实验三-用微波萃取.ppt

1、实验三 用微波萃取和大网格树脂吸附法提取茶多酚,1.茶多酚药效 茶多酚是茶叶的主要成分，近年来研究表明，它具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等作用。 2.茶多酚物质构成及理化性质 茶多酚简称TP(teapolyphend),是一类多酚类化学物质，由30多种酚类物质组成，按照化学结构的不同，可以分为4大类：儿茶素类（catechins）、黄烷酮类（flavanones）、酚酸类（phenolic acids）和花色苷及其苷类（glycosids and their aglycons of plant pigments）。其中儿茶素是茶多酚的主体，约占茶多酚总量的70。儿茶素的结构至少包括有3个环节

2、，是2-苯基苯并吡喃的衍生物。,茶叶中提取的儿茶素类一般有以下几种化合物：儿茶素（又名catechin,C），表儿茶素（又名epicatechin,EC），没食子儿茶素（又名gallocatechin,GC），表没食子儿茶素（又名epigallocatechin,EGC），儿茶素没食子酸酯（catechin-3-gallate,CG），表儿茶素没食子酸酯（epicatechin-3-gallate,ECG）,没食子儿茶素没食子酸酯（gallocatechin-3-gallate,GCG）,表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate,EGCG）。其中以表没食子

3、儿茶素没食子酸酯含量最高，占儿茶素的百分之五十左右。图3.6.1为含量较多的几种儿茶素类化合物的结构式。,茶多酚为淡黄至褐色略带茶香的水溶液、灰白色粉状固体或结晶，味涩。易溶于水、乙醇、乙酸乙酯，微溶于油脂。对热、酸较稳定，160油脂中30min仅降解20.PH2-7稳定，PH8，和光照下易氧化聚合。遇铁变绿黑色络合物。略有吸潮性，水溶液的PH在3-4之间，碱性条件下易氧化褐变。具有优越的抗氧化能力。在油脂、食品、医药、化妆品及饮料等领域具有广泛的应用前景。,茶叶多酚结构式,分子式C15H14O6 分子量290.27 别名（）儿茶素;儿茶素 分子结构式,分子式C22H18O 分子量442.37

4、 表儿茶素没食子酸酯,3.茶多酚提取工艺 依据茶多酚的理化性质和对产品纯度的要求，本实验先采用微波萃取将茶多酚从茶叶中萃取出来，得到的粗提物再用大网格吸附树脂提纯，具体工艺流程如下:茶叶粉碎微波萃取过滤树脂吸附洗脱浓缩干燥成品。,一微波萃取和常规萃取提取茶多酚的工艺比较,1 实验目的和要求 1.1，通过茶多酚的提取，了解微波萃取的原理和方法。 1.2，将茶多酚用微波萃取和普通萃取两种方法进行试验比较，评述微波萃取的优缺点。 2，实验原理 微波萃取是利用微波技术与传统的萃取技术相结合产生的一种高效的新分离技术。 微波萃取的机制包括两个方面：（1）微波辐射过程中，高频电磁波（300MHZ-300

5、000MHZ的频率）穿透萃取介质，由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，则细胞破裂，细胞内有效成分被释放并被萃取介质溶解。,微波萃取具有萃取速度快、效率高、纯度高、能耗低、操作费用少、污染小、符合环境保护等优点。目前已用于食品、中草药、香料、化妆品、茶饮料、调味料、果胶、高粘度壳聚糖等行业，并已列为我国21世纪食品加工和中药制药现代化推广技术之一。 本实验采用的微波萃取设备属于开罐式聚焦微波萃取，在常压下萃取，它主要由微波辐射系统、圆底（或平底）烧瓶和冷凝管等部件组成。首先将物料和萃取溶剂放入微波萃取设备配套的圆（平）底烧瓶内，装好冷凝管，使汽化的溶剂冷凝

6、后回流。设定微波萃取的阶段、微波功率和时间，管好微波萃取器炉门，即可开始萃取。,徽波萃取方法的原理和特点(principle and charactric of MAE) 根据物质与微波作用的特点，可把物质大致分为吸收徽波、反射徽波和透过微波三种物质。吸收微波的物质是可以把微波转化为热能的物质，如水、乙醉、酸、碱和盐类，这些物质吸收微波后，使自身温度升高，并使共存的其他物质一起受热;透过微波的物质是很少吸收微波能的物质，通常是一些非极性物质，如烷烃、聚乙烯等，微波穿过这些物质时，其能量几乎没有损失;反射微波的物质是金属类物质，微波接触到这些物质时发生反射，根据一定的几何形状，这些物质可把微波传

7、输、聚焦或限制在一定的范围内。微波萃取的高效性主要来自于以下三个方面:1.微波与被分离物质的直接作用。由于微波具有穿透能力，因而可以直接与样品中有关物质分子或分子中的某个基团作用，被微波作用的分子或基团，很快与整个样品基体或其大分子上的周围环境分离开，从而使分离速度加快并提高萃取率。这种微波与被分离物质的特殊作用，可以称为微波的激活作用。2.微波萃取使用极性溶剂比用非极性溶剂更有利，因为极性溶剂吸收微波能，从而提高溶剂的活性，使溶剂和样品间的相互作用更有效。3。应用密闭容器，使微波萃取可在比溶剂沸点高得多的温度下进行，从而显著地提离微波萃取的速率。由于在高的温度和压力下化学反应速率比在低温和常

8、压下高得多，因此，密闭容器带来的高温非常明显地提高了微波萃取的萃取率并减少了制样所需的时间。但是需要指出，错误的操作或不适宜的操作条件容易造成爆炸，使用微波萃取要注意安全。,3.实验器材与试剂 （一）器材 超声微波协同萃取仪（CW-2000型，图3.6.3）,包括配套的圆（平）底烧瓶和冷凝管等；电子台秤，水喷射式真空泵，布氏漏斗，抽滤瓶，研钵，烧杯和量筒等。,烧杯,量筒,微波提取器,微波提取器,研钵,布氏漏斗,电子天平,水喷射式真空泵,冷凝管,超声波与微博提取,抽滤瓶,（二）试剂 茶叶、纯净水等 四、操作方法 （一） 材料准备 称取一定量的茶叶，用研钵粉碎，备用。,1.微波萃取法不同微波功率对

9、萃取率的影响,1.1. 称取五克左右粉碎后的茶叶末，放入微波萃取烧瓶内，加入100毫升水，然后把密封垫圈插入烧瓶口，烧瓶外面以及烧瓶底部的换能器要用干布擦干，垂直放在炉腔中的定位孔上，把印有字的这一面对着炉门，直到听到“咔嚓”声，然后把冷凝管从仪器顶部的中央孔插入，与烧瓶口连接好（注意必须通过密封垫圈与烧瓶口紧密连接），关紧炉门，即可进行下步操作。 1.2.打开微波萃取仪的电源开关，按设置键，并用数字键设定萃取条件。本实验分别设定两种不同的微波功率条件进行萃取，比较其萃取效果：,（1）微波功率500W： 萃取阶段1设定微波功率500W，时间45s。 萃取阶段2微波功率0W,时间10s。 萃取阶

10、段3微波功率500W，时间5 s。 萃取阶段4微波功率0W，时间10s。 萃取阶段5微波功率500W，时间5 s。 （2）微波功率200W：将萃取阶段1、3、5的微波功率改为200W，其余相同。 3.按启动键，即开始微波萃取。若中途需要检查烧瓶内的情况，必须要先按暂停键方可打开炉门，以免微波泄漏对人体造成伤害，观察结束后关上炉门按启动键就可以继续萃取了。,（2）微波优点 微波所产生的电磁波加速了被萃取组分向萃取溶剂界面的扩散速率。例如用水做溶剂时在微波场下，水分子（极性分子）高速转动成为激发态（或水分子汽化），处于一种高能量不稳定状态，本身会释放能量回到基态，而所释放的能量传递给被萃取物质分子

11、，使热运动的速度加快，从而缩短了由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，使萃取速率大大提高。与传统的固-液萃取方法（如索氏萃取、搅拌萃取等）相比，微波萃取降低了萃取温度，被萃取组分不易破坏或降解，保证了萃取液的质量。,4.萃取结束后一定要先按确定键，冷却设备，冷却结束后，再按关闭键。打开炉门，用戴手套的左手按住烧瓶（因为这时烧瓶的温度较高），用右手轻轻地左右转动冷凝管，将其完全脱离并取出，然后才可拿出烧瓶。用湿抹布（先湿水然后绞干），在换能器的周围一圈擦一遍，把静电放掉。 5.将萃取后的固液混合物倒入放有滤纸的布氏漏斗里，开真空泵抽滤，收集滤液，弃去固体残渣。,6、用量筒量滤液体积，并用下述实验的

12、分析方法测定茶多酚含量。按下式计算茶多酚的提取收率：茶多酚提取收率=Vm100 （3-6-1） 式中：茶多酚含量（ml） V滤液的体积（ml） M萃取时所用的茶叶总质量（）,7、萃取结束后，用清洁剂和少量的水倒入烧瓶内，用软刷刷洗，并用水洗净。烧瓶底部的换能器尽量不要碰到水，万一碰到水，就要用干布擦干，在通风处晾干。 （三）普通热水萃取 1、称取同样5g粉碎后的茶叶末，加入100ml的水，放入烧瓶内，80水浴加热浸取，立即计时，按下列时间间隔取样分析茶多酚含量：1、3、5、7、10、15、20、30、40min。每次取样2-3ml，用小三角漏斗过滤后，分别测定滤液中茶多酚含量（mg/ml）,总

13、共萃取40min结束。以茶多酚含量为纵坐标，时间为横坐标，画出茶多酚的萃取曲线。曲线基本达水平的时间作为最适萃取时间。 2、根据上述所求得的最适萃取时间，在相同条件下，再进行一次萃取，但中间不取样。将萃取后的固液混合物抽滤，除去固体残渣。然后量滤液体积，并测定滤液中茶多酚含量，按上述公式计算萃取收率。,五、思考题 （一）预习 1、说明茶多酚的溶解性能以及对热和PH的稳定性。 2、简述微波萃取技术的基本原理。 3、简述微波萃取的基本操作过程和注意事项。 （二）实验结果和讨论 1、分别计算出不同微波功率下的萃取收率。比较其萃取效果的差异。说明哪一种微波功率效果好。 2、根据分析的结果，作出热水萃取

14、中萃取时间对茶多酚含量的曲线图，确定适宜的萃取时间。 3、求在上述操作条件和最适萃取时间下，用热水萃取的萃取收率。 4、根据萃取收率，比较微波萃取和常规热水萃取效果的差异。, 大网络树脂吸附法精制茶多酚,一.实验目的和要求 了解大网络吸附树脂的结构特点和吸附机制。 掌握大网络吸附树脂分离提纯茶多酚的操作方法。 二实验原理 大网络吸附树脂在合成过程中没有引入离子交换功能团，只有多孔的骨架，简称大网络吸附树脂，又称大孔吸附剂或吸附树脂。 大网络吸附树脂是一种非离子型共聚物。它能够借助范德华分子引力从溶液中吸附各种有机物质。吸附树脂的吸附能力与树脂的化学结构和物理性质及溶液的性质有关。由于树脂的化学

15、结构不同，可分为非极性、中等极性和极性三大类。根据类似物容易吸附类似物的原则，一般非极性吸附剂适宜从极性溶液（如水）中吸附非极性物质。相反，极性吸附剂适宜从非极性溶液中吸附极性物质。而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都有媳妇能力。 非极性吸附剂从极性溶液中吸附时，溶质分子的憎水性部分先被吸附，亲水性部分在水相中定向排列。相反，中等极性吸附剂从非极性溶液中吸附时，溶质分子以亲水性部分吸着在吸附剂上：而当它从极性溶液中吸附时，则可同时吸附溶质分子的极性和非极性部分。,三.实验器材与试剂 器材 层析柱，恒流泵，旋转式真空蒸发器，试管，烧杯和量筒等。 试剂 HZ818树脂（华东理工大学华震科技有限公司

16、），乙醇等。,HZ818树脂,层析柱,恒流泵,旋转式真空蒸发器,四.操作方法 1.树脂的预处理和再生 新树脂孔内含有合成树脂时残留的致孔剂等杂质，故应预处理除去。首先在烧杯中用95%乙醇（或丙酮）浸泡树脂，倾去上浮的杂质，然后湿法装柱：在柱内加入约柱体积1/4的乙醇，将树脂小心沿管壁倒入柱中，注意补能产生气泡。旋紧顶盖，通入乙醇，控制流速每分钟为树脂床层体积的1/25，洗至流出液与纯净水混合不发混（澄清）为止。再用纯净水洗至流出液无乙醇味即可，最后用水浸泡备用。 用过的树脂应再生后继续使用，方法为用95%的乙醇洗树脂柱，直至流出液变为无色，再用水洗至无醇味后即可再度使用。树脂经反复使用后，颜色

17、变深，吸附效果下降，用1mol/LNaOH浸泡12小时后，用水洗至中性即可（或者直接用碱性乙醇洗涤）。,2、吸附 用量筒量取15ml树脂湿法装柱（具体方法与第二篇实验九动态法测定总交换容量相同），通入水平衡柱，结束后，将柱内液面控制至树脂面上。量取一定量微波萃取后的滤液于料液烧杯内。开始吸附前，在树脂柱顶端加入少量滤液，吸附过程中应保持一小段液柱，防止流干。旋紧顶盖，用恒流泵通入烧杯中的滤液吸附柱上柱，控制流速每分钟为树脂床层体积的130-125,流出液用量筒收集并不断取样分析，直至流出液中茶多酚含量与进口料液基本相等，说明树脂已达到饱和，即可停止吸附。通完料液后，再通入约2倍床层体积的去离子

18、水洗涤树脂，流速相同，流出液收集在同一只量筒中。最后，量流出液的总体积，混合均匀，分析茶多酚含量。同时，确定通入柱的料液体积。按下式求树脂的吸附容量： 吸附容量（gml树脂）=（U1V1- U2V2）V (3-6-2) 式中：V1和U1分别为通入柱的滤液体积（ml）和茶多酚含量（gml） V2和U2分别为流出合并液的体积（ml）和茶多酚含量（gml） V柱中树脂的体积（ml）,3、洗脱 (1)通入5%乙醇洗涤树脂，除去杂质（如咖啡因等），用量为树脂床层体积的2-3倍，流速同上。流出液弃去。 （2）用70%乙醇洗脱茶多酚，流速控制在每分钟为树脂床层体积的1/50，用量约为树脂床层体积的5倍，收集

19、此部分洗脱液。量体积并取样分析茶多酚含量。根据吸附容量计算洗脱收率： 洗脱收率=U3V3/(吸附容量（g/ml）V)100% (3-6-3) 式中：V3和U3分别为洗脱液的体积（ml）和茶多酚含量（m/ml） 4、浓缩 将乙醇洗脱液放入旋转式真空蒸发器，真空度0.095MPa，水浴温度65，乙醇蒸完为止。,5、干燥 把浓缩液倒入预先已称量过的表面皿中，45干燥箱中烘干（或置于真空干燥箱烘干），得茶多酚干品。称取茶多酚干品的质量。 6、分析干品中茶多酚的含量（mg/mg） 在小烧杯中精确称取25mg左右的干成品（精确至0.0001g）,加蒸馏水溶解，并移入至24ml容量瓶中定容，摇匀，配置成一定

20、浓度的样品液。然后，按实验的分析方法求得配制液的浓度，再换算成质量分数（mg/mg）。,五、思考题 1.预习 简述大格网吸附树脂的吸附机制。为什么用乙醇可以洗脱茶多酚？ 2.实验结果和讨论 2.1、求树脂的吸附容量和洗脱收率。 2.2、求干成品中茶多酚的含量（mg/mg）,分析其纯度。, 酒石酸亚铁分光光度法测定茶多酚的含量,一.实验目的和要求 掌握分光光度计的使用方法及原理。 学会用酒石酸亚铁分光光度法测定茶多酚含量的具体方法。 二.实验原理 茶多酚主要成分是表儿茶素和表没食子儿茶素等。儿茶素结构中的羟基苯核上的位置既有邻苯二分基，又有连苯三分基，还有没食子酸形成的酯型结合物（对间为羟基和单

21、羟基不显色），在一定的浓度下，复合物的吸光度值与茶多酚浓度成正比，故可采用比色法测定。 利用没食子酸丙酯具有邻位酚羟基和连位酚羟基，又具有羟丙酯基的特点，能代表儿茶素多种酚类的实际情况，故可用它为标本品，在pH7.5，波长540nm，1cm比色皿条件下，与显色剂酒石酸亚铁作用，制作标准曲线。 1mg没食子酸丙酯的吸光度相当于1.5mn茶多酚的吸光度值，换算系数为1.5。,三.实验器材与试剂 器材 722分光光度计（可见光），比色皿，酸度计，烧杯，量筒和容量瓶等。 试剂 没食子酸丙酯，茶多酚纯品（含量98%），硫酸亚铁，酒石酸钾钠，磷酸氢二钠，磷酸二氢钾等。,四.操作方法 1.溶液配制：称区茶多

22、酚0.25g（纯度98%）用蒸馏水溶解后，移入250ml的容量瓶中并稀释至刻度，摇匀，配成0.98/ml的茶多酚标准溶液。 1.1没食子酸丙酯标准溶液配制 （准确称取0.2500g没食子酸丙酯，用蒸馏水溶解后，移入250ml的容量瓶中并稀释至刻度，摇匀，配成1/ml的没食子酸丙酯标准溶液。 ）酒石酸亚铁溶液的配制 准确称取0.1g硫酸亚铁（FeSO47H2O）和0.5g酒石酸钾钠（KNaC4H4O64H2O），将其混合，用蒸馏水溶解后，移入100ml的容量瓶中稀释至刻度，摇匀。 1.2pH7.5磷酸盐缓冲液的制备 磷酸氢二钠（Na2HPO42H2O）：准确称取分析纯磷酸氢二钠2.969g，用蒸馏水溶解，移入250ml的容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。该液称为A液。 磷酸二氢钾（KH2 PO4）：准确称取分析纯的磷酸二氢钾2.2695g，用蒸馏水溶解，移入至250ml的容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。该液称为B液。 取A液85m液15m