对实验“绿叶中色素的提取和分离”的改进与创新

傅晶

实验《绿叶中色素的提取和分离》是人教版高中生物必修一《分子与细胞》中光合作用的一节内容。做好“绿叶中色素的提取和分离”实验，有助于学生理解光合色素的种类和含量，加强学生对光合作用的理解和掌握，培养学生提取、分离、观察叶绿体中色素的技能。通过对此实验的改进，可以优化实验方案，使色素的提取和分离效果更加明显，提高学生的实验操作技能，培养学生的环境保护意识和实验创新能力。

叶绿素提取和分离实验实验《绿叶中色素的提取和分离》是人教版的高中生物必修一《分子与细胞》中光合作用的一节内容。做好“绿叶中色素的提取和分离”实验，有助于学生理解光合色素的种类和含量，加强学生对光合作用的理解和掌握，培养学生提取、分离、观察叶绿体中色素的技能。

一、实验原型及不足之处

根据本人教学实践和教师们的反映发现，即使完全按照课本所提供的材料和實验方案进行规范性操作，色素的提取和分离的效果依然不甚理想，对此进行加以改进。本人认为本实验有以不足：

1.实验材料选取不佳

某些绿叶含水量相对较大，冲淡了色素。例如，菠菜叶，实验课前尽管叶片已晾干，但细胞内部的含水量相对较大，研磨后滤液中依然含有较多的水分，而色素是脂溶性的，必然影响提取滤液的质量，从而影响滤液细线上色素的浓度，导致滤纸条上观察不到色素带或者色素带不明显。某些绿叶有机酸含量较高，破坏了色素，由于叶绿素性质很不稳定，当细胞破裂时，细胞液内有机酸中的氢可取代叶绿素中的镁而成为褐色的去镁叶绿素。虽然碳酸钙可中和有机酸，以防止去镁反应的发生，但如果有机酸的含量大于碳酸钙的中和作用，叶绿素依然被大量破坏。如空心菜，番薯叶研磨后都有明显的褐变现象。因此，要避免用此类绿叶。

2.研磨问题

课本中的安排是实验操作：称取5g菠菜叶，剪碎后放入研钵，即使尽可能的剪碎菠菜，而加入的10ml无水乙醇也不能将菠菜淹没，也就是说，在研磨过程中叶片几乎暴露在空气中，叶绿素易被氧化分解且过滤后得到的滤液太少。若加入无水乙醇过多，则导致色素溶液浓度过低，纸层析分离的色素带不明显。所以这是个矛盾。并且采用课本的方法向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙以及10ml无水乙醇，全部试剂加入再研磨，会使研钵内液体较多，不易用力研磨，否则液体会溅出，容易导致研磨不充分。

3.画滤液细线问题

课本上采用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀画出一条细线，待滤液干后，再画1～2次，要求细线细直且齐。但从实际操作情况来看，会遇到很多问题：毛细吸管很细易断，不好操作，画的滤液细线弯曲不直，画的滤液细线上色素提取液扩散得很宽，容易划破滤纸等。学生普遍反映第一次使用这么脆弱的毛细吸管，很难掌握力度和色素的流量。要么用力较小，导致画出来的滤液细线断断续续，或呈弯曲状，使起始的色素位置不一致，不能分离明显的色素带，要么用力过猛，将滤纸划破或毛细吸管断裂，或细线画得粗，导致色素重叠，从而使所绘的滤液细线达不到要求，观察不到明显的实验现象。

4.分离色素的问题

课本中色素的分离用到石油醚、丙酮、苯，这些物质挥发性强，有刺激性气味，并且有毒。使用课本上介绍的方法，用试管棉塞密封层析装置，密封不严，空气中弥漫挥发性气体，对学生身心健康不利。而且不便装入滤纸条和加层析液，加层析液的量也难控制。试管空间窄而深，容易造成滤纸条贴壁。若用烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯，滤纸条单薄容易弯曲，从而使滤液细线浸入到层析液，导致实验失败。

二、实验创新与改进之处

1.对实验材料的改进

实验材料由“菠菜”改为“朱瑾”。分离菠菜中的色素作为操作训练，但要做好这一实验，需选择新鲜的菠菜作为实验材料，因此受到菠菜的季节的限制。朱瑾的优势是：朱瑾叶多生长于华南地区，四季常青，不受季节影响。主攻园林观用，校园常见，材料易获取。植物色素含量高，易于提取。选材经济、实用，分离效果明显。

2.画滤液细线的改进与创新

用自制画线器（盖玻片插在橡皮擦上），来取代课本中的毛细吸管将色素提取液滴在载玻片上，用盖玻片一侧蘸取少量色素提取液，对准滤纸条上原先用铅笔绘制的细线，垂直放下，接触滤纸后稍微用力，便可制得比较理想的滤液细线，最后分离的色素带较为明显，能清晰观察到不同色素带的分布。

优点是：受力均匀，不易折断，细线是细齐直，画的滤液细线上色素提取液扩散的较窄，操作难度小，学生容易掌握，效果明显。

3.分离色素的改进与创新

把一张滤纸中间剪个洞，将剪去两角滤纸条插在洞中，起到固定滤纸条的作用，使其不易因滤纸单薄贴壁触及层析液。将层析液放在小烧杯中，特制的滤纸作为盖子放在烧杯上面，防止挥发性气体挥发到空气中。层析液不用时，可用大烧杯反盖住小烧杯。

若用圆形滤纸来分离色素，可用同样方法。中间剪个洞，插入滤纸，作为层析液和色素的桥梁。将色素滴在圆形滤纸中间一小圆圈，层析液随着中间滤纸扩散到圆形滤纸，将色素分离。

4.对实验课型的改进

将“验证性”实验改为“探究性”实验。该实验是一节验证性实验，课程标准的要求是通过实验，让学生掌握叶绿体中色素的种类及色素提取和分离的基本操作流程。通过改为探究性实验，不仅可以实现课程标准对本节课的要求，又可以激发学生的创新性思维，培养学生实验探究的能力。

改为探究性实验，吸引学生兴趣，结合生活现象，引发可以探究更多的问题，如可否用此方法来分离水溶性的色素-花青素？非绿色的叶片中的色素提取分离和观察。

三、原材料用具

新鲜菠菜绿叶，干燥的定性滤纸，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，量筒，天平，无水乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙

改进后材料试剂用具：大烧杯、小烧杯，胶头滴管，载玻片，盖玻片，橡皮擦，93号汽油，粉笔末，新鲜晾干的朱瑾叶，干燥的定性滤纸，试管，棉塞，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，剪刀，量筒，天平，无水乙醇。

四、总结

在原教材的实验方案基础上进行了以上的改进，简便易行，容易操作，提取液色素含量较高，实验效果较好，用自制的画线器画出的滤液细线细而直，分离出来的色素带较为明显。用自制层析装置进行层析，操作简单，装置密封性较好，有毒层析液释放较少，减少学生与有毒物质接触，对学生身心健康有好处，还可及时回收层析液。

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