植物芳香油的提取教学组织.docx
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植物芳香油的提取教学组织
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“植物芳香油的提取”教学组织
植物芳香油的提取课题,对应课程标准中的具体内容标准是研究从生物材料中提取
某些特定成分。
该课题实验涉及较多的化学仪器及比较复杂的实验操作,也存在课堂
教学的有效组织问题,下面对该课题实验进行分析并提出相应的教学建议。
1习得基础知识
芳香油是指具有一定香味和挥发性的帖类、酯类等物质,又称精油或挥发油。
植物
的根、茎、叶、花、果实、种子等六大器官中都可以提取到芳香油,如人们常见的生
姜油、香草油、薰衣草油、玫瑰油、杏仁油和茴香油,等等。
动物体内也可以提取芳
香油,如从麝中提取的麝香油,从抹香鲸中提取的抹香鲸油。
人们从微生物真菌中也
提取到了芳香油。
芳香油的作用主要有三种:
一是作为香料,如各种香水和化妆品,
这是目前使用最为广泛的用途;二是调味品,如食品和糕点中加入了少量的芳香油,用
于调节味道,激发食欲;三是用作药物,如牙科消炎的丁香油,提神、驱虫的清凉油,
等等。
学生极容易将食用植物油与芳香油相混淆。
因为这两者都有共同的物理特性,即具
有一定的香味和挥发性。
但从化学本质来看,芳香油的成分非常复杂,主要是一些萜
类化合物(一类碳氢化合物)及其衍生物,也有一些酯类,如玫瑰精油和香蕉精油中含有
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大量的酯类物质;而食用植物油是高级脂肪酸的甘油酯,沸点高,挥发性差;从作用来
看,芳香油与食用植物油有很大不同,主要体现在:
芳香油能够散发出芬芳气味,使
人身心爽快,有助于消除疲劳,恢复精力,还可不同程度地提高人体神经系统、内分
泌系统的功能,帮助人体提高免疫力,具有保健、美容等作用。
提取芳香油的常用方式有三种:
蒸馏、压榨和萃取(见下表)。
提取方法
原理
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常见材料
材料特点
优点
缺点
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玫瑰、薄荷叶、金合欢、薰衣草,等等
有效成分的化学性稳定,不易水解
设备简单,操作方便,是生产芳香油的主要方法
油水混合物中水分含量较多;油水不易分离;部分有效成分不易随水蒸气散发出来
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茉、桂花,等等
有效成分不易随水蒸气挥发
效率高
材料必须尽可能细小;有机溶剂可能有一定的毒性,而且不易与芳香油分离
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上表中提到的蒸馏法,指的是教材中提到的简化水蒸气蒸馏法,其缺点也是针对此
法而说的。
除上述方法外,提取芳香油的方法还有吸香法、浸泡法,等等。
2正确定位教学目标
以上提取芳香油的基本方法中,压榨的基本原理相对简单,知识性内容比较浅显,
绝大多数的生物实验室缺乏相应的压榨设备,因此,实践性不强;萃取的原理和实验操
作在化学课中已有相应的体现,萃取芳香油的最大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,并不适合大多数的芳香油的提取,在中学生物室中
很难操作。
蒸馏法(水蒸气)原理简单,操作时有一定的技能要求,能够有效地培养和锻
炼学生的实验操作能力,与生物技术实践模块的课程目标培养学生的实践能力,是一
致的。
基于以上分析,特确定如下的教学目标、教学的重点和难点。
2.1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。
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(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教学重点和难点
教学重点:
提取植物芳香油的常见方法和基本原理;根据常见的实验材料选择恰当的
提取方法;运用水蒸气蒸馏法从植物材料中提取芳香油。
教学难点:
运用水蒸气蒸馏法从植物材料中提取芳香油;实验设备的安装和使用;实验
教学的组织和管理。
3熟悉技术操作及要求
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本课题的主要目标是运用蒸馏法从植物材料中提取芳香油。
以下是实验操作流程。
处理材料时,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,
等等,这样做便于水和水蒸气与材料充分接触,以利出油。
安装仪器:
仪器的安装是比较复杂的操作,是实验的难点之一。
下面的图示为仪器
安装的基本流程。
其中难度较大的是调节蒸馏瓶、冷凝管和接收瓶三者之间的高度和
距离。
冷凝管的安装非常重要,主要涉及两个方面,一是要注意冷凝管的进水口在
下,出水口在上,并保持适当的倾斜度;二是与进水口相连接的橡皮管应与水龙头相
连,依靠自来水在冷凝管中逆流达到充分冷却的效果,因此,水龙头与橡皮管一定要
连接紧密。
而大多数生物实验室的放水设备并未考虑到这一点,因此需要进行改造或
设法弥补。
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添加材料:
材料可以在安装蒸馏瓶前放入。
这里需要特别注意,一是避免将碎片状
或粉末状的材料粘附在蒸馏瓶的瓶口;二是材料和水要保持一定的比例,一般500mL的
蒸馏瓶可添加材料10~20g,用水300mL。
加热蒸馏:
为节约酒精,缩短实验时间,可用热水进行蒸馏,刚开始时火焰可大
些,烧开后改用小火,蒸馏时间不宜过长,一般实验15~20min即可。
蒸馏的初期,
冷却水流速可小些,待有较多的水蒸气通过时,冷却水流速可适当大些(注意节约用
水)。
蒸馏时要控制好速度,通常以每秒生成2~3滴油水混合物为宜。
获取油水混合物:
如观察到接收瓶中出现了明显的油层或不再出油时,即可停止加
热。
此时,应先撤出热源,然后停止进水,最后拆卸蒸馏装置,拆卸的顺序与安装时
刚好相反。
分离油层和获取精油:
蒸馏得到的油水混合物分层现象并不十分明显,因油较少,
水较多,因此,不易直接将油和水分离。
可采用直径和容量较小的接受瓶,观察到的
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油层更加明显一些。
此时,可在油水混合物中加入一定质量的食盐,使水层成饱和食
盐水溶液,达到降低芳香油在水中的溶解度,然后将其倒入分液漏斗,待油层和水层
分层明显后,打开顶塞,将活塞缓缓旋开,放掉下层的水分,然后将油层从顶口倒入
接收瓶中,向接收瓶中加入无水硫酸钠,吸去油层中含有的微量水分,稍振荡后,静
置片刻,最后,用滤纸过滤,除去五水硫酸钠晶体,此时,就可得到浓缩的精油。
4采取有效的教学组织,激发学生的学习兴趣
3.1课外搜集资料,课内展示成果
由于学生对提取芳香油非常感兴趣,教师可提前让一部分学生收集资料,制成幻灯
在课堂上展示。
学生搜集的资料分两部分,一部分是从互联网和相关书籍刊物上获取
芳香油的相关知识,如芳香油的具体名称、作用、制作方法、历史发展,等等;另一方
面是进行市场调查,让学生到相关超市(如化妆品超市),调查统计有哪些产品添加了芳
香油,这些芳香油的名称是什么?
有什么作用?
将这些感性的资料和调查结果在课堂上
展示,与其他学生分享,以此来激发学生的学习兴趣和实验欲望。
3.2从生活经验出发,激发学生的探究兴趣
随着人们生活的改善,由少数有钱人享受的芳香油,目前已成为普通大众经常消费
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的常见商品了,教学中教师可列举生活中常见的芳香油,如玫瑰精油、薰衣草精油、
精凉油、薄荷油等耳熟能详的名称及其作用来说明芳香油与人们生活的关系,并用要
生产1滴纯正的玫瑰精油,大约需要5kg的玫瑰花瓣,而玫瑰精油称为液体黄金,比
黄金的价格还贵,以激发学生了解芳香油的基本知识,学习提取玫瑰精油的兴趣。
3.3分析实验材料,找出合适的提取方法
实验材料的不同,采取的提取方法各不相同。
教学过程中可提供一些即将用到的实
验材料,如生姜、橘皮、薄荷叶、玫瑰、桂花供学生分析,讨论采取什么样的提取方
法比较适宜,进而总结出提取芳香油的三种主要的方法,然后分析这三种方法的基本
原理、材料特点,提取的优点和缺点。
3.4厘清实验仪器的作用和使用方法,注意操作细节
提取玫瑰精油用到的水蒸气蒸馏法,涉及到最重要的实验仪器就是蒸馏瓶和冷凝
管,冷凝管的构造及其作用原理需要教师认真讲解,并提出以下问题供学生思考:
冷
凝管的构造有何特点,其作用是什么?
蒸汽从哪里通过,冷凝水从哪里通过?
蒸汽的流
动方向为什么与冷凝水的流动方向相反?
谁是进水管,谁是出水管?
冷凝管为什么要保
持一定的倾斜角度?
如何控制冷凝水的流动和流速?
等等。
对这些问题的进行认真地讨
论,有利于学生理解实验原理,进行正常的仪器操作,也有利于学生控制冷凝水的流
速和节约用水。
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3.5以组为单位,开展实验操作
为激发实验兴趣,让同学们有更多的实验感受,可将学生分成小组,每组由4~8位
学生组成(见右图),共同完成实验仪器的安装和提取精油的全部实验。
提供给学生的实
验材料可以是上文中提到的一些材料,如鲜玫瑰花瓣、干玫瑰花瓣、橘皮、生姜、干
桂花、薄荷叶等等,让不同小组的同学选择不同的实验材料,各个小组的同学可以相
互观摩和交流,最后由小组代表展示实验成果,讲述制作过程和制作心得。
5课后总结与反思
5.1实验材料的获取和准备
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很多老师认为,本实验最困难的事情是无法准备相应的实验材料,因为无法获得充
足的鲜玫瑰花瓣。
其实不然,学生中就有很多的资源可以利用。
笔者介绍一个真实的
教学案例,本人在带领学生做该实验之前也有与大多数老师一样的顾忌,从哪里弄到
哪么多的鲜玫瑰花瓣呢?
我在征询学生意见时,学生告诉我,他们有办法,果不其然,
第二天,仅一个小组的同学就轻松地弄来三大包鲜玫瑰花瓣(见右图)。
原来,学生到学
校附近的鲜花店,向店主讲明原因,让店主将卖玫瑰花时去掉的外层花瓣留下来供他
们实验,因这些花瓣已没有利用价值,店主当然乐意支持学生的实验活动。
通过这件
事情,让我明白了学生具有很强的实践能力,我们应该充分利用学生的潜能,利用各
种有效的教学资源来为我们的教育教学服务。
地处农村和小城镇的老师可能无法像我一样获取鲜玫瑰花瓣,但实验材料随处可
得,如孜然、橘皮、生姜、桂皮等等都是很容易得到的实验材料,干玫瑰花很便宜而
且容易买到,很多校园种植了较多的桂花树,每到桂花花开时,收集这些花瓣留待实
验,都是不错的选择。
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5.2实验仪器的准备和安装
本实验要用到蒸馏瓶和冷凝管等实验仪器,一般情况下可以从化学实验室借到,也
可以提前购买。
实验仪