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高中生物“植物芳香油提取”实验的优化思考

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  摘 要:本实验选择新鲜生姜、玫瑰花瓣、薄荷以及八角茴香作为研究对象,对目前高中生物“植物芳香油提取”实验过程、使用材料及方法的优化进行了探索。通过实验可知,采用八角茴香作为提取植物芳香油的材料最为合适;在该材料用量降低到25克的时候,通过蒸馏法就能够观察到非常明显的实验现象;在该材料的用量增加到50克的时候,能够通过计算得到出油率;在本次研究中通过反复实验证明,以无液滴出现当作是停止加热的信号是不可行的,在实验过程中停止加热应该以液滴流速是否出现明显降低为判断标准。
  关键词:高中生物;植物芳香油;优化
  一、 引言
  植物芳香油提取是高中生物中比较重要的实验内容,通过该实验学生不仅能够掌握提取芳香油的原理和方法,还能够提高学生的生物素养,促进学生全面发展。目前高中教材中安排的精油提取实验主要存在以下问题:第一,实验所需的材料价格过高;第二,实验过程中使用的相关装置安全性不高;第三,无法观察到较为明显的实验现象;第四,实验过程中的操作步骤过于复杂,在教学水平不高的乡镇学校中很难进行开展;第五,玫瑰花瓣自身的含油量较低,整花出油率均值只有0.3392%;第六,实验材料的获取较为困难,受季节影响比较大。在本次研究过程中,围绕上述问题,对该实验的研究方法和实验步骤进行优化,通过优化让学生能够观察到更加明显的实验现象。在本文中,选择了四种实验材料,通过对不同材料出油现象的观察和对比分析,给目前实验教学提出了有效改进建议。
  二、 实验过程
  1. 先分别量取200克新鲜薄荷、玫瑰花瓣、生姜以及八角茴香,放置在研钵里进行捣碎,也可是选择使用榨汁机对材料进行处理,然后将捣碎之后的实验材料放置与2000mL的圆底烧瓶里,根据1比4的比例,量取800mL的清水对研钵以及研棒进行冲洗,冲洗应该分成三次完成,冲洗结束之后,把洗液倒入到圆底烧瓶中。
  2. 基于图1,按照从左到右、从下到上的顺序,完成水蒸气蒸馏实验装置的连接。
  3. 将电炉打开,对混合液进行加热处理,液体沸腾之后,根据情况对电炉功率进行适当的调整,对流入收集瓶里面的液滴流速进行控制,让其保持在1~2滴/秒的速度,在流速出现了明显降低时,停止对混合液体加热。
  4. 停止加热后继续添加蒸馏水,在经过相应时间的冷却之后,将蒸馏装置拆除。
  5. 实验得到的提取液里添加浓度是0.1克/毫升的NaCL溶液,然后对实验现象进行观察,在这个过程中要对出现的实验现象进行拍摄以及记录。观察结束之后,通过分液漏斗,将水和油层区分开,对油层进行收集,并且在其中添加Na2SO4进行除水处理,然后对出油率进行计算。
  6. 通过反复实验能够看出,在四种材料里面,八角茴香出油率最高,并且在实验过程中能够观察到非常明显的实验现象。在实验过程中对八角茴香的使用量也进行了深入分析:在实验过程中分别采用150克、100克、50克和25克的用量,并且使用2000mL、1000mL、500mL和200mL的容器,其他的实验条件和上述一致,实验步骤不变。
  三、 实验结果及分析
  上图2是用量为200克时四种材料的出油情况,上图3是八角茴香用量为200克时,从侧面和上面观察到的实验结果。
  (一) 实验现象及分析
  通过对四种材料的反复实验,我们可以获得如表1和表2所示的数据
  (二) 结果分析
  1. 通过表1能够看出:在用量相同的情况下,四种材料中八角茴香的实验现象最为明显,并且材料的成本最低。
  2. 通过表2能够看出:八角茴香用量在50克以上的时候,实验现象明显。
  3. 在用量相同时新鲜玫瑰花瓣观察到的实验现象最不明显,如果在教学过程中,只想让学生进行定性观察,选择使用八角茴香最为合适,当然也可以选择使用另外两种材料取代玫瑰花瓣,如果教学过程中想让学生对出油率进行测定,那么还是选择八角茴香比较好,推荐的用量为50g。
  四、 实验优化思考
  通过实验研究能够看出,八角茴香和新鲜的玫瑰花瓣相比主要有以下优势:第一、实验材料获取较为便利,不会受到季节变化的制约;第二、八角茴香油顏色是浅黄色,学生能够容易进行观察;第三、成本较低,能够帮助学校节省开支;第四、八角茴香可以通过极少的用量满足实验要求,通常普通的中学实验室里面购买的仪器就能够满足需要,这便于实验得到推广。通过上述内容能够看出,采用八角茴香作为实验材料,不单单能够满足学生定性观察的需要,还可以让学生完成定量计算,让实验探究的目标得到更好的实现。
  作者简介:施明月,浙江省台州市,北京师范大学台州附属高级中学。
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