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胡萝卜素的提取
一、选择题
1．下列有关胡萝卜素及其提取的叙述，正确的是( )
A．胡萝卜素的化学性质稳定，不溶于水，易溶于乙醇
B．微生物的发酵生产是工业提取β胡萝卜素的方法之一
C．提取胡萝卜素时可采用石油醚、酒精、丙酮等作萃取剂
D．萃取时在加热瓶口安装回流冷凝装置的目的是防止胡萝卜素的挥发
解析：选B 胡萝卜素为橘黄色结晶粉末，不溶于水，微溶于乙醇。提取胡萝卜素时常用石油醚作萃取剂，乙醇与水互溶，丙酮沸点低，不适合作提取胡萝卜素的萃取剂。萃取时在加热瓶口安装回流冷凝装置的目的是防止有机溶剂的挥发。
2．提取胡萝卜素和提取玫瑰精油时都需要加热，但用萃取法提取胡萝卜素时采用的是水浴加热法，而用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时是直接加热。其原因是( )
A．前者需保持恒温，后者不需要保持恒温
B．前者容易挥发，后者不容易挥发
C．胡萝卜素不耐高温，玫瑰精油耐高温
D．前者烧瓶里含有机溶剂，易燃易爆；后者烧瓶里含的是水
解析：选D 用萃取法提取胡萝卜素时，由于在烧瓶中加入的萃取剂是石油醚等有机溶剂，因此应避免明火加热，这是因为有机溶剂是易燃物，直接使用明火加热，容易引起燃烧、爆炸。用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，烧瓶内加入的是水，直接加热不会出现燃烧、爆炸等现象。
3．以下关于纸层析法鉴定胡萝卜素的操作，错误的是( )
A．纸层析用的滤纸应事先干燥
B．点样过程中，应快速细致，形成直径大小相同的圆点
C．在点标准样品后，可用同一注射器吸取提取样品并点样
D．点样后用吹风机吹干，温度不宜过高
解析：选C 层析时应选择干净的滤纸并保持干燥；点样过程中，应快速细致，形成直径大小为2 mm左右的圆点；在点标准样品后，不能用同一注射器吸取提取样品并点样，否则会把标准样品带入待检样品；每次点样后，可用吹风机将溶剂吹干，保持滤纸干燥，但温度不能太高，以防止胡萝卜素分子被破坏。
4．下列对胡萝卜素提取过程的分析，正确的是( )
A．在将新鲜的胡萝卜烘干时，温度越高、干燥时间越长，烘干效果越好
B．在萃取过程中，采用水浴加热是为了防止有机溶剂挥发
C．使用不同的萃取剂时，应保证有相同的萃取温度
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D．在浓缩时直接用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发出去的是有机溶剂，留下的是胡萝卜素
解析：选D 在烘干胡萝卜颗粒时要控制好温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解；萃取过程使用的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，所以宜采用水浴加热；萃取剂不同，萃取温度不一定相同；将滤液用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发掉有机溶剂，留下浓缩的胡萝卜素。
5．在用纸层析法鉴定所提取的色素时，下列叙述正确的是( )
A．在纸层析过程中，滤纸可放在普通烧杯中
B．层析液所用的试剂为石油醚和丙酮的混合液
C．有时萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅
D．如果萃取样品的层析带与标准样品不完全相同，说明提取胡萝卜素的实验失败
解析：选C 在用纸层析法鉴定所提取的色素时，待滤纸上的点样液自然挥发干后，把滤纸卷成圆筒状，置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中；若提取的胡萝卜素比较少，则萃取样品的颜色比标准样品浅；如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功。
6．有同学想研究萃取胡萝卜素的最佳温度，在设计实验时应注意( )
A．萃取时间不用考虑是否相同
B．使用不同的萃取剂，但量要相同
C．原料颗粒大小不同
D．除温度外，其他因素相同，以保证单一变量
解析：选D 本实验的目的是研究提取胡萝卜素的最佳温度，温度应该是本实验中的自变量，为了排除其他因素对实验结果的干扰，应保证其余条件相同。
7．下列关于胡萝卜素提取过程的叙述错误的是( )
A．萃取过程中应该避免明火加热，采用水浴加热
B．为了防止加热时有机溶剂的挥发，还需要在加热瓶口安装回流冷凝装置
C．萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置
D．在浓缩前，不需要过滤，因为萃取液中没有不溶物
解析：选D 萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置，但在浓缩之前，考虑到要去除萃取液中的不溶物，要对萃取液进行过滤。
8．如图为胡萝卜素的纸层析结果示意图，属于标准样品层析点的是( )
A．①② B．③④
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C．⑤⑥ D．③④⑤⑥
解析：选B 标准样品在两侧，待测样品在中间，这样便于对照，标准样品中的色素种类单一，在滤纸上扩散的速度相同，因此只出现一个色素圆点。
9．如图是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请据图分析，下列说法错误的是( )
A．①的作用是防止空气进入
B．⑤为样品原点
C．⑥的量不能没及⑤
D．④不能让纸的两边接触
解析：选A ⑤为样品原点；因胡萝卜素溶于层析液，故层析液不能没及含有胡萝卜素的样品原点，即⑥的量不能没及⑤；④不能让纸的两边接触，是为了避免毛细现象而使溶剂前沿不齐；而①的作用是防止溶剂挥发。
10．为研究和开发天然食用色素，某研究小组取等量相同品种的红枣，采用萃取剂提取红枣中部分红色素，用紫外光谱仪测定不同温度下提取液的吸光度，实验结果如图所示，已知吸光度越大，红色素含量越高。下列分析较合理的是( )
A．20 ℃时，红枣中红色素含量最低
B．吸光度越大，红枣中红色素含量越高
C．红色素可能在较高温度下不稳定
D．温度越高，提取液中红色素含量越高
解析：选C 从题图可以看出，红色素的吸光度在70 ℃时最大，当温度高于70 ℃时，其吸光度又减小，所以可以推测出红色素在高温条件下不稳定。吸光度大，说明该温度下萃取效果好，不能说明红枣中红色素含量高。
二、非选择题
11．β胡萝卜素广泛存在于植物、藻类和真菌中，人体内不能合成β胡萝卜素，必须从外界摄取。工业上大量获得β胡萝卜素主要通过三孢布拉氏霉菌发酵生产。请回答下列问题：
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(1)根据胡萝卜素分子中________的数目可将胡萝卜素分为α、β、γ三种。
(2)培养三孢布拉氏霉菌时，培养基中的基本营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四大类。为了获得高产菌株的单个菌落，接种时可用接种环在固体培养基上进行________操作，为了使聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，进行该操作时应该特别注意两点，一是每一次划线前要灼烧接种环(并待其冷却)，二是___________________________________。
(3)让高产菌株大量繁殖的过程叫菌种培养，大量产生胡萝卜素的过程叫发酵培养。这两个过程中，________的培养基中碳/氮比例更高，原因是_________________________________________________。
(4)萃取胡萝卜素时一般选择石油醚作萃取剂，原因是该有机溶剂能够充分溶解胡萝卜素，且具有较高的________并不与水混溶。
解析：(1)根据胡萝卜素分子中碳碳双键的数目可将胡萝卜素分为α、β、γ三种。(2)培养三孢布拉氏霉菌时，培养基中的基本营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四大类。为了获得高产菌株的单个菌落，接种时可用接种环在固体培养基上进行平板划线操作，为了使聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，进行该操作时应该特别注意两点，一是每一次划线前要灼烧接种环(并待其冷却)，二是下一次划线要从上一次的末端开始。(3)让高产菌株大量繁殖的过程叫菌种培养，大量产生胡萝卜素的过程叫发酵培养。这两个过程中，发酵培养的培养基中碳/氮比例更高，原因是胡萝卜素只含碳和氢元素，不含氮元素，三孢布拉氏霉菌产生胡萝卜素需要大量碳源。(4)萃取胡萝卜素时一般选择石油醚作萃取剂，原因是该有机溶剂能够充分溶解胡萝卜素，且具有较高的沸点并不与水混溶。
答案：(1)碳碳双键 (2)(平板)划线 下一次划线要从上一次的末端开始 (3)发酵培养 胡萝卜素只含碳和氢，不含氮，三孢布拉氏霉菌产生胡萝卜素需要大量碳源 (4)沸点
12．比较提取玫瑰精油的水蒸气蒸馏装置和提取胡萝卜素的装置，如图所示。请回答有关问题：
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(1)从装置上看，A装置多了________、连接管、_______________________________；B装置增加了________。
(2)A装置中提取物最后存在于____________中，B装置提取物存在于________中。
(3)两个装置的差别是提取的方法不同，归根到底是由于提取物的分子结构和理化性质不同。A装置中的提取物一般具有________，B装置中提取物在石油醚等有机溶剂中有较高的________。
(4)B装置在加热瓶口安装回流冷凝装置的作用是_________________________________________________________。
解析：(1)从图中比较可看出A装置多了温度计、连接管和接收瓶，B装置多了水浴锅。(2)A装置是蒸馏装置，提取物随水蒸气蒸发后由于冷凝管的冷凝作用最后进入接收瓶，而B装置是萃取装置，提取物最终溶解在烧瓶内的有机溶剂中。(3)A装置中的提取物必须具有挥发性才能随水蒸气进入接收瓶，B装置中的提取物只有在有机溶剂中有高溶解度才能被萃取出来。(4)回流冷凝装置的作用是防止加热时有机溶剂挥发。
答案：(1)温度计 接收瓶(锥形瓶) 水浴锅 (2)接收瓶(锥形瓶) 烧瓶 (3)挥发性 溶解度 (4)防止加热时有机溶剂挥发
13．阅读下列材料，完成相关问题。
从胡萝卜中提取出的橘黄色物质，包括多种结构类似物，统称为胡萝卜素。胡萝卜素通常是橘黄色结晶，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，它的化学分子式中包含多个碳碳双键，根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β胡萝卜素是其中最主要的成分。β胡萝卜素具有非常重要的作用：①可作为优良的食用保健品；②可作为禽畜饲料添加剂；③可作为营养和着色两用的食品添加剂等。因此胡萝卜素的提取及鉴定引起人们很大的兴趣。(1)提取胡萝卜素的实验流程是________→________→萃取→过滤→浓缩。
(2)萃取的效率主要取决于__________________________。
(3)如图为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，请据图回答下列问题：
①胡萝卜素粗品鉴定的方法名称是________________________________________。
②图中b的名称是______。a的作用是____________________________________。
③e为____________，对于e实验时应注意____________________________。
④f为__________，常用________。如果f没及e会导致________________________________________________________________________。
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解析：(1)提取胡萝卜素的步骤是粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。(2)萃取的效率与萃取剂和原料有密切的关系，主要取决于萃取剂的性质和使用量，其次还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。(3)对胡萝卜素提取的粗品进行鉴定采用纸层析法，其原理是滤纸对各有机成分的吸附力不同而导致其随层析液在滤纸上的运动速度不同，从而使各成分分开。因层析液易挥发，故应在色谱容器上方用玻璃盖盖严。在进行点样时，应注意点样要快速细致，并保持滤纸干燥。层析液的深度不得超过样品原点，否则点样处的胡萝卜素会溶于层析液中，使实验失败。
答案：(1)粉碎 干燥 (2)萃取剂的性质和使用量
(3)①纸层析法 ②色谱容器 防止层析液挥发 ③样品原点 点样应该快速细致并保持滤纸干燥 ④溶剂(层析液) 石油醚 胡萝卜素溶解在层析液中，使实验失败
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