压榨液的黏稠度要高，从而提高出油率 D．为了使橘皮油易于与水分离，可分别加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH为7～8‎ ‎【答案】　C ‎【解析】　A、B项正确：橘皮在石灰水中浸泡时间为10小时以上并且橘皮要浸透，这样能破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。C项错误：橘皮精油提取中，压榨液的黏稠度不要太高，过滤时才不会堵塞筛眼。D项正确：为了使橘皮油易于与水分离，要分别加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，并调节pH为7～8。‎ 解题归纳 (1)提取橘皮精油时，为了提高出油率，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，浸泡时间为10 h以上。橘皮要浸透，这样压榨时不会滑脱，且出油率高，过滤时不会堵塞筛眼。‎ ‎(2)提取橘皮精油时需两次过滤：第一次用普通的布袋过滤，第二次用滤纸过滤。‎ ‎(3)提取橘皮精油时，低温处理要掌握好温度(5～10 ℃)和时间(5～7 d)。‎ ‎(4)在柑橘类水果皮内除含有芳香成分外还含有易发生氧化、聚合等反应的菇烯和菇烯衍生物。为保证精油质量，必须采用在室温下进行的压榨法。‎ ‎【典题精练4】　有人设计了一套实验室蒸馏芳香油的方案：①‎ 将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞；②连接好冷凝管，把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端与水龙头相连，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中；③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网；④向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原料，塞好带温度计的橡皮塞，并调节温度计高度，把接收器连接在冷凝管的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶)中；⑤检查装置气密性。‎ ‎(1)玫瑰精油高温________分解，________溶于水，________溶于有机溶剂，所以可用________提取，再经________过程即可得到玫瑰精油。‎ ‎(2)上述实验方案的正确操作顺序是________→________→________→________→________。‎ ‎(3)冷凝管里水流的方向与水蒸气流向________。‎ ‎(4)温度计的玻璃泡应放在________位置，以测量________________________________________________________________________。‎ ‎(5)在蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，目的是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)通过蒸馏，得到的是________，若想得到纯净的玫瑰精油需________，首先________，目的是______________。‎ ‎(7)提取玫瑰精油的原理是________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　(1)不易　难　易　水蒸气蒸馏法　分液 ‎(2)③　①　②　⑤　④‎ ‎(3)相反 ‎(4)蒸馏烧瓶支管口下沿　蒸馏出水蒸气的温度 ‎(5)防止暴沸 ‎(6)油水混合物　进行分液　向乳浊液中加入氯化钠　增加水层密度，使乳浊液出现明显分层 ‎(7)利用水蒸气将挥发性较强的玫瑰精油携带出来，蒸馏出的精油与水的混合物经过分离后得到玫瑰精油 ‎【解析】　玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏出来。本实验操作考查提取玫瑰精油的蒸馏装置的连接。水流的作用是冷却气流，所以与水蒸气流方向相反。温度计测量的是气体的温度，因此要放在蒸馏烧瓶的支管口下沿。加入碎瓷片的目的是防止暴沸。‎ 一、选择题 ‎1．下列关于从橘皮中提取橘皮油的操作过程的叙述，错误的是(　D　)‎ A．新鲜橘皮干燥去水后用石灰水浸泡，是为了防止橘皮压榨时滑脱，从而提高出油率 B．压榨之前，需要用流水漂洗橘皮并沥干水分 C．在设计压榨方案时，要考虑容器能够承受的压力范围，防止将容器压破，导致实验失败和发生安全事故 D．将压榨液倒入分液漏斗，静置5～7 d，排去下层的沉淀物及水分，即可得到澄清的橘皮油 解析：‎ 由于新鲜橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分，压榨时容易滑脱，用石灰水浸泡是为了防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，A正确。压榨之前，需要用流水漂洗橘皮并沥干水分，B正确。在设计压榨方案时，要考虑容器能够承受的压力范围，防止将容器压破，导致实验失败和发生安全事故，C正确。得到橘皮压榨液后，过滤除去固体物和残渣，然后离心进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来；此时的橘皮油还含有少量的水和果蜡，需在5～10 ℃下静置5～7 d，使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分用滤纸过滤，滤液与吸出的上层橘皮油合并，成为最终的橘皮精油，D错误。‎ ‎2．下列关于植物芳香油提取技术的叙述，错误的是(　A　)‎ A．蒸馏法和萃取法都需要水浴加热 B．压榨法适用于易焦糊原料中精油的提取，如柑橘、柠檬等 C．可以用萃取法提取干玫瑰花中的玫瑰精油 D．蒸馏法适用于提取玫瑰精油、薄荷精油等挥发性强的芳香油 解析：蒸馏法适用于提取玫瑰精油、薄荷精油等挥发性强的芳香油，其操作过程不需要水浴加热，萃取法需要水浴加热，A错误、D正确；压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中精油的提取，B正确；若实验材料为干玫瑰花，可以用萃取法提取玫瑰精油，C正确。‎ ‎3．下列关于橘皮精油提取的叙述，错误的是(　C　)‎ A．提取橘皮精油时用水中蒸馏法会产生原料焦糊的问题 B．橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解 C．直接对新鲜橘皮进行压榨可以得到较多的橘皮精油 D．可以用普通布袋过滤除去压榨液中的固体物和残渣 解析：提取橘皮精油时用水中蒸馏法会产生原料焦糊的问题，在进行水蒸气蒸馏时会发生有效成分水解，A、B正确；新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分，如果直接压榨，出油率较低，C错误；橘皮精油制备过程中的第一次过滤用的是普通布袋，以除去压榨液中的固体物和残渣，D正确。‎ ‎4．提取橘皮精油的过程中，需要经过前后两次过滤，则橘皮精油为(　D　)‎ A．经过第一次过滤后的滤液 B．经过第一次过滤和第二次过滤后的滤液 C．经过第二次过滤后的滤液 D．第一次过滤后经过离心静置处理的上清液和第二次过滤后的滤液 解析：第一次过滤后经过离心、静置处理，吸出上层澄清橘皮油，其余部分通过滤纸过滤，滤液与吸出的上层橘皮油合并，成为最终的橘皮精油。‎ ‎5．下列关于植物芳香油的提取的说法，错误的是(　B　)‎ A．玫瑰精油难溶于水，能随水蒸气一同蒸馏，所以可用水蒸气蒸馏法提取 B．提取玫瑰精油时，水蒸气蒸馏前需加入石灰水以破坏细胞结构，分解果胶 C．用压榨法提取橘皮精油时，为了提高出油率，需要将橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡 D．为了使橘皮油易于与水分离，可加入适量的NaHCO3和Na2SO4，并调节pH至7～8‎ 解析：橘皮中含有果蜡和果胶，直接压榨时容易滑脱，为提高出油率，在压榨前橘皮要在石灰水中浸泡，以破坏细胞结构，分解果胶，而玫瑰精油的提取过程中，利用高温破坏细胞结构。‎ ‎6．蒸馏和压榨是提取植物有效成分时常用的方法，其生产产品的品质和质量受多种因素的影响。下列相关叙述错误的是(　A　)‎ A．提取玫瑰精油时，提高蒸馏温度，延长蒸馏时间可提高产品品质 B．提取玫瑰精油时，冷凝装置可以使玫瑰精油及时被收集 C．提取橘皮精油时，对柑橘皮干燥去水并用石灰水浸泡可提高压榨出油率 D．提取橘皮精油时，用水中蒸馏法会使精油产量和品质降低 解析：水中蒸馏时温度太高、时间太短，产品的品质会较差，A错误。提取玫瑰精油时，冷凝装置可以使玫瑰精油及时被收集，B正确。提取橘皮精油时，对柑橘皮干燥去水并用石灰水浸泡可提高压榨出油率，C正确。提取橘皮精油时，用水中蒸馏法可使有效成分水解，而且会导致原料焦糊，D正确。‎ 二、非选择题 ‎7．柠檬油是植物芳香油中的一种，它是一种广谱性的杀虫剂，它可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫以及危害粮食、蔬菜的常见害虫，包括幼虫、蛹等，被称为一种绿色杀虫剂。‎ ‎(1)柠檬油的挥发性强，易溶于有机溶剂，比重比较轻。‎ ‎(2)提取柠檬油常见的原料是柠檬花与柠檬果皮，幼嫩的花朵在蒸馏过程中，精油易被水蒸气分子破坏。所以可采用萃取法。柠檬果皮精油的提取适宜采用压榨法，此种方法是通过机械压力将液相从固液两相混合物中分离出来，必经步骤为(如下图)：‎ ‎①A是石灰水，目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率。‎ ‎②B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，其目的是使精油易与水分离。‎ ‎③C过程为过滤，目的是除去固体物和残渣。‎ ‎④实验过程中浸泡橘皮后，需用清水洗涤，其目的是除去石灰水。‎ ‎(3)采用柠檬油作为杀虫剂，可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患，其突出的优点是对人、动物、植物均无毒性、减少对环境的污染。‎ ‎(4)从生产绿色食品的要求出发，写出防治害虫的三种方法：利用天敌进行生物防治害虫、运用生物工程培育抗虫品种作物、利用激素影响昆虫的发育。‎ 解析：(1)柠檬油的提取与橘皮油的提取原理相同，操作也基本相同，我们可以结合课文中橘皮油的提取来分析本题。‎ ‎(2)在题干中提到，柠檬油是一种广谱杀虫剂，这一应用属于环保型杀虫手段，可以减少农药的使用和环境污染，与当今社会热点问题——环境保护相一致。‎ ‎【旁栏思考题】点拨(教材P74)‎ 在水蒸气蒸馏装置中，左侧部分是加热装置，中间部分是冷凝装置，右侧的是接收装置。安装仪器一般按由下到上、由左到右的顺序，拆卸仪器的顺序与安装时正好相反。‎ ‎1．植物芳香油一般都是由2～3种芳香油混合调配而成的，其中的基底油常取自植物的种子或果实，比如胡桃油、甜杏油等。基底油与其他芳香油调配在一起，能够加强功效。‎ 从玫瑰花中提取出的玫瑰油被称为“液体黄金”‎ ‎，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水等化妆品。提取出的玫瑰油不含有任何添加剂或化学原料，是纯天然的护肤品，具有极好的抗衰老和止痒作用，能够促进细胞再生、防止肌肤老化、平抚肌肤细纹，还具有使人放松、愉悦心情的功效。杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保湿剂。薰衣草精油取自薰衣草花，具有怡神、助睡眠、舒缓压力的作用，此外它还具有降压、止痛、促进细胞再生的功能，可以用于治疗烫伤和蚊虫叮咬，预防和改善脱发。柠檬精油取自柠檬果皮，具有消除紧张、焦虑，振奋精神的作用，可用于治疗神经衰弱、关节炎，还具有促进血液循环、杀菌止痛、平衡油脂分泌、舒缓肌肤老化、滋养头发的功效。茶树精油具有新鲜、强烈的药草香味，能改善毛孔阻塞、净化肌肤、抗感染，对治疗青春痘有奇效。它也能消除疲劳、缓解压力。天竺葵精油能收敛皮肤，平衡、调理、润滑中干性皮肤和敏感性皮肤，改善橘皮样表皮，还有助于恢复精力、平缓心情。茉莉精油能防止肌肤老化，对中干性皮肤和敏感性皮肤具有良好的保湿和滋润作用，尤其对女性的妊娠纹和内分泌失调有独特的改善效果。橙花精油具有清新的水果香味，不但能使人镇静，还能防止中干性肌肤的老化现象发生，给肌肤赋予青春活力，促进皮肤再生。‎ ‎2．同学们可以进行一次社会调查，并写出详细的调查报告。‎