用甲苯代替苯改進層析液配方的探索與思考

摘 要 在“葉綠體色素的提取和分離”實驗中，經多次試驗，發現用低毒性的甲苯代替苯對層析液的配方進行改進，效果更顯著，4條色素帶分離更明顯。

關鍵詞 層析液

色素分離

實驗改進

中圖分類號 Q-33

文獻標識碼 B

1課題的提出

學生是教學過程的起點和終點，是教育的本體，關注人的發展是新課程的核心理念。然而生物實驗中有不少藥品具有一定的刺激性、腐蝕性和毒性。從學生的健康著想，教師在生物實驗中一方面要培養學生的衛生與健康意識，良好的生活衛生習慣，另一方面教師更應探索用低毒性或無毒性的藥品代替毒性較強的藥品，以減輕藥品對師生身體的危害。

高中生物“葉綠體色素的提取和分離”實驗中，由于層析液的成份——苯對師生的健康危害較大，因此，多年來一直在尋求一種無毒性或低毒性的替代品。經多次實驗，發現甲苯是一種很好的替代品。

2課題研究的理論依據

苯是一種毒性很強的有機物，美國早在1992年就禁止在學生實驗中使用苯。1982年，醫學家首次發表了苯與白血病有關的研究報告。苯的致癌性評級為一類人類致癌物。其主要表現在以下四個方面：直接致癌機制；破壞骨髓微循環，導致造血干細胞分化和成熟遲緩，乃至凋亡；產生大量自由基并形成損傷；動物實驗表明，苯代謝可與細胞中的DNA結合，在組織中形成DNA化合物，并抑制DNA和RNA合成。

甲苯屬低毒，進入人體后，可以在人體的NADP(轉酶Ⅱ)存在下被氧化成苯甲醇，再在NAD(轉酶I)存在下氧化為苯甲醛，生成甲基苯甲酸，然后與甘氨酸結合形成甲基馬尿酸，在18 h內幾乎全部排出體外。即使是吸入后殘留在肺部的少量的甲苯，也在接觸后3 h內(半衰期為0.5～1 h)全部呼出體外。實驗中殘留的甲苯，在清洗時進入水體，由于甲苯在水溶液中揮發得較快，而且在地表水中，不是持久性的污染物，揮發到空氣中的甲苯也能被光解。因此，用低毒的甲苯取代苯來完成“光合色素的提取和分離”實驗能夠得到更好的效果。

3用甲苯代替苯對層析液配方進行改進的探索

3.1實驗步驟

為確保實驗結果的可行可信，采用了統一新鮮的菠菜葉作為提取色素的材料，用95％乙醇作溶解色素的溶劑，將20份石油醚(60～90℃下分餾)、2份丙酮、1份甲苯配制成層析液；每次試驗都采用對比實驗；每次對比實驗都采用同一磨制、過濾的色素溶解液與同時用苯和甲苯配制的不同的層析液進行實驗，得到了理想的實驗效果。具體操作過程如下：

(1)將剪成1cm寬10cm長的濾紙條放干燥箱進行干燥處理。

(2)分別用1份苯和甲苯與2份丙酮、20份石油醚配制成兩種不同的層析液。

(3)在研缽中放入5g剪碎的新鮮的菠菜葉子、0.5 g碳酸鈣、0.5 g二氧化硅，先將其快速研磨成漿狀，再放入12 mL 95％K，醇快速研磨使其混合均勻，靜置十幾秒鐘。

(4)過濾提取上述(3)中的濾液。

(5)點樣。用自制的毛細吸管在干燥處理過的濾紙條上畫濾液細線(為確保有足夠的色素，形成清晰的色素帶，有利于分析，在試驗中每次待濾液干燥后再重復畫3次到5次直到8次)。

(6)分離葉綠體中的色素。將點樣后的濾紙條一分為二，分別同時放入盛有不同的層析液的小燒杯中進行層析。

(7)觀察小燒杯中濾紙條上色素分離的情況，并記錄所需時間。

(8)分析實驗結果。

為保證實驗結果的正確性，每次試驗都采用足夠量的濾紙條，并且在不同的時間段反復進行。同時對用甲苯配制而成的層析液的穩定性進行試驗，通過對其進行連續7d的跟蹤實驗，得知只要將該層析液保存在密閉容器里，一個星期內其效果始終保持不變。

在學生的對比實驗中，由于少數學生在層析時心太急，過早地從層析液中取出濾紙條，因此導致只出現了3條色素帶的情況。

3.2實驗結果分析

從以上實驗結果可以清楚地看到：用甲苯代替苯，沒有影響擴散效果。兩種情況下，擴散的速度基本一致。3 min時，用甲苯作層析液材料的濾紙條上，已清楚顯示出四條色素帶，5min后逐步達到穩定。用甲苯代替苯，實驗能夠獲得更明顯的4條色素帶，特別是第一條胡蘿卜素與第二條葉黃素之間，分離十分明顯。

4 對用甲苯代替苯對層析液配方進行改進的實驗結論與思考

4.1

實驗改進建議

由此實驗可知，用甲苯替代苯進行實驗，對4條色素帶擴散的時間沒有什么影響，而且4條色素帶的擴散效果更好，實驗也更加安全、環保。

4.2后續研究展望

還需要說明的是，在以往的學生實驗中，用苯、石油醚、丙酮配制的層析液基本上不能層析出四條色素帶，絕大多數是3條色素帶。若用苯配制的層析液中能層析出4條色素帶，則用甲苯配制的層析液中一定能層析出4條色素帶，而當用甲苯配制的層析液中能層析出4條色素帶時，用苯配制的層析液卻不一定能層析出四條色素帶。這是操作中的問題，還是氣候(溫度、濕度)的問題，還有待于進一步的研究。另外，本課題用甲苯配制層析液的實驗試劑改進只是一種思路，僅起拋磚引玉的作用，望同行經過探索后，能用更好的藥品來代替苯，讓學生和教師在更安全、更環保的環境下來完成這一實驗。