4．β-胡萝卜素的应用

1831年，瓦坎罗德尔(Wackenroder)从胡萝卜中分离到了胡萝卜素，但直到20世纪30年代，胡萝卜素的化学结构才得以确定。植物中的胡萝卜素经人体吸收后，可以在体内转变为有生理活性的维生素A。通常，我们把能在体内转变为维生素的物质称为维生素原，胡萝卜素就是维生素A原，其中起主要作用的是β-胡萝卜素。胡萝卜素能够治疗因维生素A缺乏所引起的各种疾病。此外，胡萝卜素还能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化，预防癌症的发生。

β-胡萝卜素还可以作为禽畜饲料添加剂，能提高鸡的产蛋率，还可以提高牛的生殖能力。β-胡萝卜素具有优良的着色性能，着色范围是黄色、橙红，着色能力强，色泽稳定均匀，能与K、Zn、Ca等元素并存而不变色，尤其适合添加在儿童食品中。因此，被广泛作为食品、饮料及饲料的添加剂使用。β-胡萝卜素本身是油溶性的，非常适合油性产品或蛋白质类产品的开发，如人造奶油、胶囊、鱼浆制品、素食产品、速食面、调理包，等等。因此，β-胡萝卜素是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合委员会认可的无毒、有营养的食品添加剂。研究还表明，将抗氧化维生素涂抹在皮肤上，不仅能防止紫外线的伤害，还能促进对已被伤害皮肤的修复，使皮肤保持弹性，β-胡萝卜素因而也逐渐应用于化妆品等新兴市场。

3．提取植物芳香油的方法

提取植物芳香油的三种基本方法：蒸馏、压榨和萃取。具体采用哪种方法要根据植物的原料特点而定。

植物芳香油具有较强的挥发性，还能随水蒸气蒸发，因此可以利用蒸馏法提取植物芳香油。法国香水业作为一种工业生产，最初就是通过蒸馏法来获得芳香油的。玫瑰油、薄荷油、肉桂油、熏衣草油、檀香油等主要由蒸馏法获得。

压榨法是利用机械压力榨出芳香油。橘子油、柠檬油、甜橙油等都是用压榨法制得的。超市出售的手动榨汁器，其原理与压榨法是类似的；

萃取法的大致过程是，将新鲜的植物材料浸泡在低沸点的有机溶剂中，如乙醚、苯、石油醚等，几小时后，取出残渣，蒸去溶剂，留下蜡质的膏状物。茉莉浸膏、桂花浸膏、白兰花浸膏、玳玳花浸膏等都是用萃取法制成的。

除了上述方法以外，植物芳香油的提取还有吸香法、浸泡法。吸香法利用的是油脂可以吸附油剂的原理。所选用的脂肪要经过特别处理，以防止变质变臭。吸香法采用的脂肪一般都含有猪油和牛油的成分。浸泡法与吸香法类似，但改用液体的油脂而不是吸香法中用到的膏状油脂。浸泡法通常用来提炼树脂、树胶及花瓣中的芳香精油。

2、植物芳香油化学组分和用途

植物芳香油是植物有效成份的提取液，其特点是有特殊的植物香味和分子结构。精油中最多的组分是萜类化合物，还有一些酯类成分。所以具有芳香气味。

精油的用途有三种：作为香料，用于化妆品、香水、肥皂等的制作；作为调味品，用于糕点、糖果、饮料等食品生产；作为药物，用于清凉油的生产等。

1．植物芳香油的来源

天然香料主要来自动物和植物。动物香料主要来自麝香、灵猫、海狸、抹香鲸等，植物香料来源广泛，大约有50多个科的植物中提取。

(四)．注意事项

1．以血液为实验材料时，每100ml血液中需要加入3g柠檬酸钠防止血液凝固。

2．加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

3．二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。

4．DNA的溶解度与NaCl溶液浓度的关系：

当NaCl溶液浓度低于0．14mol/L时，随浓度的升高，DNA的溶解度降低；当NaCl溶液浓度高于0．14mol/L时，随浓度升高，DNA的溶解度升高。

5．盛放鸡血细胞液的容器，最好是塑料容器。

鸡血细胞破碎以后释放出的DNA，容易被玻璃容器吸附，由于细胞内DNA的含量本来就比较少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就会更少。因此，实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管，这样可以减少提取过程的DNA的损失。

(三)．实验步骤-以洋葱为实验材料

1．称取30克已切碎的洋葱，放入研钵中，加入少量石英砂助研，倒入10mL 2mol/L的氯化钠溶液，充分研磨。

洋葱含有挥发性刺激物，有效减少刺激，才能使实验顺利进行。上课前，教师可先将洋葱放入冰箱冷冻一会儿，使其凉透但又不能结冰；或将洋葱切成几大块，放入清水泡一会儿，让其挥发性刺激物溶于水，可以减轻刺激。然后将洋葱切碎备用。研磨的目的主要是使洋葱细胞破裂，使DNA溶于2mol/L的氯化钠溶液，没必要将洋葱研成粥糊状，后者既浪费时间又影响实验效果。研磨时，切忌使用搅拌器(榨汁机)。使用搅拌器虽可以提高研磨效率，但搅拌器将洋葱切成极细小的颗粒，无法通过过滤将洋葱颗粒剔除。只能将酒精直接倒入滤液中，许多洋葱小颗粒因为轻会漂浮起来，DNA藏在其中，无法分辨。学生看不到白色纤维状粘稠物的DNA。

2．研磨后，用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中，得到滤液。

3．向滤液中加入95%的酒精溶液20mL，沿烧杯壁缓缓倒入，不要震动或搅拌。

此时，烧杯中的液体分为上、下两层，下层较浑浊，上层澄清，很快上层溶液中就会有白色纤维状粘稠物析出，用玻璃棒可将其轻轻卷起。这就是记录生命遗传信息的重要物质--DNA。DNA析出的过程中，切忌震动和搅拌(不震动易于分层，我们就能很容易观察到上清液中的丝状物；搅拌会使非常柔软的DNA断裂成小段，不易取出)。如果用玻璃棒DNA不易卷起，可改用表面打毛的牙签，DNA提取物就缠绕在牙签上了。

4．鉴定：取两支试管，编为1、2号，各加入2mol/L的氯化钠溶液2mL，向1号试管中加入一些白色纤维状物，振荡使其溶解，然后向两支试管中各加入2mL二苯胺试剂，沸水浴加热5分钟。

(二)．实验设计

1．实验材料的选取　

凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但是使用DNA含量相对较高的生物组织，成功的可能性更大。

2．破碎细胞，获取含DNA的滤液　

动物细胞的破碎比较容易，以鸡血细胞为例，在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如，提取洋葱的DNA时，在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨，过滤后收集研磨液。

注意：

①为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂？

蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体，水分可以大量进入血细胞内，使血细胞胀裂，再加上搅拌的机械作用，就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)，从而释放出DNA。

②加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么？

洗涤剂是一些离子去污剂，能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。

③如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响?

研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，影响实验结果，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。

④此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分？

可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质。

3．去除滤液中的杂质　

方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质，不分解DNA；方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。

注意：

①为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？

用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低盐浓度使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。

②方案二与方案三的原理有什么不同？

方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白，从而使提取的DNA与蛋白质分开；方案三利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同，从而使蛋白质变性，与DNA分离。

4．DNA的析出与鉴定　　

将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液，静置2-3min，溶液中会出现白色丝状物，这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸取上面的水分。

取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。

(一)．实验原理

提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。

1．DNA的溶解性　

DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。

此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。

2．DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性　

蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60-80^oC的高温，而DNA在80^oC以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。

3．DNA的鉴定　　

在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。

(四)实验操作指导

1、无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键

①植物组织培养不同于扦插、分根、叶插等常规无性繁殖。由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。

②无菌技术包括培养基消毒灭菌和植物材料(外植体)的消毒灭菌。对培养材料进行表面灭菌时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面还要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待。

③对接种操作中污染情况的分析：接种3-4 d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。真菌污染可能是植物材料灭菌不当。

④妥善处理被污染的培养物：操作后常出现培养物被污染的情况。一旦发现培养材料被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。

⑤有毒药品的用后处理：外植体灭菌用过的有毒药品要妥善处理(如氯化汞等)，以免引起环境污染。

2、设置对照实验和重复组

通过设置重复组和对照组可以选出最佳的实验材料、最好的培养基配方、找出实验失败的原因。如设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作是否合格，有没有被杂菌污染。

选取适宜的材料和培养基组成是花粉植株诱导成功的关键。最适宜的花药发育时期会因植物种类和品种的不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花药培养的时期是单核居中期或单核靠边期。