控制水分改進色素層析效果

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節中水分含量，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?？蓪囟仍O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，且揮發量小，更適宜在中學實驗中使用。在色素的提取和分離環節設法控制水分，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，且試劑揮發的機會減少。使用專用層析缸層析，更減少了層析液的揮發，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]