控制水分改进色素层析效果

牛波

摘 要：光合作用是高中生物教学的重要内容，并在生物教学中设置了光合作用色素提取和分离的实验。通过参考国内外文献并经反复实验，改进色素提取方法，侧重控制实验各个环节中水分含量，可以提高色素层析效果，清晰分辨4条色素带。

关键词：光合作用色素；微量研磨过滤器；八角金盘叶；电烘箱

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）34-0174-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.34.106

一、介绍

光合作用是高中生物教学的重要内容，在国内外高中生物教科书中，都有关于光合作用色素提取和分离的实验。Storey（1980）建议用酒精提取色素，对学生更安全。Foote（1984）介绍用专门制作的薄板分离色素，使用丙酮作为溶剂提取色素，使用新鲜叶片作为实验材料，但是实验效果并不理想。为什么用酒精和丙酮提取的色素，进行色素分离时效果不够理想？主要原因是酒精和丙酮是亲水性的有机溶剂，将其用于提取色素时极易从新鲜叶片中将水分带进提取液中。提取液中含有水分，则会阻碍色素层析的清晰度。所以国内教科书主张使用新鲜菠菜叶片作为实验材料，用无水酒精作为提取液，提取的色素中含水会很多，层析效果不够理想，很难看到四条色素带。因而需要用干燥器或吹风机吹干叶片中的水分。Katayama（1994）提出：（1）用二氧化硅粉末吸走材料中的水分（国内教科书认为加二氧化硅为了研磨充分）；（2）用疏水性溶剂代替亲水性溶剂如甲醇或无水乙醇提取和分离色素。通过参考国内外文献并经反复实验，将绿叶中色素的提取和分离步骤做以下几个方面的改进：实验材料改进，实验试剂（包括提取液和层析液）的改进，实验仪器的改进。

二、实验改进

（一）改进提取色素的材料

选用含色素丰富且含水较少的叶片，如校园绿化常用植物八角金盘（Fatsia japonica）叶、洋槐叶等。材料在实验前最好用电烘箱烘干处理。可将温度设置为80℃，时间为30分钟。没有电烘箱的学校，实验前将叶片放在在阳光下晒一晒，或用电吹风吹一吹，减少叶片中的水分。

（二）改进实验试剂

改变使用无水乙醇或丙酮提取液，而采用疏水性的提取液和层析液。提取液的配方是石油醚（沸点是30℃～60℃）和丙酮的体积比是7：3。层析液的配方是石油醚和丙酮的体积比是9：1。

（三）改进实验仪器

改变提取仪器，使用微量研磨器过滤器代替研钵研磨、漏斗过滤的方法提取色素。使用专用的可以封闭的层析缸代替在小烧杯中盖上培养皿的方法层析。

（四）改进后的实验步骤

实验改进的关键是控制各个步骤中的水分含量，尽量减少提取材料中的水分，滤纸条中的水分，减少使用亲水试剂。具体步骤如下：

1.取材。剪取经过干燥处理后的八角金盘叶1克，大约一枚一元硬币大小叶片，放入微量研磨过滤器。

2.加二氧化硅。在微量研磨过滤器中加入少许经干燥处理的二氧化硅粉末（五分之一塑料药匙），目的是进一步吸取叶片中的水分，并使叶片研磨充分。

3.加提取液。在微量研磨过滤器中加入4毫升提取液，分两次加入，研磨前加入2毫升，研磨接近结束时再加2毫升。

4.研磨。用力研磨3分钟，或计数研磨150次左右。

5.吸取提取液。打开研芯的塑料盖，用毛细玻璃管从研磨器的研芯中央吸取研磨过滤好的色素。

6.画滤液细线。在充分干燥处理的长10厘米，宽1厘米的滤纸条一端，离末端1厘米处画滤液细线，干燥后重复1次。

7.层析。将画好滤液细线的滤纸条垂直放入加好1毫升层析液的层析缸中盖好盖子开始层析，滤液细线离层析液面约5毫米。

8.观察结果。大约5分钟即可完成层析过程，透过玻璃缸可当看到跑得最快的黄色叶黄素线时，层析完成。

三、讨论

Neil Reese（1997）介绍分离光合色素的方法，该方法虽然可以清楚分离色素，但实验设备要求较高，不适合中学生做实验。使用乙醚提取色素虽然效果很好，但乙醚毒性很大。而石油醚和丙酮按一定比例混合比单独使用乙醚毒性小，且挥发量小，更适宜在中学实验中使用。在色素的提取和分离环节设法控制水分，包括选叶片、选提取液、选层析液，干燥叶片、滤纸、二氧化硅。尽可能减少水分，这是实验改进的关键。除此之外，如果使用石油醚和丙酮提取色素，结合使用微量研磨过滤器，有机溶剂的数量需要的就很少，大大降低实验成本，经过我连续多年实验，可很短时间完成实验，清楚分出4条色素带，大大提高了实验的成功率。使用研磨过滤器所需的实验材料大大减少，且试剂挥发的机会减少。使用专用层析缸层析，更减少了层析液的挥发，降低了材料、试剂的使用量，降低有害物质的被学生吸入体内。因而改进后的实验方法是更加健康、便捷的色素提取及分离方法。

参考文献：

[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.

[ 責任编辑 杜建立]endprint