水泥中化学成分的测定实验报告 [柑橘皮化学成分分析实验报告]

综合化学实验

------柑橘皮化学成分分析报告

一、实验背景

1、柑橘皮营养价值

随着人类对营养、健康意识的增强和物质文明的迅速发展，使得食品向自然、粗糙、低热值、低盐、低脂肪、符合原物、方便等方向发展，整个社会对营养食品越来越关注。 关于柑桔果皮的营养价值与药用价值，国内外资料都有较详尽的介绍，尤其是近年来，美国、巴西、日本、中国等国科学家在柑桔果皮的营养及综合利用方面做了大量的研究，并取得了可喜成果。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 、类黄酮等物质，使柑橘皮及其提取物具有多重生理功效。

2、设计思路

3、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）掌握醇类回流法提取类黄酮成分。 （3）掌握水蒸气蒸馏提取香精油成分。 （4）掌握碘量法测定维生素C 含量。

（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。

（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。

二、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

溶剂提取法是实际工作中应用最普遍的方法，根据天然产物中各化学成分的溶解性能，选用对有效成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，用适当的方法将有效成分尽可能完全地从药材组织中溶解出来。溶剂提取法的基本原理是在渗透、扩散作用下，溶剂渗透入药材组织细胞内部，溶解可溶性物质，形成细胞内外溶质的浓度差而产生渗透压，在渗透压的作用下，细胞外的溶剂不断进入药材组织中，溶解可溶性成分，细胞内的浓溶液不断向外扩散，如此反复，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡即完成一次提取。滤出此溶液，再加入新溶剂，使细胞内外产生新的浓度差，提取可继续进行，直至所需成分全部或大部分溶出。

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。

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：（1）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；（2）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；（3）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：（1）不溶或难溶于水；（2）与沸水长时间共存而不发生化学反应；（3）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, 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。

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，可被2，6-二氯靛酚氧化。

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。本实验用碘量法。

碘的标定： I 2 + 2S2O 32- → 2I- + S4O 62- 硫代硫酸钠的标定： 6H + + IO3- +5I- → 3I2 + 3H 2O I 2 + 2S2O 32- → 2I- + S4O 62-

以碘酸钾为基准物，在酸性条件下与过量的碘化钾反应生成I 2与2S 2O 32-反应。 3、 原子吸收光谱测定金属离子

柑橘皮中的微量金属元素主要有钾、钙、铁、锌等，这些金属离子的含量测定可以原子吸收光谱法测定。待测的柑橘皮的提取液在空气-乙炔火焰中原子化，在光路中分别测定锌对特定波长谱线的吸收。含量计算需要先建立各个金属的标准工作曲线。

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。由于橙皮苷和Al(NO3) 3溶液在80℃反应15min 后能形成黄色络合物，通过波长扫描，可测其420nm 有最大吸收，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。

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。

三、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

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 Zn 2+离子储备液、橙皮苷标准液等

四、实验步骤

1、 维生素C 提取及含量测定

（1）柑橘皮水溶性成分的提取：新鲜柑橘皮50g 称量，剪成20*20cm细条，加80mL2%的HCl ，浸泡0.5小时，抽滤，再加50ml2%盐酸，浸泡0.5h ，抽滤，再加50ml2%盐酸，浸泡0.5h ，抽滤，合并三次滤液，定容到250mL ，移取10mL 保存用于原子吸收分析，剩

余用于维生素C 测定。

（2） 维生素C 的含量测定

a.Na 2S 2O 3溶液的配制（0.01mol/L）:称取约0.7895g 的硫代硫酸钠结晶固体于小烧杯内，加少量蒸馏水溶解，定容于250ml 容量瓶中，转移到棕色瓶中备用。

b. I2溶液的配制（0.01mol/L）已配好。

c. 碘酸钾标准溶液配制：差量法准确称取碘酸钾0.1052g ，放入碘量瓶中，加20ml 水，3ml3ml/L的H 2SO 4和10ml 的10%的KI ，用蒸馏水稀释定容到250ml 。

d. 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KIO 3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，滴定至无色且30s 内不变色；重复三次上述操作并记录数据；

e.I 2溶液的标定

用移液管移取25.00mL ）I 2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；

f. 用标定好的碘溶液滴定样品，将240ml 的维C 提取液倒至锥形瓶中，滴定前加入2mL 淀粉指示剂 ，滴定至淡蓝色。 2、AAS 测Zn

（1）标准溶液的配制：称取0.2981g 氧化锌基准物，用6mol/L的HCl 定容至100ml ，稀释100倍后，分别移取0.50ml 、1.00ml 、1.50ml 、2.00ml 、2.50ml 上述溶液至编号为1-5的50mL 容量瓶中，稀释定容后待用。

（2）工作曲线绘制及样品含量测量：按浓度重低到高的顺序依次测定1-5号容量瓶中不同浓度标准液的的吸光度并记录数据绘制工作曲线。标准液测定完毕后，取步骤1中所移取出的10.00mL 维C 提取液，用尼龙滤网抽滤该维C 提取液，抽滤完成后测定其吸光度。 3、橙皮苷的提取和含量测定

（1） 乙醇回流提取橙皮苷：定量20g 橘皮在80ml 乙醇中回流2小时，过滤，用乙醇定容到100ml 容量瓶中，备用。

2+

（2） 橙皮苷含量的测定：

储备液：称取0.0989g 橙皮苷配制橙皮苷标准液（2mg/ml），用0.1M 氢氧化钠：乙醇=50:50，定容到50ml 容量瓶中。将储蓄液稀释5倍至0.4mg/ml。

标准曲线绘制：分别精密量取0.50ml 、1.00ml 、2.00ml 、3.0ml 、4.0ml 的橙皮苷标准储备溶液0.4mg/ml，用用0.1M 氢氧化钠：乙醇=50:50定容到50ml 容量瓶中。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，将参比液放入比色皿中，调零。自检，波长范围为225~400nm，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287.10nm 、361.90nm ，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。

用三号在200-700nm 内确定最大波长。在最大波长处分别测定吸光度值，以 值(y)为横坐标、橙皮苷的含量(x，mg ／m1) 为纵坐标作线性回归，得标准曲线。

样品含量的测定：样品液稀释100倍，在最大吸收波长处测定吸光度。

4、 香精油的提取和分析

（1） 水蒸气蒸馏提取橘皮香精油： 称取30g 的柑橘皮，剪成细条状，进行水蒸气蒸馏，控制水蒸气蒸馏速度，蒸馏1.5h ，收集100-150ml 左右的馏出液， 将馏出液转移到分液漏斗中，用30ml 氯仿萃取一次后，水层继续用20ml 氯仿萃取一次，合并两次氯仿溶液，加无水硫酸钠至溶液澄清，用氯仿定容到50ml 容量瓶中。

（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：①柱温：恒温180℃保留10min ；②柱温：60℃，以30℃/min的速度

升到180℃，保留0min ；③柱温：60℃，以10℃/min的速度升到180℃，保留0min ；优化完成后，选择最优条件进行样品的测定，并记录数据。

柑橘皮中含量最大的4种香精油分别是：柠檬烯，beta-蒎烯，芳樟醇，乙酸芳樟醇。将上述4中对照品配成标准溶液在GC 上分离得到对照品的色谱图，样品进样，按照外标法测定含量。

五、结果与讨论

1、维生素C 含量分析及讨论

称取0.1052g 碘酸钾，0.7895g 硫代硫酸钠 MKIO3=214 C = 6*（m KIO3/M KIO3）/（V 2-V 1）

相对偏差=|平均值-测量值|/平均值

CI2 = C Na2S2O3*V/20

相对偏差=|平均值-测量值|/平均值

碘溶液滴定Vc 所用体积 10.03ml Mvc=176.13 m（VC ）= C I2*V*MVc =85.64mg 样品中VC 含量=m（VC ）/（样品）=85.64/50=1.7129(mg/g橘皮） 2、金属离子锌含量分析及讨论

由上图，拟合直线方程为：A=0.1679c+0.0590，则浓度c=（A-0.0590）/0.1679 所以样品中Zn 含量为：c=（0.1765-0.0590）/0.1679=0.6998（mg/L） 故T=C*V/m（样品）=0.6998*0.25/50=0.0035（mg/g橘皮） 3

、橙皮苷含量分析及讨论

2+

先用3号0.01584mg/ml的样品测紫外吸收光谱，可得，在λ=287.10nm时，Abs 为0.3977， 在即最大吸收值，所以λmax=287.10nm。 测得的待测溶液如下图：

由上图，样品吸光度为0.3743时，样品中橙皮苷的含量为：c=（0.3744-0.0291）/24.012=0.0（mg/ml）

故T=C*V/m(样品)=0.0144*100*100/10=14.38(mg/g橘皮）

由上图，样品吸光度为0.3352时，橙皮苷含量为c=（0.2860-0.0041）/14.755=0.0191（mg/ml） 故T=C*V/m(样品)=0.0191*100*100/10=19.1（mg/g橘皮） （4）香精油含量分析及讨论 条件一：柱温恒温180℃，保留10分钟

有效组分未完全分离，此条件不适合

条件二：柱温：60℃，以30℃/min的速度升到180℃，保留0min ；

样品分离，分离效果不理想，原因在于程序升温过快

条件三：柱温：60℃，以10℃/min的速度升到180℃，保留0min ；

样品

完全分离，且分离效果较好

由柠檬烯、β-蒎烯、乙酸芳樟酯、芳樟醇的沸点与极性可知，出峰顺序为：β-蒎烯 柠檬烯 芳樟醇 乙酸芳樟酯。

b beta-蒎烯 =m beta-蒎烯/V=0.0462*(10/50/50)=1.848*10-4(g/ml) b 柠檬烯 = m柠檬烯/V =0.0432 *(10/50/50)=1.728*10-4(g/ml) b 芳樟醇= m芳樟醇/V =0.134*(10/50/50)=5.36*10-4(g/ml) b 乙酸芳樟醇= m乙酸芳樟醇/V =0.1672 *(10/50/50)=6.688*10-4(g/ml)

提取的精油的GC-FID 谱图

六、 实验结果

1．橘皮Zn 离子的含量为0.6998*0.25/50=0.0035（mg/g橘皮） 2．橘皮中橙皮苷含量为0.0144*100*100/10=14.38(mg/g橘皮） 3．橘皮中维C 含量为85.64/50=1.7129(mg/g橘皮） 4．橘皮中β-蒎烯含量为0.115mg （β-蒎烯）/g(橘皮) 5．橘皮中柠檬烯的含量为0.369mg （柠檬烯）/g（橘皮） 6．橘皮中芳樟醇的含量为0.28mg （芳樟醇）/g(橘皮)

7．橘皮中乙酸芳樟醇的含量为0.318mg （乙酸芳樟醇）/g(橘皮)

七、讨论与分析

（1）维生素C 含量的滴定：

①由Na 2S 2O 3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；

②由I 2的测定结果及相对平均偏差可见，三次滴定结果相对于Na 2S 2O 3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；

③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，I 2浓度测定以及Na 2S 2O 3浓度测定的准确与否也会对实验结果产生影响。

④测定中用的是碘量法，该方法简单方便，但是碘易挥发，见光分解。在配置碘溶液时，

加入了KI ，结合成I 3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。

-

（2）AAS 测Zn ：

①由工作曲线可见，R 2=0.9976其线性拟合关系较好，基本符合要求；影响线性的原因主要来至溶液的配置过程，如移取液体、读数的准确程度，溶液是否摇匀以及测定时比色皿装液过程中手法所带来的影响等； （3）橙皮苷的提取和含量测定：

A ，由工作曲线可见，在最大波长（λmax=287.10nm）处，样品的吸光度值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；

B ，在非最大波长（λ=361.90nm）处，样品的吸光度值在所作曲线的线性浓度范围之外，说明在361.90nm 波长处，提取液试样中存在其他一些可以在此波长范围很好被吸收的物质。不同分子的原子团和原子，它的发射光谱和吸收光谱不同。因此可以根据其光谱的特征和强度研究化合物的结构和测定其含量。本实验中，橙皮苷对光的特征吸收波长在287.10nm 处，所以当波长为361.90nm 时，溶液中存在着对该波长具有特征吸收的物质。 C ，实验采用紫外分光光度计，柑橘提取液中可能有很多物质在最大吸收波范围内重叠吸收，吸光度并不能准确的反映含量，但是如果采用液相色谱进行分析可以将其中的组分全部分离出来，并且通过图谱信息可以得到柑橘皮中橙皮苷的准确含量。 （4）香精油的提取和分析：

①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；

②加大鲜橘皮的用量、减慢馏出液滴下速度可有效增加有效峰的强度；

③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Na 2S 2O 3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：

Na 2S 2O 3 → Na2SO 3 + S↓ S2O 3 + CO2 + H2O → HSO3 + HCO3 + S↓ （微生物） S 2O 3 + 1/2 O2 → SO4 + S↓

此外，水中微量的Cu 2+或Fe 3+等也能促进Na 2S 2O 3溶液分解。 因此配制Na 2S 2O 3溶液时，需要用新煮沸(为了除去CO 2和杀死细菌) 并冷却了的纯水，加入少量Na 2CO 3，使溶液呈弱碱性，以抑制细菌生长。而Na 2S 2O 3溶液不宜加热，加热时会加速空气中的氧气氧化Na 2S 2O 3。。

2-2-2---2+

④通常从柑橘果皮中提取香精油的方法有压榨法、浸提法、水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法。本实验采用的是水蒸气蒸馏法提取柑橘皮中香精油的。选择水中蒸馏提取香精油这种方法的优点是设备简单、成本低、产量大、水分子容易向果皮组织中渗透，水置换出香精油，使精油向水中扩散，在水蒸气作用下形成油水共沸物同时蒸出。水蒸气起到“搅拌”作用。