對實驗“綠葉中色素的提取和分離”的改進與創新

傅晶

實驗《綠葉中色素的提取和分離》是人教版高中生物必修一《分子與細胞》中光合作用的一節內容。做好“綠葉中色素的提取和分離”實驗，有助于學生理解光合色素的種類和含量，加強學生對光合作用的理解和掌握，培養學生提取、分離、觀察葉綠體中色素的技能。通過對此實驗的改進，可以優化實驗方案，使色素的提取和分離效果更加明顯，提高學生的實驗操作技能，培養學生的環境保護意識和實驗創新能力。

葉綠素提取和分離實驗實驗《綠葉中色素的提取和分離》是人教版的高中生物必修一《分子與細胞》中光合作用的一節內容。做好“綠葉中色素的提取和分離”實驗，有助于學生理解光合色素的種類和含量，加強學生對光合作用的理解和掌握，培養學生提取、分離、觀察葉綠體中色素的技能。

一、實驗原型及不足之處

根據本人教學實踐和教師們的反映發現，即使完全按照課本所提供的材料和實驗方案進行規范性操作，色素的提取和分離的效果依然不甚理想，對此進行加以改進。本人認為本實驗有以不足：

1.實驗材料選取不佳

某些綠葉含水量相對較大，沖淡了色素。例如，菠菜葉，實驗課前盡管葉片已晾干，但細胞內部的含水量相對較大，研磨后濾液中依然含有較多的水分，而色素是脂溶性的，必然影響提取濾液的質量，從而影響濾液細線上色素的濃度，導致濾紙條上觀察不到色素帶或者色素帶不明顯。某些綠葉有機酸含量較高，破壞了色素，由于葉綠素性質很不穩定，當細胞破裂時，細胞液內有機酸中的氫可取代葉綠素中的鎂而成為褐色的去鎂葉綠素。雖然碳酸鈣可中和有機酸，以防止去鎂反應的發生，但如果有機酸的含量大于碳酸鈣的中和作用，葉綠素依然被大量破壞。如空心菜，番薯葉研磨后都有明顯的褐變現象。因此，要避免用此類綠葉。

2.研磨問題

課本中的安排是實驗操作：稱取5g菠菜葉，剪碎后放入研缽，即使盡可能的剪碎菠菜，而加入的10ml無水乙醇也不能將菠菜淹沒，也就是說，在研磨過程中葉片幾乎暴露在空氣中，葉綠素易被氧化分解且過濾后得到的濾液太少。若加入無水乙醇過多，則導致色素溶液濃度過低，紙層析分離的色素帶不明顯。所以這是個矛盾。并且采用課本的方法向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣以及10ml無水乙醇，全部試劑加入再研磨，會使研缽內液體較多，不易用力研磨，否則液體會濺出，容易導致研磨不充分。

3.畫濾液細線問題

課本上采用毛細吸管吸取少量的濾液，沿鉛筆線均勻畫出一條細線，待濾液干后，再畫1～2次，要求細線細直且齊。但從實際操作情況來看，會遇到很多問題：毛細吸管很細易斷，不好操作，畫的濾液細線彎曲不直，畫的濾液細線上色素提取液擴散得很寬，容易劃破濾紙等。學生普遍反映第一次使用這么脆弱的毛細吸管，很難掌握力度和色素的流量。要么用力較小，導致畫出來的濾液細線斷斷續續，或呈彎曲狀，使起始的色素位置不一致，不能分離明顯的色素帶，要么用力過猛，將濾紙劃破或毛細吸管斷裂，或細線畫得粗，導致色素重疊，從而使所繪的濾液細線達不到要求，觀察不到明顯的實驗現象。

4.分離色素的問題

課本中色素的分離用到石油醚、丙酮、苯，這些物質揮發性強，有刺激性氣味，并且有毒。使用課本上介紹的方法，用試管棉塞密封層析裝置，密封不嚴，空氣中彌漫揮發性氣體，對學生身心健康不利。而且不便裝入濾紙條和加層析液，加層析液的量也難控制。試管空間窄而深，容易造成濾紙條貼壁。若用燒杯代替試管，用培養皿蓋住小燒杯，濾紙條單薄容易彎曲，從而使濾液細線浸入到層析液，導致實驗失敗。

二、實驗創新與改進之處

1.對實驗材料的改進

實驗材料由“菠菜”改為“朱瑾”。分離菠菜中的色素作為操作訓練，但要做好這一實驗，需選擇新鮮的菠菜作為實驗材料，因此受到菠菜的季節的限制。朱瑾的優勢是：朱瑾葉多生長于華南地區，四季常青，不受季節影響。主攻園林觀用，校園常見，材料易獲取。植物色素含量高，易于提取。選材經濟、實用，分離效果明顯。

2.畫濾液細線的改進與創新

用自制畫線器（蓋玻片插在橡皮擦上），來取代課本中的毛細吸管將色素提取液滴在載玻片上，用蓋玻片一側蘸取少量色素提取液，對準濾紙條上原先用鉛筆繪制的細線，垂直放下，接觸濾紙后稍微用力，便可制得比較理想的濾液細線，最后分離的色素帶較為明顯，能清晰觀察到不同色素帶的分布。

優點是：受力均勻，不易折斷，細線是細齊直，畫的濾液細線上色素提取液擴散的較窄，操作難度小，學生容易掌握，效果明顯。

3.分離色素的改進與創新

把一張濾紙中間剪個洞，將剪去兩角濾紙條插在洞中，起到固定濾紙條的作用，使其不易因濾紙單薄貼壁觸及層析液。將層析液放在小燒杯中，特制的濾紙作為蓋子放在燒杯上面，防止揮發性氣體揮發到空氣中。層析液不用時，可用大燒杯反蓋住小燒杯。

若用圓形濾紙來分離色素，可用同樣方法。中間剪個洞，插入濾紙，作為層析液和色素的橋梁。將色素滴在圓形濾紙中間一小圓圈，層析液隨著中間濾紙擴散到圓形濾紙，將色素分離。

4.對實驗課型的改進

將“驗證性”實驗改為“探究性”實驗。該實驗是一節驗證性實驗，課程標準的要求是通過實驗，讓學生掌握葉綠體中色素的種類及色素提取和分離的基本操作流程。通過改為探究性實驗，不僅可以實現課程標準對本節課的要求，又可以激發學生的創新性思維，培養學生實驗探究的能力。

改為探究性實驗，吸引學生興趣，結合生活現象，引發可以探究更多的問題，如可否用此方法來分離水溶性的色素-花青素？非綠色的葉片中的色素提取分離和觀察。

三、原材料用具

新鮮菠菜綠葉，干燥的定性濾紙，試管，棉塞，試管架，研缽，玻璃漏斗，尼龍布，毛細吸管，剪刀，量筒，天平，無水乙醇，層析液，二氧化硅，碳酸鈣

改進后材料試劑用具：大燒杯、小燒杯，膠頭滴管，載玻片，蓋玻片，橡皮擦，93號汽油，粉筆末，新鮮晾干的朱瑾葉，干燥的定性濾紙，試管，棉塞，研缽，玻璃漏斗，尼龍布，剪刀，量筒，天平，無水乙醇。

四、總結

在原教材的實驗方案基礎上進行了以上的改進，簡便易行，容易操作，提取液色素含量較高，實驗效果較好，用自制的畫線器畫出的濾液細線細而直，分離出來的色素帶較為明顯。用自制層析裝置進行層析，操作簡單，裝置密封性較好，有毒層析液釋放較少，減少學生與有毒物質接觸，對學生身心健康有好處，還可及時回收層析液。

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