植物色素提取与色谱分离实验是大学有机化学实验常选的实验项目，目前国内教材收录的此类实验项目主要有2个：一个是以菠菜为原料进行色素提取和色谱分离，分离的植物色素是β-胡萝卜素、叶黄素、叶绿素。另一个是以干红辣椒为原料进行色素提取和分离，分离的色素是辣椒红脂肪酸酯、辣椒玉红素脂肪酸酯和β-胡萝卜素[1]。这2个实验存在一个共同的问题是所分离的色素混合物在结构特征和极性上差别较大，虽然可以获得比较理想的色谱分离结果，但从教学角度分析，并没有很好地体现出色谱在分离结构相似、性质相近的混合物方面的独特优势和特点。而且，菠菜色素的提取分离实验其前处理比较繁琐，耗时较长，还会受到教学学时的限制。本实验选择市售番茄酱为实验材料，提取分离结构更加相似的番茄红素和β-胡萝卜素同分异构体，可以获得更合适的教学时长和更好的色谱分离教学效果。

1、实验的目的和意义

关于实验目的和意义，在实际教学中需要澄清2种目的和意义：一是实验课的教学目的和意义，另一个是实验内容本身的科学研究目的和意义。明确教学目的和意义可以使学生从学习的角度明确要掌握的教学内容和要达到的学习目标；明确科学研究目的和意义可以使学生从科研的角度明确实验内容本身的科研目的和价值，进而可以培养学生的科研选题的能力，提升和激发学生对科学研究的兴趣。后者在实际的实验课教学中常常被忽略，应予以加强。

1.1 实验的教学目的和意义

学习和了解天然产物制备的一般原理和方法，掌握溶剂提取法的一般流程和基本技术；熟悉色谱分离的一般原理和技术特点，学习并掌握常规柱色谱和薄层色谱的一般原理和基本操作技术，体会色谱分离方法与经典分离方法的主要差别、技术特点和主要应用；进一步掌握和巩固加热回流、蒸馏、干燥等基本技术和方法。选择结构极为相似的同分异构体番茄色素和β-胡萝卜素作为实验内容可以使学生更好地学习和体会色谱分离方法的独特功能和技术特点，同时还可以密切有机化学与生物学、医药学、食品科学、农学的关系，提升学生的实验研究兴趣。

1.2 实验的科学研究目的和意义

叶绿素和类胡萝卜素是瓜果蔬菜藻类等具有光合作用的绿色植物中普遍存在的植物色素，这些色素的生物学功能均与光合作用有着密切的关系。此类物质之所以能够参与植物的光合作用和哺乳动物的视觉功能，均与其多共轭不饱和结构的吸光性密切相关。其中，α-、β-、γ-胡萝卜素，番茄红素，叶黄素等都具有基本相同的碳骨架，是一类由8个类异戊二烯单位组成的C40四萜类结构的化合物及其衍生物，统称为类胡萝卜素。其化学结构式如图1所示。胡萝卜素中以β-胡萝卜素含量较多，也最重要，在生物体内经氧化酶作用可形成2分子维生素A,是维生素A的前体，是人体视觉系统不可缺少的重要物质，具有重要的生理功能。这种多不饱和共轭体系，可吸收可见光并发生电子能级跃迁而产生互补色，这是植物吸收光能的重要结构基础。利用此吸光性还可对此类物质进行分光光度法分析。

图1 植物色素结构式

有研究表明，此类色素除具有植物光合作用和视觉功能以外，还具有其他作用和主要应用。Bertram等人发现β-胡萝卜素和其他类胡萝卜素可加强细胞间隙连接的交流能力，高剂量的β-胡萝卜素会减少人们对太阳的敏感度，对那些由于被太阳暴晒而引起的红细胞生成性原卟啉皮肤病有辅助治疗作用；作为饲料添加剂β-胡萝卜素可明显改善动物的“无症状”发热，促进排卵，抑制卵泡囊肿，改善胎盘的生育功能，提高产蛋率，且蛋黄颜色加深，品质提高；由于类胡萝卜素具有多不饱和共轭体系，因此具有很强的抗氧化、清除自由基、抑制脂质过氧化等生理功能，从而在临床具有降脂降压、预防心脑血管疾病、抗肿瘤、抗衰老、提高机体免疫力等医药保健的功效。番茄红素的抗氧化性，即清除单线态氧的氧化速率常数很强，是维生素E的100倍，是β-胡萝卜素的2倍；类胡萝卜素在人和哺乳动物体内不能合成，只能通过膳食摄取，故具有更高的营养价值，被誉为“植物黄金”和“21 世纪保健品新宠”,被世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)认定为A类营养素。因其兼具营养和着色双重功能，也是世界公认的集营养与着色双重作用于一体的功能性食品添加剂，被广泛应用于保健食品、医药、化妆品和饲料等领域，成为近年来研究与应用的热点[2-17]。本实验的研究目的和意义是可以为天然色素的提取、分离和制备提供常规的技术和方法。在实验教学中，可以结合选题设计将此部分内容以作业形式布置给学生，让学生结合自己的专业，通过文献资料的查阅、整理和综述，明确本实验的选题依据和特色，以培养学生的文献资料查阅和综述能力、选题设计能力，以及创新精神、科学情趣等科学素养。

2、实验原理

2.1 目标色素与植物材料的选择

2.1.1 目标色素的选择

目标色素的选择既涉及到提取条件的设计，又涉及到色谱分离条件的设计，还涉及到实验课的教学效果。因此，目标色素的选择是实验选题的首要内容。如图1所示，从植物色素的种类、结构和性质可以看出，类胡萝卜素、辣椒色素与叶绿素结构相差较大，类胡萝卜素和辣椒红素虽有相似多烯共轭体系，但结构也有很大差异，极性相差也较大。从提取条件选择分析，如果选择同时提取极性相差较大的色素，会给提取溶剂的选择带来难度。即使可以选择出满足要求的提取溶剂，由于不同植物材料中各种色素的含量不同，也未必能完全满足实验教学要求。从色谱条件的选择分析，选择极性相差较大的色素进行色谱分离，虽然可以获得很好的分离结果，但不足以体现色谱分离法对结构相似、性质相近混合物组分分离方面的独特功能和技术优势。因此，本实验选择结构相似、性质相近、互为同分异构体的番茄红素和胡萝卜素作为目标色素是比较理想的教学选择。

2.1.2 植物材料的选择

不同植物材料中各种植物色素的含量不尽相同，寻求番茄红素和胡萝卜素含量都较高的植物材料可以满足本实验的要求。经文献查阅和比对，蔬菜番茄和胡萝卜中番茄红素和胡萝卜素含量较高[3-15]。若选取番茄和胡萝卜直接进行实验，提取前需对植物进行粉碎、压榨、除水等繁琐的前处理，会增加实验课教学时长。故本实验选择市售无不利添加剂的番茄酱作为实验材料。

2.2 目标色素的性质与提取条件的选择

番茄红素(Lycopene)和胡萝卜素(Carotene)为分子式C40H56的同分异构体，相对分子质量 536.88。因其结构为共轭多烯烃萜类有机物，不含强极性基团，均属于弱极性脂溶性色素，可溶于石油醚、二氯甲烷、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和植物油等弱极性的有机溶剂，不溶或难溶于水、甲醇、乙醇、甘油等极性溶剂。其溶液的颜色会因浓度和溶剂极性的大小而发生变化，一般β-胡萝卜素稀溶液呈橙黄至黄色，浓度大时带橙色。番茄红素溶液呈红色，浓度小时颜色变淡呈橘红色或橘色。番茄红素与胡萝卜素都属于不饱和共轭多烯烃，易被氧化分解或从双键反式向顺式结构转变。在提取分离、加工处理和存放过程中，光、热、酸碱、Fe3+、Cu2+及表面活性剂等可促进这些变化[4-17]。因此，此类色素的提取、储存尽量避免长时间光照、高温加热，避免使用铁器和铜器。根据上述番茄红素和胡萝卜素的性质，以及色谱分离样品需无水等要求，提取溶剂尽量选择低沸点、毒性低、含水量少的单一溶剂比较理想。混合溶剂会增加提取的色素种类、增大实验难度，不利于学生实验。为此，本实验选择二氯甲烷作为提取溶剂加热回流提取目标色素。此外，考虑到番茄酱虽已进行了组织破碎和浓缩，但仍含有少量水分和果胶等极性成分阻隔二氯甲烷提取色素。为此，在二氯甲烷提取色素之前需用无水乙醇浸泡番茄酱以达到除水和除杂的目的。

2.3 色谱分离条件的选择

结构上番茄红素和胡萝卜素同为C40H56的同分异构体，番茄红素因两端开环多了1～2个双键，其极性略大于胡萝卜素，但相差不大，唯有色谱方法方能将2者进行有效分离，且要求色谱分离时流动相的极性要配制的相当精准才能获得理想的分离结果，否则会造成分离失败。这对学生体会色谱分离的特点、学习色谱分离的条件控制与操作十分有利。

2.3.1 柱色谱分离条件的选择

经参考文献[1,6,8]和实验探索，番茄色素的柱色谱分离的固定相可以选择层析氧化铝、硅胶等。本实验选择中性层析氧化铝，考虑到装填的均匀度和紧密度，干法装柱以200～300目较为理想，湿法装柱以100～200目较为适宜。装柱方法既可以干法装柱，也可以湿法装柱，都可获得比较好的分离效果。根据文献资料，洗脱剂可以选择的混合溶剂较多，如先用石油醚洗脱胡萝卜素，再用苯洗脱番茄红素；或选择石油醚∶乙醚或丙酮=9∶1(体积比)等。因苯有致癌毒性，乙醚、丙酮会因厂家批次不同试剂含水量不确定可能会导致流动相极性的不稳定。为此，本实验选择石油醚或石油醚∶二氯甲烷=9∶1～9∶2(体积比)作为洗脱剂先后洗脱极性小的β-胡萝卜素和极性较大的番茄红素。因该条件移植于薄层色谱，所用试剂之一又是提取溶剂，既可以达到满意的色谱分离效果，又减少了所用试剂的种类。

2.3.2 薄层色谱分离条件的选择

固定相选择硅胶G板，因分离组分颜色明显，是否添加荧光剂均可。薄层点样为提取原液、柱色谱分离得到的黄色和红色2个色带的浓缩液，若有可随行标准对照品，共计约3～5个样品，故薄层板规格选择10 cm×5 cm即可。若无标准展开缸，可选用250 mL或500 mL烧杯作为展开缸(可用塑料薄膜封口)。展开剂选择与柱色谱洗脱剂相同的石油醚∶二氯甲烷=9∶2(体积比)的混合溶剂，理由同上。

2.4 色素的鉴别与鉴定

由于叶绿素和类胡萝卜素的结构中都具有多不饱和共轭体系，这些生色团对可见光波长有强吸收，故呈现出黄色、橙红色或红色等不同的颜色，β-胡萝卜素最大吸收波长为477 nm, 番茄红素最大吸收波长为472 nm。据此，教学条件允许可用紫外可见分光光度计对色谱分离结果进行分析与鉴定。若有目标色素的标准对照品，可随行标准品点样进行薄层色谱鉴定。因本实验无标准对照品，仅根据比移值大小和斑点颜色对分离结果进行了理论推测。

3、实验材料与方法

3.1 实验材料

试剂和材料：番茄酱(亨氏番茄沙司，亨氏青岛食品有限公司)20 g, 无水乙醇，石油醚(60～90 ℃,国药集团化学试剂有限公司),二氯甲烷(国药集团化学试剂有限公司),硅胶G薄层板(10 cm×5 cm),中性层析氧化铝(200～300目)。

仪器和器材：圆底烧瓶(100 mL),球形冷凝管，短径玻璃漏斗，烧杯，量筒，移液管，具塞三角烧瓶5个(50～100 mL),圆形滤纸，脱脂棉，滴管，点样毛细管，层析柱(20～25 cm×1 cm, 具G2砂板、放液旋塞),薄层层析展开缸，蒸馏装置(或旋转蒸发仪),电热套，电热水箱等。

3.2 番茄色素的提取与色谱样品的制备

称取约15 g番茄酱于100 mL圆底烧瓶中，加15 mL无水乙醇，玻璃棒搅拌后50 ℃温水浴浸泡20 min[3]去除水分和果胶等杂质。经布氏漏斗减压过滤后滤液弃掉，滤渣转移回圆底烧瓶，加15 mL二氯甲烷，安装回流装置，球形水冷凝管冷凝，如图2。低温加热回流约10 min停止加热，冷却后减压过滤(减压过滤瓶需干燥无水),滤渣再次转移回圆底烧瓶，再次加15 mL二氯甲烷回流提取约10 min, 再行减压过滤。将2次提取的二氯甲烷滤液合并转移至干燥的三角烧瓶内，加适量无水硫酸钠干燥剂，塞紧瓶塞干燥备用。

图2 番茄色素回流提取与过滤

3.3 番茄色素的柱层析分离

3.3.1 样品制备

根据干、湿2种装柱方法采取不同的样品制备方法。

(1)干法装柱的样品制备：

将约4/5的大部分(留少量用于薄层色谱点样)干燥后的提取液加入到50 mL小烧杯中，加入约1.0 g柱层析中性氧化铝搅拌均匀，在通风橱内将烧杯置于45 ℃左右的温水浴中挥发二氯甲烷溶剂至干，使提取色素被氧化铝吸附。为防止迸溅，水温不可过高并不断搅拌。

(2)湿法装柱的样品制备：

将干燥后的二氯甲烷色素提取液用倾倒法转移至干燥的50 mL圆底烧瓶内，常压蒸馏或旋转蒸发回收二氯甲烷溶剂至干，加1.5 mL石油醚溶解色素残渣，备用。

3.3.2 装柱上样

可采取干、湿2种装柱上样方法。

(1)干法装柱上样：

将事先干燥的内径约1 cm、长约15 cm砂板层析柱垂直固定在铁架台上，经干燥的短径漏斗缓慢匀速加入中性层析氧化铝，柱床高约8～10 cm, 用洗耳球上下轻轻敲打层析柱外侧四周使氧化铝柱床填充均匀、密实、层面平整。然后将制备好的吸附有色素的氧化铝样品经干燥玻璃漏斗加入到柱床上面，洗耳球轻轻敲击柱外侧四周使上表面平整，加样完毕。

(2)湿法装柱上样：

将带有放液旋塞20 cm×1 cm砂板色谱柱垂直固定在铁架台上，关闭旋塞，向色谱柱内加石油醚约1/4高度，色谱柱下面放一洁净干燥的锥形瓶用于接收色谱柱内流出的溶剂。另取一小烧杯，内加约10 g中性层析氧化铝(200～300目)和约20 mL石油醚浸泡几分钟后用玻璃棒搅拌成悬浊状，边搅拌边将氧化铝慢慢加入色谱柱内，同时打开色谱柱下旋塞放液，边放液边分批加入氧化铝悬浮液，烧杯内残留的固体氧化铝反复用柱下流出的石油醚进行冲洗，直至全部氧化铝被加入到柱内。若加入柱内的氧化铝出现堵塞或沉降不均匀，可暂时关闭放液旋塞，用长玻璃棒在柱内上下搅动使氧化铝颗粒重新浮动起来，然后再重新放液使氧化铝沉降。氧化铝沉降完全后用洗耳球上下轻轻敲击色谱柱外侧四周使柱床松紧一致、上表面平整，氧化铝柱床高约12 cm比较合适。然后经玻璃漏斗再向柱内加少许石英砂，层高约0.5 cm左右，再次用洗耳球敲击柱外侧使石英砂层上表面平整。继续放液并观察柱上液体高度，待柱内溶剂液面刚刚渗入石英砂层时关闭放液旋塞。然后用洁净干燥的长吸管将约1.0 mL(留约0.5 mL用于薄层层析点样)湿法制样小心加到石英砂层上，缓慢打开色谱柱放液旋塞，待色素样品溶液刚好全部渗入石英砂层后立即关闭放液旋塞，加样完毕。

(3)洗脱接收

吸附柱色谱的洗脱必须按照极性由小到大的顺序进行，先用干燥的滴管沿色谱柱内壁四周小心淋入少许极性小的洗脱剂石油醚，打开色谱柱放液旋塞，先让洗脱剂将色素样品洗脱入色谱柱柱床内，再开始加入多量洗脱剂持续洗脱。注意要始终使柱床上部留有一定量的洗脱剂，不可流尽让空气进入柱床，否则进入的空气会使柱床断裂或出现空隙导致分离失败。洗脱过程中需注意观察柱上色带移动速度和分离状况。正常情况下，使用极性较小的洗脱剂洗脱，极性较小的黄色胡萝卜素因受到固定相的吸附力较小而向下移动的速度较快，而极性较大的红色番茄红素则移动速度较慢，2条色带随洗脱进程会逐渐呈分离状态。如果使用石油醚洗脱一段时间后发现所有色素样品没有呈现分离状态且整体移动速度很慢，说明石油醚洗脱剂极性偏小。此时，可适当增加洗脱剂极性，改用石油醚∶二氯甲烷=9∶1(体积比)的混合洗脱剂继续洗脱至黄色色带先行分离并逐渐下行与红色色带相分离，如图3所示。当先行的黄色色带进入色谱柱放液旋塞马上要流出色谱柱时，取另一洁净干燥的三角烧瓶撤换掉接收空白洗脱液的接收瓶，专门接收黄色色带至黄色色带完全流尽。之后，再换回先前接收空白洗脱液的接收瓶接收黄色色带之后的空白洗脱液。继续加入9∶1的混合洗脱剂洗脱后面的极性较大的红色番茄红素色带。如果红色色带在9∶1洗脱剂洗脱下下移速度不是很慢，可以将其洗脱下来，则无需改换洗脱剂。若发现红色色带在9∶1洗脱剂洗脱过程中下移速度很慢或不动，则再次适当增加洗脱剂极性，改用石油醚∶二氯甲烷=9∶2(体积比)的混合洗脱剂洗脱红色色带。待红色色带进入放液旋塞将要流出色谱柱时，再取一干燥洁净的三角烧瓶接收红色色带至完全流出。2个色带均已被先后洗脱接收后，关闭旋塞停止洗脱，柱色谱分离结束。需要注意的是胡萝卜素的黄色较浅，要仔细观察，以免漏接。流出色谱柱的红色番茄红素被溶剂稀释后颜色会变浅呈橘黄色，注意与胡萝卜素的绿黄色进行甄别，不要混接。图3为番茄色素柱色谱分离过程效果图，图4为柱色谱洗脱接收得到的红、黄组分浓缩液。

图3 番茄色素柱色谱分离

图4 柱色谱洗脱接收的色带浓缩液

3.4 番茄色素的薄层层析分离

(1)样品制备：

将柱层析分离接收的红、黄2个样品溶液在通风橱内温水浴加热挥发浓缩至1～2 mL留作薄层层析备用。若不小心浓缩至干，可滴加少许石油醚溶解。

(2)点样展开：

取10 cm×5 cm预制的硅胶G薄层板，在距离薄层板底边高约1.3 cm处用铅笔轻画一点样起始线，两侧保留约1 cm侧边距，中间以等间距分别点上样品：黄色胡萝卜素、红色番茄红素、番茄色素提取原液(若有色素标准品可随行点样)。注意样点直径越小越好，点样量要合适。每次点样后注意将样点溶剂吹干。黄色胡萝卜素因色浅分离后斑点不易观察，故其点样量要多点几次进行累积。然后，在洁净干燥的展开缸(可用烧杯替代，用塑料薄膜封口)内加入高约0.8～1.0 cm的混合展开剂环己烷∶二氯甲烷=9∶1(体积比),放入点好样品的硅胶薄层板，密闭展开，如图5。待展开剂距离薄层板另一端约1 cm左右停止展开。取出薄层板立即用铅笔画出溶剂前沿位置，再用铅笔勾画出每个颜色斑点的外周以确定斑点位置，如图6。如样点颜色看不清，可将薄层板置于三用紫外灯下观察确认斑点位置。

图5 薄层层析的点样与展开

表1 番茄色素薄层色谱展开结果数据表

图6 番茄色素薄层色谱分离结果

(3)结果处理：

分别量取每个点样点到其所分离出来的每个斑点中心的距离，以及到溶剂前沿的距离，计算每个被分离斑点的比移值。据比移值数据判断分析薄层层析分离效果和番茄色素提取液分离出的色点各是何种番茄色素。若薄层色谱分离效果不理想，需重新配制展开剂重新展开。

4、实验结果与讨论

4.1 实验结果与分析

(1)柱色谱分离结果：

先后得到黄色和红色2种色素洗脱液，如图4。

(2)薄层色谱结果：

比移值数据如表1。柱色谱分离得到的红色样品其薄层色谱只分离出一种红色斑点，比移值为0.36,经文献对照和理论推测为番茄红素。柱色谱分离的黄色样品经薄层色谱分离可得到2个黄色斑点(个别学生会得到3个黄色斑点),比移值分别为0.54、0.69,ΔRf=0.15,文献对照和理论推测应为胡萝卜素：比移值较大且颜色较深者应为极性相对较小的β-胡萝卜素或α-、β-胡萝卜素混合物，另一个比移值较小颜色较浅者应为极性较大的γ-胡萝卜素。提取原液共分离出3个颜色斑点：1个红色斑点Rf为0.36,2个黄色斑点Rf分别为0.51、0.69,ΔRf=0.18,分别与柱色谱分离获得的红色样品和黄色样品的比移值相近，说明其分别为番茄红素和胡萝卜素。所有分离后斑点的比移值均在0.3～0.7之间，且相邻组分比移值差≥0.15,分离效果优异。

4.2 实验项目的选择优势和特色

(1)国内教材中类似实验项目多为湿法装柱，湿法上样。本实验以中性氧化铝为固定相，开发了干法装柱、干法上样，拓展了该实验的教学选择性。

(2)国内教材中类似实验项目所分离的色素组分极性相差较大，本实验分离了色素同分异构体，提升了色谱技术的教学效果。

(3)本实验采用番茄酱为色素提取分离的实验原料，材料易得，前处理简单方便，学生可在6～8学时内完成实验，克服了其他教材同类实验时间较长的弊端。同时，选取的番茄酱原料生活气息浓，易引起学生兴趣，也密切了有机化学实验与日常生活、食品保健、生物医药、农业畜牧等其他学科的关系。

4.3 实验条件的选择与注意事项

4.3.1 番茄酱、脱水剂、提取溶剂的选择

番茄酱要选择无人工色素添加的市售商品；脱水剂无水乙醇要比95%乙醇更好，尽量少引入水分对后续样品处理有利；根据色素溶解性质和文献报道[2-17],提取溶剂的选择种类较多，如环己烷、石油醚、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、苯等，但考虑到色素的热稳定性、溶剂的回收、提取时间和效率等因素，学生实验选择单一的低沸点二氯甲烷最合适。

4.3.2 柱色谱条件的选择与注意事项

(1)样品制备：

注意不要引入额外的水分，干燥要彻底，加热温度不要过高，若采取蒸馏法无法将溶剂蒸干，可采取后期敞开蒸发或减压蒸馏、旋转蒸发等蒸干溶剂。如果采取干法制样水浴温度在45 ℃左右比较适宜，水温接近50 ℃或以上则会发生氧化铝颗粒迸溅。

(2)固定相中性氧化铝的选择：

干法装柱氧化铝目数以200～300较好，目数小颗粒大不容易填装均匀、色带易扩散，分离效果不稳定；湿法装柱以100～200目较好，目数大颗粒小易使柱床过于紧致分离速度慢；柱床高度要合适，不易过高或过矮，否则洗脱时间长或色带分不开。

(3)装柱与上样：

本实验既可以干法装柱和上样，也可以湿法装柱和上样，2种方法均可以获得较好的分离效果。教学中既可以选择其一，也可以2者全选做分组对照实验。需要指出的是，由于干法装柱的填装不如湿法装柱那么容易填装得均匀，学生初次实验容易导致分离色带不整齐，实验成功率不如湿法装柱。

(4)洗脱剂的选择：

文献报道洗脱剂有多种选择，本实验的实际教学中也尝试过其他洗脱剂，如先后用石油醚、苯洗脱可获得较好分离效果，但苯为致癌物不宜选择；再如先用石油醚、再用一定比例的石油醚∶丙酮或石油醚∶乙醚、石油醚∶乙酸乙酯等洗脱，虽也可获得较好分离效果，但因丙酮、乙醚、乙酸乙酯试剂中含水量会因不同厂家批号不同而不稳定，常常会导致学生实验效果不稳定。此外，选择这些高沸点溶剂洗脱会给后续洗脱液的浓缩带来一定困难。因此选择石油醚、石油醚∶二氯甲烷=9∶1～9∶2的混合溶剂更加合适。同时，选择与提取溶剂相同的二氯甲烷作为洗脱剂也减少了实验试剂的使用种类。

(5)色带的洗脱与接收：

一定要对学生特别强调洗脱剂极性要遵循先小后大的次序，并注意绝对无水操作。由于每组学生装柱情况会有所不同、配制试剂的精准度会有所不同，洗脱剂极性配比也要提醒学生根据实际情况进行动态调整。先用极性小的石油醚洗脱，观察色带分离情况，若速度较慢没有出现分离的色带，可将极性逐步提高，改用石油醚∶二氯甲烷=9∶1、石油醚∶二氯甲烷=9∶2混合溶剂进行洗脱。黄色胡萝卜素色带较浅，要提醒学生注意观察，不要漏接。在色谱柱上呈红色的番茄红素色带接收下来的洗脱液会因溶剂稀释而由红色变为橘黄色，不要将其误判为黄色胡萝卜素而混接。

4.3.3 薄层色谱的条件选择与注意事项

薄层板可选择预制的硅胶G薄层板，也可学生自制(效果会差别较大)。若点样3～5个选择10 cm×5 cm规格即可。固定相选择带荧光的硅胶G则更好，可以通过三用紫外仪观察色谱斑点；若有番茄红素和β-胡萝卜素对照标准品随行点样则可更好地进行鉴别与鉴定。但标准品较难购买且价格较贵；考虑到不同地区不同季节湿度对薄层板活性的影响，展开剂极性可进行适当微调，一般9∶1～9∶2比较适用；展开时可选择标准的展开缸，若无标准展开缸可选择合适大小的烧杯加塑料封口膜进行展开，也可获得较好的分离效果，如图5所示；与柱色谱洗脱剂选择类似，也可选择环己烷、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、苯等溶剂配制展开剂，但考虑到毒性、溶剂含水量、实验稳定性、减少试剂品种等因素，以石油醚和二氯甲烷进行配制最佳。

4.4 教学内容的拓展

可以针对提取方法进行实验内容拓展。如溶剂、时间等提取条件的拓展，超声波辅助、微波辅助、超临界萃取等；可以针对色谱条件进行实验内容拓展，如干湿法装柱上样、多种流动相对比与条件优化等；可以针对色谱分离结果的鉴别与鉴定进行内容拓展，如柱色谱分离接收液可采取可见分光光度法进行定性定量分析，薄层色谱可以随行标准对照品进行定性分析等。

5、结论

该实验原料选取生活化、前处理简单，教学时间合适，所分离色素为同分异构体，能够更好地使学生学习和体会色谱分离的特性，实验结果确切稳定，实验内容充实、拓展性强。

参考文献:

[1]兰州大学.有机化学实验.4版.北京:高等教育出版社,2017:389-396

[2]吴斌.世界最新医学信息文摘,2015,15(23):255

[3]赵二劳,闫唯,郝丽琴,等.食品研究与开发,2017,38(8):188-191

[4]朱秀灵,车振明,徐伟,等.广州食品工业科技,2004,20(2):158-162

[5]孙宇杰,赵琳,王岁楼.农产品加工,2020(11):4-7

[6]姚斓,董娜,郝立华,等.生物学教学,2021,46(12):56-59

[7]胡小明,蔡万玲,代斌.食品工业科技,2006,27(10):133-136

[8]胡文忠,姜爱丽,田蜜霞,等.食品与机械,2008,24(1):67-71

[9]李睿.应用化工,2020,49(12):2994-2997

[10]董建新,谢甜,郭时印,等.湖南生态科学学报,2018,5(3) :24-28

[11]侯纯明,何美,郭志学.沈阳化工学院学报,2004,18(2):108-111

[12]干建松,余九霞.食品工程,2022(3):26-29

[13]康彦芳,李响,孙皓,等.食品研究与开发,2011,32(10):54-56

[14]徐佳佳,崔亚娟,姜菲菲,等.食品研究与开发,2014,35(19):141-144

[15]刘长付,陈媛梅.食品工业,2013,34(8):76-80

[16]彭伟,赵媛媛,姜巍伟.中国调味品,2018,43(5):168-170

[17]范少丽,敬思群,纵伟.中国调味品,2015,40(5):11-15

基金资助:吉林省高教科研课题(JGJX2021D54); 吉林大学本科教学改革项目(2021XZD078);吉林大学实验技术项目(SYXM2021a008);

文章来源:李宏斌,李政,周明娟,等.有机化学新实验:番茄酱中番茄色素的提取与色谱分离[J].化学教育(中英文),2024,45(20):35-42.