牛波

摘 要：光合作用是高中生物教學的重要內容，并在生物教學中設置了光合作用色素提取和分離的實驗。通過參考國內外文獻并經反復實驗，改進色素提取方法，側重控制實驗各個環(huán)節(jié)中水分含量，可以提高色素層析效果，清晰分辨4條色素帶。

關鍵詞：光合作用色素；微量研磨過濾器；八角金盤葉；電烘箱

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）34-0174-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.34.106

一、介紹

光合作用是高中生物教學的重要內容，在國內外高中生物教科書中，都有關于光合作用色素提取和分離的實驗。Storey（1980）建議用酒精提取色素，對學生更安全。Foote（1984）介紹用專門制作的薄板分離色素，使用丙酮作為溶劑提取色素，使用新鮮葉片作為實驗材料，但是實驗效果并不理想。為什么用酒精和丙酮提取的色素，進行色素分離時效果不夠理想？主要原因是酒精和丙酮是親水性的有機溶劑，將其用于提取色素時極易從新鮮葉片中將水分帶進提取液中。提取液中含有水分，則會阻礙色素層析的清晰度。所以國內教科書主張使用新鮮菠菜葉片作為實驗材料，用無水酒精作為提取液，提取的色素中含水會很多，層析效果不夠理想，很難看到四條色素帶。因而需要用干燥器或吹風機吹干葉片中的水分。Katayama（1994）提出：（1）用二氧化硅粉末吸走材料中的水分（國內教科書認為加二氧化硅為了研磨充分）；（2）用疏水性溶劑代替親水性溶劑如甲醇或無水乙醇提取和分離色素。通過參考國內外文獻并經反復實驗，將綠葉中色素的提取和分離步驟做以下幾個方面的改進：實驗材料改進，實驗試劑（包括提取液和層析液）的改進，實驗儀器的改進。

二、實驗改進

（一）改進提取色素的材料

選用含色素豐富且含水較少的葉片，如校園綠化常用植物八角金盤（Fatsia japonica）葉、洋槐葉等。材料在實驗前最好用電烘箱烘干處理。可將溫度設置為80℃，時間為30分鐘。沒有電烘箱的學校，實驗前將葉片放在在陽光下曬一曬，或用電吹風吹一吹，減少葉片中的水分。

（二）改進實驗試劑

改變使用無水乙醇或丙酮提取液，而采用疏水性的提取液和層析液。提取液的配方是石油醚（沸點是30℃～60℃）和丙酮的體積比是7：3。層析液的配方是石油醚和丙酮的體積比是9：1。

（三）改進實驗儀器

改變提取儀器，使用微量研磨器過濾器代替研缽研磨、漏斗過濾的方法提取色素。使用專用的可以封閉的層析缸代替在小燒杯中蓋上培養(yǎng)皿的方法層析。

（四）改進后的實驗步驟

實驗改進的關鍵是控制各個步驟中的水分含量，盡量減少提取材料中的水分，濾紙條中的水分，減少使用親水試劑。具體步驟如下：

1.取材。剪取經過干燥處理后的八角金盤葉1克，大約一枚一元硬幣大小葉片，放入微量研磨過濾器。

2.加二氧化硅。在微量研磨過濾器中加入少許經干燥處理的二氧化硅粉末（五分之一塑料藥匙），目的是進一步吸取葉片中的水分，并使葉片研磨充分。

3.加提取液。在微量研磨過濾器中加入4毫升提取液，分兩次加入，研磨前加入2毫升，研磨接近結束時再加2毫升。

4.研磨。用力研磨3分鐘，或計數研磨150次左右。

5.吸取提取液。打開研芯的塑料蓋，用毛細玻璃管從研磨器的研芯中央吸取研磨過濾好的色素。

6.畫濾液細線。在充分干燥處理的長10厘米，寬1厘米的濾紙條一端，離末端1厘米處畫濾液細線，干燥后重復1次。

7.層析。將畫好濾液細線的濾紙條垂直放入加好1毫升層析液的層析缸中蓋好蓋子開始層析，濾液細線離層析液面約5毫米。

8.觀察結果。大約5分鐘即可完成層析過程，透過玻璃缸可當看到跑得最快的黃色葉黃素線時，層析完成。

三、討論

Neil Reese（1997）介紹分離光合色素的方法，該方法雖然可以清楚分離色素，但實驗設備要求較高，不適合中學生做實驗。使用乙醚提取色素雖然效果很好，但乙醚毒性很大。而石油醚和丙酮按一定比例混合比單獨使用乙醚毒性小，且揮發(fā)量小，更適宜在中學實驗中使用。在色素的提取和分離環(huán)節(jié)設法控制水分，包括選葉片、選提取液、選層析液，干燥葉片、濾紙、二氧化硅。盡可能減少水分，這是實驗改進的關鍵。除此之外，如果使用石油醚和丙酮提取色素，結合使用微量研磨過濾器，有機溶劑的數量需要的就很少，大大降低實驗成本，經過我連續(xù)多年實驗，可很短時間完成實驗，清楚分出4條色素帶，大大提高了實驗的成功率。使用研磨過濾器所需的實驗材料大大減少，且試劑揮發(fā)的機會減少。使用專用層析缸層析，更減少了層析液的揮發(fā)，降低了材料、試劑的使用量，降低有害物質的被學生吸入體內。因而改進后的實驗方法是更加健康、便捷的色素提取及分離方法。

參考文獻：

[1] Storey R. The Advantages of Chlorophyll Extraction with Alcohol[J]. American Biology Teacher， 1980， 42（3）：180-181.

[2] Foote J. Thin Layer Chromatography （TLC） of Chlorophyll Pigments[J]. American Biology Teacher， 1984， 46（4）：226-229.

[3] Katayama N， Hirata T，Kurashima H， Dasai A and Yokohama Y. A Simple Procedures for Qualitative Analysis of Photosynthetic Pigments from Algal Materials[J]. Japanese Journal of Phycology， 1994（42）：71-77.

[4] Reese R N. Separation of Chloroplast Pigments Using Reverse Phase Chromatography[J]. American Biology Teacher， 1997， 59（2）：114-117.

[ 責任編輯 杜建立]endprint