浙理综合实验柑橘皮化学成分分析

1、综合化学实验报告柑橘皮化学成分分析13应用化学1班2012年5月1418日 柑橘皮化学成分分析一、 实验背景及设计思路柑橘种类很多，广植于我国长江以南各省，橘与橙的异名也称为柑，柑橘的皮色由红到黄深浅不一，内面为白色，油性大，香气浓郁。皮中含有萜类化合物，以胡萝卜素为主体。可提取出作为天然食品添加剂。除此之外，还含有大量对人体有益的芳香油，麝香草酚等有机物。柑橘皮是柑橘果实加工后余留的最大比例副产品，其内含丰富的生理活性成分以及磷、钙、铁、锌等微量元素。其所含营养成分除氨基酸外，其余均高于果肉，尤其是富含具有一定生理活性成分如维生素C、类黄酮、类胡萝卜素等物质，使柑橘皮及其提取物具有多重生理功

2、效。它具有理气健脾，祛湿化痰的功用。可治疗胸腔胀满，食少吐泻，咳嗽痰多等症。既有要用价值，又有营养价值。设计思路如下图：掌握紫外光谱法测定类黄酮含量掌握气相色谱法分离定量香精油掌握溶剂回流法提取类黄酮掌握水蒸气蒸馏法提取香精油掌握液相色谱法定量类胡萝卜素掌握溶剂超声提取类胡萝卜素有效成分提取有效成分分析掌握原子吸收测定金属离子含量掌握溶剂浸渍法提取维C和微量元素掌握碘量法测定维C含量二、实验目的1掌握水溶剂浸渍法提取维生素C和微量元素。2掌握碘量法滴定维生素C的方法3掌握醇类回流法提取类黄酮成分。4掌握水蒸气蒸馏提取香精油成分。5. 掌握原子吸收光谱测定金属离子。6掌握紫外光谱法测定类黄酮含量

3、。7掌握建立GC混合物分离的色谱条件，并以外标法测定相关物质的含量。三、实验原理1、柑橘皮有效成分的提取从天然产物中提取化学成分，常用的方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法及升华法。（1）、溶剂提取法:溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂，一种好的溶剂应对所提成分有较大的溶解度，而对共存杂质的溶解度很小。良好溶剂的选择应遵循“相似相溶”的经验规律。一般说来，只要溶剂的极性与化学成分的极性相似，化学成分就易被溶解。按照溶剂极性大小顺序以及溶解性能不同，可将其分为水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂三类： 水是强极性溶剂，对药材组织的穿透力大，中药中某些亲水性成分如糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、有机酸盐、生物碱

4、盐、大多数苷类、无机盐等，都可以水为提取溶剂。柑橘皮中维C和微量元素由于其很好的水溶性，故用水作溶剂提取。亲水性有机溶剂是指甲醇、乙醇、丙酮等极性较大且能与水相互混溶的有机溶剂，其中乙醇最为常用。 柑橘皮中的类黄酮物质在醇中有很好的溶解性，可用乙醇回流的方法提取。亲脂性有机溶剂如石油醚、苯、乙醚、氯仿、醋酸乙酯等，此类溶剂的特点是极性小，与水不能混溶，具较强的选择性，只能提取亲脂性成分，如挥发油、油脂、叶绿素、树脂、某些游离生物碱及一些苷元等。 柑橘皮中的类胡萝卜素属于亲脂性成分，可通过丙酮-乙醚溶液通过超声提取的方法提取得到。溶剂的选择要综合考虑溶剂的极性、被提取成分及共存的其他成分的性质三

5、方面的因素来决定，同时还应兼顾考虑溶剂是否使用安全、价廉易得、浓缩方便等特点。（2）、 水蒸气蒸馏:水蒸气蒸馏是用来分离和提纯液态或固态有机化合物的一种方法，常用于下列几种情况：某些沸点高的有机化合物，在常压下蒸馏虽可与副产品分离，但易被破坏；混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发性杂质，采用蒸馏、萃取等方法都难于分离；从较多固体反应物中分离出被吸附的液体。使用水蒸气蒸馏这种分离方法是有条件限制的，被提纯物质必须具备以下几个条件：不溶或难溶于水；与沸水长时间共存而不发生化学反应；在100左右必须具有一定的蒸气压（一般不小于1.33 kPa）柑橘香精油由柠檬烯,beta-蒎烯等纯碳氢烯烃和高级醇类,

6、醛类,酮类,酯类组成的含氧化合物组成。这些成分不溶于水,沸点较高,易被空气中的氧气氧化。因此常用水蒸气蒸馏提取。水蒸气蒸馏装置示意图2、维生素C的测定原理维生素C是可溶于水的无色结晶，是一种分子结构最简单的维生素。维生素C有防治坏血病的功能，所以在医药上常把它叫做抗坏血酸。维生素C在水溶液中易被氧化，在碱性条件下易分解，维生素C具有较强的还原性，在酸性条件下，可用碘量法标定，在测定时加入2%盐酸，以减少维生素C的副反应。其结构如下所示：滴定法是维生素C含量测定最主要的方法，滴定法主要有2，6一二氯靛酚滴定法和碘量法。染料2,6二氯靛酚的颜色反应表现两种特性：一是取决于其氧化还原状态，氧化态为深

7、蓝色，还原态变为无色；二是受其介质的酸度影响,在碱性溶液中呈深蓝色，在酸性介质中呈浅红色。用蓝色的碱性染料标准溶液，对含维生素C的酸性浸出液进行氧化还原滴定，染料被还原为无色,当到达滴定终点时，多余的染料在酸性介质中则表现为浅红色，由染料用量计算样品中还原型抗坏血酸的含量。碘量法是氧化还原滴定中，应用比较广泛的一种方法。这是因为电对I2-I-的标准电位既不高，也不低，碘可做为氧化剂而被中强的还原剂（如Sn，H2S）等所还原；碘离子也可做为还原剂而被中强的或强的氧化剂（如H2SO4,IO,Cr2O7,MnO4等）所氧化。本实验兼顾考虑溶剂的价廉易得，配制方便考虑，选择采用碘量法测定维生素C的含量

8、。具体反应原理如下：(1)维生素C与碘的反应式：总反应式为：故可以有效地利用碘测定维生素C的含量。(2)碘溶液的标定：Na2S2O3溶液与溶液反应，反应式如下：故可测出溶液中I2的含量。(3)硫代硫酸钠溶液的标定：以KIO3为基准物质，在酸性条件下，与过量的KI溶液反应，使生成的I2与S2O32 -反应，反应式如下：故可标定出S2O32 的含量，从而计算出维生素C的含量。4、紫外光谱测定黄酮类化合物黄酮类化合物是一类具有C6一C3一C6 结构的酚类化合物的总称，目前已从柑橘中鉴定出来的黄酮类化合物有6O余种，最常见的为橙皮苷、柚皮苷、新橙皮苷、柚皮素芸香苷等二氢黄酮类。橙皮苷是目前柑橘属黄酮中

9、最主要的研究对象，橙皮苷（又称陈皮苷或桔皮苷）为二氢黄酮苷类化合物，是橙皮素与葡萄糖和鼠李糖结合形成的苷类。通过对工作液的波长扫描，可确定其最大吸收波长，通过橙皮苷对照品的系列溶液得到工作曲线后，进行样品中橙皮苷含量的测定。乙醇回流提取橙皮苷装置5、气相色谱测定香精油柑橘皮中含有多种香精油，其中含量最大的4种香精油分别是：柠檬烯，beta-蒎烯，芳樟醇，乙酸芳樟醇。这四种成分沸点不高，受热基本稳定，可用GC进行含量测定。成 分结 构沸 点柠檬烯175177Beta-蒎烯155156芳樟醇193194 上述三种成分的标准品可在GC-FID上得到有效分离和检测，可通过外标法对被测溶液中的上述四种成

10、分进行定量计算。四、实验仪器与试剂仪器：滴定管（酸式、碱式）、移液管、碘量瓶、烧瓶、冷凝管、容量瓶、锥形瓶、铜壶、布氏漏斗、抽滤瓶、圆底烧瓶、研钵、循环水式多用真空泵、SpectAA220原子吸收光度计、UV-2501PC型紫外-可见分光光度计、气相色谱仪GC-2014C（柱子型号为RTXO-5，30m长，直径0.25mm，膜厚0.25m）等试剂：橘皮、乙醇（95%）、氯仿、碘酸钾、硫代硫酸钠、盐酸（2%）、硫酸（3M）、1426mg/L Zn2+离子储备液、4.76mg/mL橙皮苷标准液等五、实验步骤1、维生素C含量的滴定：（1）、维C的提取：称取50g新鲜橘皮，剪成细条，加入50ml 2%

11、的HCl溶液，盖上表面皿，静置浸泡0.5个小时，将滤液倒出再加入50mlHCl溶液，浸泡0.5个小时，重复三次后合并滤液，抽滤得维C提取液，将提取液定容至250ml，用于维C及微量元素含量的测定；（2）、配制KIO3标准溶液：用差量法称取KIO3基准物质0.0898g。加水溶解，在250mL容量瓶中定容备用。（3）、粗配0.01M的硫代硫酸钠溶液：称取0.62g左右的硫代硫酸钠，用蒸馏水溶解于小烧杯中，然后稀释至250ml，转移至棕色试剂瓶内保存、备用；（4）、粗配0.01M的碘溶液：称取0.65g左右的碘于研砵中，加入两勺碘化钾，研细后加水溶解，然后抽滤、转移，加水稀释至250ml，存于棕色

12、试剂瓶内，备用；（5）、硫代硫酸钠溶液的标定：用水冲洗碱式滴定管，再用少量硫代硫酸钠溶液润洗，然后加入硫代硫酸钠至0刻度以上，排气；用移液管移取KIO3标准溶液25.00mL，加入3mL 3M的硫酸、10mL 10%碘化钾溶液，用硫代硫酸钠滴定该碘酸钾溶液至浅黄色，加入2mL淀粉指示剂，滴定至无色；重复三次上述操作并记录数据；（6）、碘溶液的滴定:用移液管移取10.00mL碘溶液到碘量瓶中，用硫代硫酸钠滴定至浅黄色，加入2mL淀粉指示剂，滴定至无色；重复三次上述操作并记录数据；（7）、维C的滴定:用移液管准确取出10.00mL维C提取液于小烧杯中保存，将剩余的溶液转移至锥形瓶，加入2mL淀粉指

13、示剂，用碘溶液滴定至出现蓝色沉淀，记录数据。3、橙皮苷的提取和含量测定（1）、橙皮苷的提取：称取20g新鲜橘皮。剪成细丝，装入250mL圆底烧瓶中，加入80mL乙醇，加热回流1.5h，待其冷却后，抽滤，转移至100mL容量瓶中并用乙醇定容备用。（2）、标准溶液及样品的配制：用移液管移取5.00mL 4.76mg/mL橙皮苷标准液至50mL的容量瓶中，稀释定容后，分别移取0.50、1.00、1.50、2.00、2.50上述溶液至编号为1-5的50mL容量瓶中，稀释定容后待用。用移液管准确移取0.25mL样品于50ml容量瓶中，用乙醇定容。（3）、将紫外-分光光度计开机预热、设置，将参比液放入比色

14、皿中，调零。设定模式为光谱模式。自检，波长范围为200800nm，扫描速度为快。基线校准。打开样品室盖，对移取编号为3的那瓶溶液进行测定，确定最大吸收波长为283nm，之后按浓度由低到高的顺序，依次测定五个标准品的吸光度并记录数据，最后测定样品的吸光度并记录。4香精油的提取和分析（1）、香精油的提取：称取30.0g橙皮于500mL烧瓶中，加入100mL蒸馏水，用水蒸气蒸馏1.5小时。将馏出液收集于锥形瓶中。转移入分液漏斗中，先用30mL氯仿萃取，分离出有机相，再用20mL氯仿萃取馏出液，取得有机层。合并有机层。加入少量Na2SO4脱水，用漏斗过滤。用氯仿稀释定容到50mL容量瓶中。密封保存。（

15、2）、气相色谱测定香精油的含量：先进行色谱条件优化选出最优条件在进行样品及标准液的测定，优化条件为：柱温：60保留1min，以10/min的速度升到230，保留0min；柱温：60保留1min，以20/min的速度升到230，保留0min；柱温：恒温150保留1min；优化完成后，选择最好条件进行样品的测定，并记录数据。六、实验数据与分析1、数据处理（1）、维生素C含量分析及讨论碘溶液滴定Vc所用体积35.76ml，经计算：VC浓度：1.02E-03 m（维C）=C*V*M=1.03E-06 *0.18*176.13=0.0323g样品中维C含量为：T=m（维C）/m（样品）=0.0323*1

16、000/50=0.646(mg/g橘皮)（2）橙皮苷的提取和含量测定：下为3号标样与待测样稀释200倍后的紫外吸收光谱其最大波长均为284.60nm在最大波长下测量标样与待测样稀释200倍后的吸光度序号样品浓度C(mg/mL)A10.0050.192220.0100.306930.0150.431740.0200.535450.0250.6543稀释200倍后待测样A=0.1925由上图，拟合直线方程为：A=23.054C+0.0783，则浓度C=（A-0.0783）/23.054所以样品中橙皮苷的含量为：C=（0.1925-0.0783）/23.054=0.004954（mg/ml）故T=C

17、*V/m(样品)= 0.004954*200*1000/10=99.08 （mg/g橘皮）（3）香精油的提取和含量的测定气象色谱条件GC(FID)进样口：220 度柱温：60180 度,20度/min检测口:280度-蒎烯 0.3576mg/mL柠檬烯 0.2898mg/mL芳樟醇0.3280mg/mL样品完全分离，且分离效果较好由柠檬烯、-蒎烯、芳樟醇的沸点与极性可知，出峰顺序为：-蒎烯 柠檬烯 芳樟醇。下面为-蒎烯，柠檬烯，芳樟醇标样的GC-FID谱图提取的精油的GC-FID谱图成分-蒎烯柠檬烯芳樟醇保留时间（s）4.0984.4654.965标准样峰面积2517715.250199565

18、7.2501635846.750标准样浓度（mg/mL）0.3576 0.2898 0.3280 样品峰面积237650.2036274042.000166465.531样品浓度（mg/mL）0.033750.91110.03338橘皮中样品含量（mg/g橘皮）0.033750.91110.03338样品浓度=标准样浓度/标准样峰面积*样品浓度橘皮中样品含量=样品浓度*50(mL)/50(g)2、结果（1） 橘皮中橙皮苷含量为0.004954*200*1000/10=99.08 （mg/g橘皮）（2） 样品中维C含量为0.0323*1000/50=0.646(mg/g橘皮)（3） 橘皮中-蒎烯

19、含量为0.03375mg（-蒎烯）/g(橘皮)（4） 橘皮中柠檬烯的含量为0.9111mg（柠檬烯）/g（橘皮）（5） 橘皮中芳樟醇的含量为0.03338mg（芳樟醇）/g(橘皮)八、讨论与分析（1）维生素C含量的滴定：由Na2S2O3浓度测定的相对平均偏差可见，其滴定实验结果精密度较高；由I2的测定结果及相对平均偏差可见，三次滴定结果相对于Na2S2O3浓度测定时偏大，原因可能由于终点判断不准确、读数不够精准等；提取维C过程中，因为是一次性实验，对实验结果有着不可忽略的误差影响，I2浓度测定以及Na2S2O3浓度测定的准确与否也会对实验结果产生影响。测定中用的是碘量法，该方法简单方便，但是碘

20、易挥发，见光分解。在配置碘溶液时，加入了KI，结合成I3-以防止其挥发，分解。滴定时要控制好滴定速度，多摇动。快达到终点时。滴定速度一定要慢。判断变色点要半分钟内不褪色。（3）橙皮苷的提取和含量测定：由工作曲线可见，样品的吸光度值并在所作曲线的线性浓度范围内，实验结果具有一定的代表性；测完标准液转为测样品时，必须将比色皿冲洗干净，否则，高浓度的标准液会对较低浓度的样品溶液产生影响。乙醇回流时，蒸气上升不能超过三个球；（4）香精油的提取和分析：水蒸气蒸馏时，馏出液的速度不能太快，否则馏出液中有效成分含量很少，得到的谱图峰不明显，给后面的分析带来困难；加大鲜橘皮的用量、减慢馏出液滴下速度可有效增加

21、有效峰的强度；影响香精油产量的主要因素有：柑橘皮的粉碎程度、水蒸气速率、溶液挥发以及萃取过程中的损失等。因此在实验过程中可适当加大橘皮的粉碎程度，更有利于香精油被蒸出；加快水蒸气的通入量，增大香精油被提取的动力，但通气量也不宜过大，以免蒸出过多的水，为进一步萃取带来不便，进而影响产率。（5）在配制Na2S2O3溶液时，要用煮沸后冷却的蒸馏水，这是因为水中含有氧气、二氧化 碳和细菌他们会发生反应，反应过程如下：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+等也能促进Na2S2O3溶液分解。 因此，配制Na2S2O3溶液时，需要用新煮沸(为了除去CO2和杀死细菌)并冷却了的纯水，加入少量Na2CO3，使溶液呈弱碱性，以抑制细菌生长。而Na2S2O3溶液不宜加热，因为加热时会加速空气中的氧气氧化Na2S2O3。（6）黄酮类化合物的提取主要根据溶解性及酸性进行。提取黄酮类化合物的方法主要有以下几种：a.溶剂萃取法:利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同，选用不同极性的溶剂进行萃取可达到精制纯化的目的。常用的提取方法是用醇提取，因为黄酮苷及游离黄酮均能溶于醇.也可以用沸水来提取，因为苷在水中有一定的溶解度，加热可增加溶解度，提

23、取液经浓缩后，采用适当方法迸一步分离。b.碱提取酸沉法:黄酮苷类虽有一定极性，可溶于水，但却难溶于酸性水，易溶于碱性水，故可用碱性水提取，再在提取液中加入酸，黄酮苷类即可沉淀析出，此方法简便易行。在用碱水时，碱的浓度不宜过高以免在强碱下破坏黄酮母核。在用酸性水时，酸性也不宣过高，以免生成蝉盐，使析出的黄酮类化合物又重新溶解，降低产品收率。工艺流程：橘皮残渣碱溶水浴加热过滤调PH冷却抽滤洗涤干燥产品近年来，超声提取的研究在提取生物活性物质中取得较大的进展。超声波为频率高于2万赫兹以上的有弹性的机械振荡。超声提取技术的应用原理是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。该技术具有提取时间短、产率高、无需加热、低温提取，有利于有效成分