水蒸气蒸馏的基本原理
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水蒸气蒸馏的基本原理范文第1篇
新课程理念要求面向全体学生，引导学生勤于动手和动脑，逐步培养学生创新思维能力、批判性思维的能力及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和动手实践能力，从而不断提高每个高中学生的生物科学素养。
2 教学背景分析
2.1教学目标
考纲要求：从生物材料中提取某些特定的成分。课标要求：研究从生物材料中提取某些特定成分。根据考纲要求和课标要求，确立如下教学目标：(1)说出芳香油的基本定义，举例说出常见芳香油的名称和作用；(2)说出提取植物芳香油的常见方法和基本原理；(3)尝试根据常见的实验材料选择恰当的提取方法；(4)进行提取芳香油的实验操作。
2.2学情分析
提取芳香油的压榨法原理相对简单，学生容易理解，但生物实验室缺乏相应的设备。学生在化学中已学会萃取的原理和操作方法，但是萃取芳香油的难点是萃取溶剂和芳香油仍需蒸馏分离，同时萃取剂有一定的毒性，不适合大多数芳香油的提取，在中学生物学实验室很难操作。蒸馏法原理简单，虽然操作时有一定的技能要求，但能有效地培养和锻炼学生的实验操作能力、创新思维能力。
2.3教学模式
明确问题－小组分工、协作实验－教师辅导－讨论交流汇报－总结结论。
2.4课程资源
合理利用课本资源、其他学科资源、网络资源、数码相机资源和社会资源，并做出相关的个人决策。
2.5教学难点突破方法，教学创新的价值
2.5.1实验材料的创新
材料选择：实验材料的选取对实验能否开设成功起到了关键的作用。教科书中列举了一些实验材料，有些虽然普通，但效果很好，可采用，如姜；有些实验材料受时间、环境等条件的限制，如不易采集或价格偏高或实验现象不明显等，不宜采用，如花瓣、桔皮等；另外，大蒜不受时间、环境的限制易得，价格合理，通过师生多次实验发现，大蒜出油量相对较高，建议各校实验时尝试使用。
材料处理：尽量将材料剪碎或碾碎，如将花瓣用剪刀剪碎，将干花用研钵磨碎，姜蒜等切成小块后用榨汁机处理，这样做便于材料与水或水蒸气充分接触，以利出油。
2.5.2实验仪器的创新――仪器选择
蒸馏瓶：选择型号大的，可以多装些实验材料，增加出油量，使实验现象明显。
冷凝管：三种冷凝管的管芯不同，第一种细直型，第二种粗细相间型，第三种细螺旋型，多次实验可以得知油水混合物在第三种冷凝管中停留时间最长，冷凝效果最好。
分液漏斗：分液漏斗的选择，由于出油量低，选择型号越小的分液漏斗，精油贴壁浪费越少；剩余越多，效率越高。
2.5.3实验方法的创新
借鉴专题5“课题1：DNA粗提取与鉴定”中，用“洗涤剂处理植物材料溶解细胞膜”的操作，因此本实验中将蒜泥和姜泥在装瓶前用洗涤剂处理，事先溶解掉细胞膜，然后再蒸馏，有利于提高单位时间的出油量，有效地缩短了实验时间。精油通常不溶于水，而洗涤剂易溶于水，因此在油水混合物盐析后，分液的时候自然会将溶解于水中的洗涤剂分流出去，而不会影响到精油的品质。
2.6课后反思
优点：从指导思想上看，达到了预期的实验效果，有效培养了学生的创新精神和实践能力，使学生生物科学素养得到提高。学生通过多种材料反复对照实验发现：选用大蒜作为实验材料比较好，时间短，效果明显；增加用洗涤剂处理操作，效果更加显著。
水蒸气蒸馏的基本原理范文第2篇
【摘要】
目的比较茶枝柑青皮与陈皮挥发性成分的异同。方法采用水蒸气蒸馏法提取挥发油；气相色谱-质谱联用法（GC/MS）测定；直观推导式演进特征投影法(HELP)对重叠峰进行解析；程序升温保留指数辅助定性。结果茶枝柑青皮与陈皮分别定性出49和52种化合物，分别占挥发油总量的99.67%和99.17%。D-Limonene为茶枝柑青皮与陈皮挥发性物质中含量最高的化合物，分别为65.61%和73.39%。结论茶枝柑青皮与陈皮挥发油成分在物质种类上差异较小，而各物质在含量上有明显差异。
【关键词】 青皮 陈皮 直观推导式演进特征投影法 挥发油 气相色谱-质谱联用
Abstract:ObjectiveTo investigate the similarities and differences of volatile oil components in Pericarpium Citri Reticulatae Virid and Pericarpium Citri Reticulatae.MethodsThe volatile oil components were detected by GC/MS；the overlapped peak cluster were resolved by heuristic evolvinglatent projections (HELP); and temperature - programed indices were used to aid the quality.Results49 and 52 compounds were identified in Pericarpium Citri Reticulatae Virid and Pericarpium Citri Reticulatae respectively， representing 99.66% and 99.17%. The percentage of D-Limonene was the highest in the two Chinese Traditional medicine， accounting for 65.61% and 73.39% respectively. ConclusionThere was little difference in the chemical components between Pericarpium Citri Reticulatae Virid and Pericarpium Citri Reticulatae， but a great difference in percentages.
Key words:Pericarpium Citri Reticulatae Viride ; Pericarpium Citri Reticulatae; Heuristic evolvinglatent projections(HELP); Volatile oil; GC/MS
青皮(Pericarpium Citri Reticulatae Viride)为芸香科植物橘Citrus reticulata Blanco及其栽培变种的干燥幼果或未成熟果实的外层果皮，7～8间采收；而陈皮(Pericarpium Citri Reticulatae)为芸香科植物橘Citrus reticulata Blanco及其栽培变种的干燥成熟果皮，秋末初冬采收［1］。青皮具有疏肝理气、消积化滞的功效，而陈皮则具有理气健脾、燥湿化痰之功效。青皮与陈皮作为两种中药使用，其区别在于采集时间不同。挥发油是这两种中药的主要活性成分［2］。茶枝柑陈皮的挥发性成分已有报道［3］，但是茶枝柑青皮尚未见报道，因此本实验将茶枝柑青皮与陈皮挥发性成分进行比较研究，期望为更有区分地使用这两种中药提供依据。
中药挥发油的化学成分非常复杂，由GC/MS得到的数据是一个包含重叠峰的复杂分析体系。因此，本实验采用直观推导式演进特征投影法（HELP）［4，5］对重叠峰进行分辨，得到纯色谱曲线和质谱，并结合物质的保留指数进行定性，定量则采用总体积积分法［6］。
1 材料与仪器
1.1 样品茶枝柑青皮和陈皮分别于200408～11采自广东省新会县，均按《中国药典》［2］方法，即除去杂质，喷淋水，润透，切丝，阴干制得。各样品均由珠海科曼中药研究所谢培山教授鉴定。 正构烷烃C8～C20；C21～C40（编号，04070 Fluka Chemika 生产）。
1.2 仪器
岛津GC－2010型气相色谱仪和QP－2010质谱仪。标准挥发油提取器。
2 方法
2.1 挥发油的提取取药材样品粉碎后过2号筛，取25 g置于圆底烧瓶中，加蒸馏水500 ml，水蒸气蒸馏法提取3 h，得到淡黄色澄明油状液体，定容到2 ml（挥发油测定器的收集管中加约0.8 ml正己烷）。
2.2 测定条件色谱柱OV－1（30 m×0.25 mm×0.25 μm），分流比50∶1，气化温度250°C，程序升温65℃，以6℃·min-1的速率升至260℃。载气流速1 ml/min。
电离方式：EI源；电子能量70 ev；离子源温度200℃；界面温度250℃；质量范围（m/z）：30～500 amu；扫描间隔 0.2 s/scan。
2.3 保留指数的测定将色标正构烷烃按“2.2”项中挥发油测定条件进行色谱分析，测定各正构烷烃的保留时间。然后在完全相同的条件下，将挥发油样品进行分析，测定挥发油中各组分的保留时间。再根据van den Dool和Kvratz提出的线性程序升温的保留指数计算公式［7］计算：
Ix=100n+100［(tx-tn)/(tn+1-tn)］
（1）
Ix为程序升温保留指数；t为保留时间；下标x为待测组分符号；下标n，n+1分别为具有n和n+1个碳原子的正构烷烃的符号。
2.4 数据处理数据分析在Pentium IV ( Intel) 计算机上进行， 所有程序用M atlab 6.5 编写， 所分辨的质谱在NIST107标准谱库(含有107 886 种化合物) 中检索。
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3 结果
图1为茶枝柑青皮与陈皮的总离子流图(TIC)，大部分色谱峰都达到了基线分离， 但也有部分色谱峰有严重重叠现象，因此中药挥发油是一个非常复杂的分析体系。图2为图1（a）中的A峰簇的放大图。从图上看似为一个四组分体系，但如果直接用GC/MS所附的质谱库进行匹配所得相似度有的很高达到95%，有的很低。如检索结果为Cis-Myrtanol相似度只有56%，因此这些重叠峰使得定性结果可能不可靠、不准确，同时也给定量带来了困难。
鉴于此，本文采用直观推导式演进特征投影法（HELP）分辨A峰簇所含有的物质。其解析过程和基本原理见参考文献［5，6］。经HELP分辨后所得5个组分分别为：R1为2，5，5-trimethyl-1，6-heptadiene，其相似度为0.994；R2 为 Citronellol，其相似度为0.959；R3为 Cis-Citral ，其相似度为0.94； R4为 3，5-dimethyl-1，6-Heptadiene，其相似度为0.90;R5为(+)-Carvone ，其相似度为0.97。此五组分的质谱和标准质谱见图3。解析后的色谱图见图4，从解析后的色谱图上可以得到各组分的保留时间，再根据公式（1）计算其相应的保留指数，然后与标准保留指数进行比较。定量则采用总体积积分法［7］。利用这种方法对整个谱图进行分析，其定性、定量结果见表1。表1 茶枝柑青皮与陈皮挥发油化学成分定性定量结果（略）
4 讨论
茶枝柑青皮与陈皮分别定性出49，52种化合物，分别占挥发油总量的99.67%和99.17%。由表1可见，D-Limonene为青皮与陈皮中含量最高的化合物，与其它文献报道相一致［3，8～10］，分别为65.61%和73.39%。其次为γ-Terpinen，α-Pinene，β-Pinene，β-Myrcene，在茶枝柑青皮与陈皮中含量分别为22.38%和10.78%，1.67%和1.05%，1.5%和1.02%，1.2%和1.6%。
从物质的种类上看，两者有44个共有化合物，说明它们具有相同的物质基础，但还是存在一些差异，比如：(R)-3，7-Dimethyl-6-octenal，Camphor，(+)-Carvone，Germacrene，Geraniol acetate和Decanoic acid是茶枝柑陈皮特有的，而3，5-dimethyl-1，6-Heptadiene、Nerol、β-Elemene和Thymol methyl ether是茶枝柑青皮所特有的；从各物质的含量上看，每一种物质的含量都不尽相同，有的差异小，有的差异大。综上所述，茶枝柑青皮与陈皮在物质得种类上差异较小，其含量有一定程度上的差异。因此，来自同一种属的橘皮作为青皮还是陈皮使用与采集时间有很大的关系，应该特别注意，以便区别对待，正确入药。
【参考文献】
［1］雷载权.中药学［M］.上海：上海科学技术出版社，2002：158.
［2］国家药典委员会.中国药典，Ⅰ部［S］.北京：人民卫生出版社， 2000：149.
［3］严寒静，房志竖，黄 宁，等. 中药陈皮挥发油的成分分析［J］.广东药学，2001，11(1)：17.
［4］O.M. Kvalheim， Y.Z. Liang . Heuristic Evolving Latent Projections: Resolving two-way multicomponent data. 1. Selectivity， latent-projective graph， datascope， local. rank， unique resolution［J］.Anal Chem，1992，64： 936.
［5］Liang Y Z，Kvalheim O M，Keller H R.Heuristic evolving latent projections: resolving two-way multicomponent data. 2. Detection and resolttion of minor constituents［J］.Anal Chem， 1992， 64：946.
［6］沈海林，梁逸曾，俞汝勤，等．香港大气颗粒物中多环芳烃的HELP法解析［J］．中国科学，1997，6：556.
［7］H. van den Dool， P.D. Kratz. A generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography［J］.J Chromatogr. 1963， 11：463.
［8］严绥平， 于蕾， 申静伟， 等.陈皮挥发油成分的气-质联用分析及药理作用研究进展［J］.内蒙古中医药，2007，3：57.
水蒸气蒸馏的基本原理范文第3篇
例1植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：
（1）分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中葡萄糖苷酶可将分解成。
（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的。
（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）：
酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲++++-++培养基乙+++-+++注：“+”表示有，“-”表示无。
据表判断，培养基甲（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是
；
培养基乙（填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是。
【解析】（1）纤维素是一种由葡萄糖分子首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，纤维素可以被纤维素酶分解为纤维二糖，再被葡萄糖苷酶分解成葡萄糖。（2）刚果红与纤维素可形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。（3）分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，且需以纤维素作为唯一碳源。
【答案】（1）纤维二糖葡萄糖（2）红透明圈（3）不能液体培养基不能用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
【知识链接】1.培养基的配制：培养基的成分有碳源、氮源、水、无机盐和特殊营养物质；培养基按功能可分为选择培养基和鉴别培养基；配制培养基时要求目的明确、营养协调、pH适宜。
2.无菌技术包括消毒和灭菌，两者的区别为：
项目消毒灭菌概念使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌适用对象操作空间、液体、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等3.纯化大肠杆菌：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。微生物的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，两者的区别为：
（1）两种接种方法的作用不完全相同：平板划线法和稀释涂布平板法都能使细菌纯化，但平板划线法不易分离出单个菌落，不能计数；稀释涂布平板法能使单菌落分离，便于计数。
（2）稀释涂布平板法的缺点：稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
（3）平板划线法纯化大肠杆菌时不同阶段灼烧接种环的目的不同：①第一次操作：杀死接种环上原有的微生物；②每次画线之前：杀死上次画线后接种环上残留的菌种，使下次画线的菌种直接来源于上次画线的末端；③画线结束后：杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
4.筛选菌株：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。菌株筛选原理的比较：
土壤中分解尿素的细菌分解纤维素的微生物①选择培养基的成分：尿素作为唯一的氮源
②鉴定方法：在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素①选择培养基的成分：纤维素作为唯一的碳源
②鉴定方法：刚果红染色法，即刚果红与纤维素可形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈5.统计菌落数目的方法：①显微镜直接计数法：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量；②间接计数法（活菌计数法）：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中大约含有多少活菌。计算公式：每克样品中的菌株数=（C÷V）×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL），M代表稀释倍数。为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
考点二、传统发酵技术的应用
例2泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。
（1）制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是。乳酸菌发酵第一阶段的产物有。
（2）据下图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者；pH值呈下降趋势，原因是。
（3）该小组得到一株“优选”乳酸菌（亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍），拟参照资料的实验方案和食盐浓度（4%～10%），探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。
【解析】（1）制作泡菜的原理是乳酸菌在无氧条件下发酵产生乳酸，泡菜坛用水密封，目的是为乳酸菌发酵提供无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸和[H]（少量能量）。（2）据图可知，第3天亚硝酸盐含量最高，第8天亚硝酸盐含量最低，而亚硝酸盐对人体健康有害，因此，第8天后的泡菜更适于食用。乳酸菌发酵产生乳酸，随着发酵的进行乳酸含量越来越多，pH值呈下降趋势。（3）该实验的目的是比较食盐浓度在4%～10%内普通乳酸菌与“优选”乳酸菌发酵效果的优劣，并确定其发酵的适宜条件，因此该实验的自变量是适宜的食盐浓度，因变量是亚硝酸盐含量，而“优选”乳酸菌亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍，因此，推测“优选”乳酸菌组在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量低于普通乳酸菌组。
【答案】（1）防止氧气进入坛内，影响乳酸菌发酵（为乳酸菌发酵提供无氧环境）丙酮酸和[H]（少量能量）（2）亚硝酸盐含量较低乳酸菌发酵产生大量乳酸
（3）实验结果记录表：
时间（天）1234567亚硝酸盐含量（mg/kg）食
盐
浓
度4%普通乳酸菌组优选乳酸菌组6%普通乳酸菌组优选乳酸菌组8%普通乳酸菌组优选乳酸菌组10%普通乳酸菌组优选乳酸菌组实验结论预测：“优选”乳酸菌组在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量低于普通乳酸菌组。
【知识链接】果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作比较：
比较
项目果酒的制作果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作所需
菌类酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌菌种代
谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧型异养厌氧型发酵
条件前期需氧，后期厌氧一直需氧一直需氧厌氧适宜
温度18℃～25℃30℃～35℃15℃～18℃室温原理酵母菌在无氧条件下将葡萄糖氧化成乙醇醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质和脂肪分解为小分子有机物乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸制作
流程挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵果醋豆腐长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制原料选择处理与泡菜盐水混合加调料装坛发酵为成品测定亚硝酸盐含量注意
事项葡萄不要洗得太干净，葡萄入瓶先进行有氧呼吸，再进行无氧呼吸要不断通入空气，创造有氧条件一般选含水量为70%的豆腐，卤汤中盐和酒（12%）的用量要严格控制，以防止杂菌污染严格控制无氧条件考点三、植物组织培养
例3育种工作者常采用花药培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株。下面是采用水稻的花药进行培养过程的流程：选取水稻花药对花蕾消毒接种和培养植物体。请回答下列问题：
（1）选取的水稻花药应为期，此时细胞核由细胞中央移向细胞一侧，花药培养成功率最高。
（2）通过花药培养产生单倍体植株一般有两种途径：一种是花粉通过阶段发育为植株；另一种是在诱导培养基上先形成，再将其诱导分化成植株。
（3）试管苗形成过程中，必须从培养基中获得和小分子有机物质等营养物质。要促进花粉细胞的分裂和生长，培养基中应有和两类植物激素。
（4）若接种过花药的培养基被污染，则可能的原因有哪些？
（至少写出两条）。
【解析】（1）一般选取单核期的花药进行培养。选择单核期以前的花药接种，因其质地幼嫩，极易破碎；而选择单核期以后的花药接种，又因其花瓣已有些松动，故会给材料消毒带来困难。（2）花药离体培养有两条途径：一是脱分化形成愈伤组织，二是脱分化形成胚状体。（3）试管苗形成过程中，必须从培养基中获得无机盐或矿质元素和小分子有机物质等营养物质。要促进花粉细胞的分裂和生长，培养基中应有生长素和细胞分裂素两类植物激素。（4）若接种过花药的培养基被污染，则可能的原因有培养基灭菌不彻底、花蕾消毒不彻底、接种时操作不规范等。
【答案】（1）单核（2）胚状体愈伤组织（3）无机盐或矿质元素生长素细胞分裂素（4）①培养基灭菌不彻底；②花蕾消毒不彻底；③接种时操作不规范等
【知识链接】1.植物组织培养的理论依据和基本过程：植物组织培养的基本原理是植物细胞的全能性，包括脱分化和再分化两个过程。满足的基本条件有：①植物组织或细胞处于离体状态；②外部环境条件适宜，如温度、pH、光照、无菌操作等；③完全的营养条件：离体的植物细胞失去了植物的自养能力，所以需要为其提供水、有机营养、矿质营养、维生素等营养物质和植物激素。
2.组织培养技术与月季花药离体培养技术的比较：
项目组织培养技术月季花药离体培养技术理论依据植物细胞的全能性基本过程脱分化再分化外植体的
细胞类型体细胞生殖细胞取材部位未开花植株的茎上部新生的侧枝花粉发育过程中的单核期花药消毒消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，清洗液是无菌水操作流程制备培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材消毒接种和培养筛选和诱导移栽栽培选育影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等培养结果正常植株单倍体植株生殖方式无性生殖有性生殖可育性可育高度不育，秋水仙素处理后可育3.植物激素在组织培养中的重要作用：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。其作用及特点为：在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。此外，两者的使用顺序不同，结果不同；用量比例不同，结果也不同。具体如下：
激素使用实验结果使用顺利先使用生长素后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但不分化先使用细胞分裂素后使用生长素细胞既分裂又分化生长素和细胞分裂素同时使用分化频率提高生长素和细
胞分裂素用
量的比例该比值较高时促进根的分化，抑制芽的形成该比值较低时促进芽的分化，抑制根的形成该比值适中时促进愈伤组织生长4.植物花药培养中“四分体”与动物减数分裂过程中“四分体”的区别：被子植物花粉发育过程中的“四分体”是指由一个小孢子母细胞经过减数分裂产生的连在一起的四个单倍体细胞，即“四分体”中的“四”指的是四个小孢子细胞；减数分裂中的“四分体”是指在联会状态下的一对同源染色体，因其含有四条染色单体，所以称为“四分体”，即“四分体”中的“四”指的是四条染色单体。
考点四、植物有效成分的提取
例4回答与胡萝卜素有关的问题：
（1）胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是（填“α-胡萝卜素”“β-胡萝卜素”或“γ-胡萝卜素”），该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为。胡萝卜素是（填“挥发性”或“非挥发性”）物质。
（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，（填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。
（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是。
【解析】（1）胡萝卜素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组成成分；一分子的β-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官中被氧化成两分子的维生素A；由于饮食中缺乏维生素A或因某些消化系统疾病影响维生素A的吸收，致使视网膜杆状细胞没有合成视紫红质的原料而造成夜盲症（暂时性夜盲症可由补充维生素A得以痊愈）。（2）提取胡萝卜素时，由于新鲜的岩藻中具有大量的水分，故需要进行干燥。（3）乙酸乙酯属于水不溶性有机溶剂，与水不互溶，但能够溶解胡萝卜素；乙醇为水溶性有机溶剂，因萃取时能与水互溶而影响萃取效果，所以不用乙醇作为萃取剂。
【答案】（1）β-胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性（2）需要（3）乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂
【知识链接】1.植物有效成分提取方法的比较：
提取方法方法步骤原理优点局限性适用范围水蒸气
蒸馏法①水蒸气蒸馏
②分离油层
③除水过滤利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来简单易行，便于分离水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油压榨法①石灰水浸泡、漂洗
②压榨、过滤、静置
③再次过滤通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油生产成本低，易保持原料原有的结构和功能分离较为困难，出油率相对较低适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取有机溶
剂萃取
法①粉碎、干燥
②萃取、过滤
③浓缩使芳香油溶解在有机溶剂中，通过蒸发溶剂获得芳香油出油率高，易分离使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中2.依据植物有效成分的特性选择提取方法：提取挥发性较强的植物有效成分用蒸馏法；提取易溶于有机溶剂的植物有效成分用有机溶剂萃取法；提取原料中含量较高的植物有效成分用压榨法。
3.物质分离的方法：分离油水混合物可以采用分液的方法；除去压榨液中的固体物和残渣通常采用过滤的方法；除去液体中质量较小的固体残留物通常采用离心的方法；除去芳香油中的残留水分常采用加入无水硫酸钠后过滤的方法；除去不易挥发的植物有效成分中的有机溶剂常采用蒸馏法。
4.鉴定胡萝卜素常采用纸层析法。
【同步训练】
1.近年来，纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，其中多次讲述了利用不同微生物的发酵作用制作美味食品的过程。请分析回答下列问题：
（1）在果醋制作时，运用醋酸菌在供应和糖源充足时，将糖分解成醋酸；在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸，请写出该过程的化学反应式：。
（2）腐乳制作的流程是：让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制。用盐腌制时，应注意控制；配制卤汤时，要使卤汤中酒的含量控制在%左右。
（3）制作泡菜的原理是。
蔬菜在腌制过程中，会产生亚硝酸盐。在条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成色产物。
2.某植物园中种植的有、玫瑰等花卉，还有葡萄、橘子等水果，其中玫瑰、橘子都可以作为植物芳香油提取的原料。请回答下列问题：
（1）植物芳香油的提取方法有、压榨法和等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。
（2）玫瑰精油适合用提取，其理由是玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定的特点。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，而是。经冷凝管冷却后，混合物又会重新分出层和水层。如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会减少，原因是。
（3）橘皮精油的提取原料是橘皮，但橘皮易焦糊，宜采用法提取橘皮精油，其中将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，其目的是。
3.下图是植物组织培养过程示意图。请回答有关问题：
外植体①愈伤组织②长出丛芽③生根④移栽成活
（1）外植体若是茎段组织，则在配制MS固体培养基时，（填“必须”或“不必”）添加植物激素。
（2）外植体若是月季的花药，则图中的①过程（填“需要”或“不需要”）光照，而经②③④过程培养出的植物一般称为植株。该植株产生的途径除图中所示外，还可以是花粉通过阶段发育而来。
（3）外植体若是的根尖组织，则在正常环境下培养成的新植株叶片的颜色是，该过程体现了植物细胞具有的特点。
（4）植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中：
①若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞。
②当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值（填“高”“低”或“适中”）时，可促进愈伤组织的形成。
4.尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，某同学试从土壤中筛选出能高效降解尿素的细菌（目的菌），下表是该同学配制的培养基成分。
KH2PO4Na2HPO4MgSO4・7H2O葡萄糖（NH4）2SO4琼脂蒸馏水1.4g2.1g0.2g10.0g1.0g15.0g定容到
水蒸气蒸馏的基本原理范文第4篇
关键词：超临界二氧化碳 萃取技术 应用
中图分类号：TQ028 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0291-01
超临界二氧化碳萃取技术是近几年发展起来的一项新的分离技术，因具有安全、节能、无毒、无害、没有残留溶剂、溶剂可重复使用、操作温度低、选择性强、不易燃等优点而被称为“绿色分离技术”，比较适合于生理活性物质和天然产物的分离与提纯，因此成为医药、食品、环保、香精香料等领域中分离产品的有效手段。
一、超临界萃取技术的基本原理和特点
超临界流体主要是指处于临界压力和临界温度以上的流体，具有独特的物理化学性质，具备液体和气体两者的优点；其粘度小，与气体比较接近；密度大，与液体比较接近。而扩散系数比液体大几十倍乃至上百倍。因此，超临界流体具有较强的溶解性以及良好的传递性和流动性，其压力和温度的变化在临界点附近比较敏感。经常使用的超临界流体有CO2、NH3、H2O、CH3OH、C2H5OH、C2H2、C2H4等，其中，CO2在工业实际生产中较为常用，其优点是：无毒、处理温度低、选择性强、不易燃、安全、节能、溶剂可再次使用，比较适用于食品工业和制药工业；临界温度比较低，产品容易分离，没有溶剂残留，比较适合热不稳定性物质的分离；临界压力较适中，运输方便；化学性质不活泼，不易燃，一般不与其他物质发生反应，操作安全。超临界二氧化碳萃取技术也有它的局限性：通常情况下适用于小分子、亲脂性物质的萃取，而对大分子、强极性物质的萃取要添加夹带剂，并要在较高的温度压力下操作，因此对工艺设备的要求较高，投人较大[1]。
二、超临界二氧化碳萃取技术在医药方面的应用
1、提取生物碱
超临界二氧化碳萃取技术在生物碱方面提取分离的有点为：低温、快速、收率高、产品品质好、成本低，特别是对那些资源少、疗效好、剂量小且附加值很高的产品较为适用。研究人员对超临界二氧化碳流体萃取洋金花中的东茛菪碱展开实验研究，确立了最佳的萃取条件。所得到的样品萃取比较完全并且杂质较少，反相离子对高效液相色谱较专一、重现性好，加样的回收率为98.78%，相对标准偏差为2.33%，这种方法快速简便、没有污染、对环境友好，为洋金花的质量保证提供了一种可行性分析方法。与传统的萃取分离方法相比，超临界CO2萃取技术所需要的原料多需要用碱性试剂来进行碱化预处理。相关人员对乌头生物碱进行了超临界萃取以及含量的测定，结果表明，如果没有经过预碱化处理，乌头生物碱的含量和收率就比较低，经过预碱化后萃取效果明显提高。
2、提取黄酮类物质
传统的提取黄酮类化合物常用的方法有碱醇提取、热水提取或醇提法、碱水等。粗产物的提取主要是依据其分子大小、极性差异、特殊结构和酸性强弱等性质，这种传统的萃取分离手段普遍存在提取率低、排污量大、有效成分损失较多、成本高等缺点。研究人员探究了从紫菀植物中提取有效成分紫菀酮的超临界二氧化碳的萃取方法，和常规提的取方法想比，超临界二氧化碳萃取技术具有萃取时间短、回收效率高的优点。
3、提取苷类和糖类物质
苷类和糖类化合物羟基多、分子量比较大、极性强，用高纯的二氧化碳进行提取时产率较低，一般需要较高压强或者加入夹带剂来提高产率。研究人员用超临界二氧化碳萃取技术，研究了从灵芝中提取多糖和总皂苷3种萃取手段。其中，添加不同浓度的乙醇的超临界二氧化碳萃取技术与传统的萃取工艺相对比，总皂苷产品和多糖的回收效率分别提高了l 8.9倍和1.62倍。
三、超临界二氧化碳萃取技术在食品领域中的应用
1、提取植物油
利用超临界二氧化碳萃取手段对大豆中磷脂的提取，克服了以往萃取中溶剂残留的问题，确保了产品符合绿色食品、有机食品的标准，同时萃取技术在低温下进行，保证了提取的磷脂色泽浅、不变性，产品质量远远高于传统方法生产的磷脂；利用超临界二氧化碳萃取技术提取的沙棘籽油获得的甘油三脂具有纯度高，色素、磷脂含量低，容易分离，籽蛋白没有变性等优点；利用超临界二氧化碳萃取技术提取月见草籽油，避免了传统冷榨工艺出油率低、油脂不清的缺点，同时也避免了溶剂法提取时其中γ-亚麻酸被破坏的缺点[2]。
2、提取食用香精香料
植物中芳香类化合物的特点为稳定性差，受热容易变质、挥发等。传统的生成香精香料的工艺主要有有机溶剂萃取、水蒸气蒸馏、吸附等方法。而以上方法提取时具有提取效率低，提取的有效成分不完全，很难保留原有的风味，提取产品中残留有溶剂等缺点。而采用二氧化碳萃取技术则能够很好的解决这些问题。
3、脱去咖啡中的咖啡因
最早利用超临界二氧化碳萃取技术实现工业上规模化生产的是去除咖啡豆当中的咖啡因。传统脱去咖啡因的工艺是溶剂萃取法，但是这种工艺存在提取效率低、产品纯度低、溶剂残留和工艺复杂等缺点，而超临界二氧化碳萃取技术对咖啡因的选择性较高，同时还具有无毒、不易燃、成本低廉、容易获得、溶解度大的有点，因此格外受到人们的重视。用超临界二氧化碳萃取技术可以将咖啡因的质量分数从2%降到0.02%。这种脱去技术还可以用于脱去茶叶中的咖啡因[3]。
四、在污水处理方面的应用
由于CO2化学性质比较稳定，没有毒性且无腐蚀性，不易燃易爆，因此较容易实现临界状态，而且二氧化碳的临界温度为31.1℃比较接近常温，故可以用它来进行污水处理。在临界点附近，操作压力或操作温度的微小改变，都能引起超临界流体密度的较大变化，从而导致二氧化碳的溶解能力达到数个数量级的改变。超临界二氧化碳的处理污水的原理就是溶解出污水中污染物，然后降低压力或提高温度，在低密度状态下使萃取剂和污染物分离，从而实现其处理污水的效果。
与传统的处理方法相比，超临界二氧化碳工艺具有很多优点：（ 1 ）污水处理能力随着其密度的增加而提高，故比较容易通过调节压力和温度来实现操控；（ 2 ）溶剂回收较方便简单，不会产生溶剂污染或残留；（ 3 ）由于超临界二氧化碳化学性质很稳定，无毒、无腐蚀性，因此对于林产领域中的污水处理比较适合。
五、结束语
超临界二氧化碳萃取技术在近几年取得了快速发展，但是在实际应用中也遇到了很多问题，这需要研究人员不断的探索与创新。我们相信超临界二氧化碳萃取技术一定会在工业上得到广泛应用，进而促进经济社会的全面发展。
参考文献：
[1]王艳萍.谈超临界流体萃取技术的应用[J].安阳工学院学报，2009（6）：25.
水蒸气蒸馏的基本原理范文第5篇
假人技术研究现状
为更好地测试评价纺织服装的热湿舒适性，国内外研究人员对假人在纺织领域的应用进行了大量研究。
国内研究假人应用于纺织领域的主要有总后勤部军需装备研究所、航天医学工程研究所、东华大学、天津工业大学和香港理工大学等。1978年起，我国总后军需装备研究所开始对假人技术进行研究，对我军军服、民用劳动保护服和南极考察防寒服等进行试验，得出许多重要的试验数据，为我军军需装备研究开发提供了重要的技术支持。该所成功研制的“变温暖体假人”有动静两种状态，静态取站姿，动态取步行动作，如同真人。科研人员在模拟实验室为假人穿上服装，模拟真人与外界冷环境进行热交换。姜志华、谌玉红等［5］成功研制出一种出汗假人测试系统，能够模拟人体在过热条件下的产热、干散热和汗液蒸发散热过程，通过对不同服装的测试，表明研制的出汗假人测试系统能在热湿稳态条件下准确可重复地测定各种服装的透湿指数和蒸发阻力。
从20世纪80年代至今，东华大学张渭源教授及其团队成功研制了多种类型暖体假人，其研制的国内第一个用于舱内舱外航天服测试评价的暖体假人，为神七航天服测试提供了重要手段，居于国际先进水平。所研究的出汗假人可模拟人体出汗，出汗均匀，重复性好，被用于测试各类服装的透湿性能，对服装舒适性可以做出客观定量评价。东华大学研制的暖体假人及气候室可用于南极低温防寒服的开发研究，其与航天医学工程研究所共同研制和开发的姿势可调暖体出汗假人，其姿势及形态以中国航天员的体型为标准。朱利军等［6］通过对暖体假人多组试验结果的分析，讨论了假人试验设备的测试精确度、重复精度及其影响因素，得出环境温度与空气隔热值之间的关系。为改善目前现有硬质材料暖体假人与真实人体表面弹性的差异性，提高特殊功能服装测试的精度，杨凯等［7］对暖体假人上使用的软质模拟皮肤进行研究，选择热硫化硅胶、天然乳胶、医用硅胶、聚苯乙烯系弹性体TPR、聚烯烃系弹性体EVA和热塑性聚氨酯TPU6种高分子弹性体，在拉伸、压缩、热性能等多项实验的基础上，研究高分子弹性体的综合性能，并通过模糊数学的模糊决策理论选出综合性能最优的暖体假人模拟皮肤材料。
航天医学工程研究所庞诚、陈景山等［8］研究了出汗暖体假人在设计与评价防护服中的应用，包括通风服、液冷服及防寒服中关于身体各段的流量分布、服装隔热值与表面热流以及进口液体温度和流率对服装致冷能力的影响等问题，为使用出汗暖体假人技术设计和评价航天服调温功能研究提供启示和借鉴。
香港理工大学范金土教授研制的发汗织物假人“Walter”，是世界上首个用水循环和高强度“可呼吸面料”制成的暖体假人。早期的出汗试验是在假人身上喷水来模拟人体出汗，在假人外面覆盖一层“出汗皮肤”，“出汗皮肤”采用纯棉织物或吸湿透湿性好的渗透膜材料。而“Walter”可以模拟人体实现主动出汗和人体的整个温度分布，可以通过变换具有不同透气性的模拟皮肤调节出汗速率，同时测量干性及蒸发散热量、热阻和湿阻值等，同时四肢可以模拟人体步行运动［9］。为了评价不同类型冷却服的冷却性能，天津工业大学李利娜等［10］采用可行走出汗暖体假人“Walter”对3件不同类型的冷却背心进行冷却性能测试，其中液态相变材料冷却背心使假人的皮肤温度下降最多，致冷时间最长，而微胶囊相变材料冷却背心使假人的皮肤温度下降最少，致冷时间最短，液体冷却背心的致冷作用则介于两者之间。
美国北卡罗来纳州立大学纺织护理舒适中心与芬兰VTT技术研究中心合作开发出的暖体出汗铜人通过187条汗腺在中心产生可控的湿气来模拟出汗，最大出汗量为200g/m2•h，在生理上相当于人体每小时出汗量350g，其膝盖、臀、肘和肩关节均可以自由活动，可以连续地检测服装在变化的气候条件和模拟运动水平下的热湿损耗量［11］。
瑞士在2001年研制出名叫SAM(sweatingagilemanikin)的出汗假人。SAM由30个加热区组成，除了头、脚和手外，在其它部位有125个出汗孔，蒸馏水通过面部喂入体内调节阀，特定的缓冲单元覆盖出汗孔以模拟潜汗和显汗，通过一个精密天平测量人体外的储水罐内水的减少量来确定出汗速率，衣服内的水蒸气含量通过监测假人的质量来确定。SAM出汗速率由缓冲单元调节，可以在20～4000mL/h之间变换，假人的肩、肘和膝关节可以活动，能模拟人体行走和攀爬，行走速度可达8km/h。
韩国首尔国立大学人类生态学院和英国拉夫堡大学人体环境工程学研究中心开发了暖体假人“NEWTON”，“NEWTON”的身高为175cm，身体表面积为1．8m2，质量为30kg，其外壳是由可以热传导的铝与环氧碳复合制成的，系统的构造严格遵守ASTMF1291和ISO/DIS15831标准，“NEWTON”的脚踝、肘部、膝部和臀部都可以转动，用于模拟人体各种姿势［12］。
假人技术相关标准
国家标准GB/T18398—2001《服装热阻测试方法－暖体假人法》［13］适用于各类服装热阻的测量。该标准规定了测试服装热阻用的暖体假人系统的基本技术要求和暖体假人测定服装热阻的方法。暖体假人全身应分为头、躯干、四肢等解剖段，至少6段，应能维持静止站立和动态步行两种姿势，步速为每分钟30步至60步。应用暖体假人测试服装热阻的基本原理是在模拟人体－服装－环境之间热交换的过程中，从暖体假人皮肤表面温度与环境温度之间的温差、体表单位面积非蒸发散热率等物理参数之间的关系，导出服装热阻的量值。国家标准GB/T13459—2008《劳动防护服防寒保暖要求》［14］适用于冬季室外作业人员的防寒服装。常年低温环境下作业人员的防寒服装可参照执行，其中保暖性测定方法参考采用暖体假人法，即标准GB/T18398—2001。国外采用假人方法测试服装热湿舒适性的相关标准为:ISO15831－2004《服装生理效应用暖体假人测量隔热性》，ISO9920－2007《热环境的人类工效学服饰整体隔热和抗水蒸汽性的估计》，ISO11079－2007《热环境人类工效学使用所需隔热服装和局部冷却效应时冷应力的测定和解释》，ASTMF1291－2005《利用暖体假人测量服装隔热性能的标准试验方法》，EN14058－2004《防护服防寒服》，EN511－2006《防寒手套》，EN13537－2002《羽绒制品睡袋的要求》，ENV342－1998《防护服防寒服装》。
假人技术在纺织领域的应用
假人在纺织领域的应用包括纺织服装的热阻与湿阻的测试评价，如日常服装，军服，特种服装(航天服、消防服和防寒服)等;其他纺织品的隔热与透湿性能的测试，如床上用品、睡袋、鞋、帽子和手套等;各种服装与人体的热交换性能的研究等。近年来，国内外学者研制暖体假头、假手和假脚等，主要用于头盔、手套和鞋等的测试评价，用于指导产品开发。例如一种暖体假头由头颅、面部和颈部组成，三部分单独加热，独立控制，假头包括25个出汗孔用于模拟出汗，分布于面部和头颅，位于假头上方水罐内的蒸馏水经管道喂入假头，出汗量由单独的阀门控制，可达70g/h［15］。
假人测试系统既可以模拟人体的某些生理特性(如出汗和散热等)，又具有测试仪器的物理特性，因此可以测量纺织服装的一些特殊物理性能。例如，膝关节是人体最复杂、最重要的关节，护膝的应用越来越广泛，随着各种功能性护膝的开发应用，可以利用假人系统(膝关节模型)测试护膝的穿着舒适性及其他物理性能等。黄丽等［16］在分析人体正常步态的基础上，研制了裤子耗能测试系统，该测试系统采用直流电动机驱动，偏心轮摆杆机构作为假人装置，模拟人体正常步态，用PCI2300数据采集卡采集实验数据，利用空载和负载状态下电流累计总功差值表征裤子的耗能。