“綠葉中色素的提取與分離”實驗的改進創新

余宏凱

【內容摘要】對“綠葉中色素的提取與分離”的在實驗類型、實驗材料和試劑、實驗操作步驟等方面進行大幅度的改進以降低實驗操作難度，提高實驗效果，有利于學生科學探究核心素養的培養。

【關鍵詞】色素提取與分離 探究性實驗 改進

“綠葉中色素的提取與分離”是普通高中生物學中教材多次改版但仍然一直保留的一個經典實驗，也是普通高中生物課程標準建議的學生分組實驗。雖然經歷了多次教材改版，但該實驗在實驗類型、實驗材料選擇，方法步驟上并沒有較大變化使得該實驗不利于對學生科學探究核心素養的培養。因此，有必要對該實驗加以改進。

一、實驗材料的改進

原實驗中選擇單一的實驗材料——菠菜。菠菜是一個季節性的蔬菜，取材受季節的限制，選用反季節的菠菜多來自溫室大棚培養含水量大，提取的濾液多呈黃綠色實驗效果不佳①。因而改進為選用羊蹄、車前草等多種植物以探究不同植物光合色素的共性和差異選出合適的實驗材料。上述植物均為多年生草本，適應性強，在我國從南到北的校園內外，草地路旁河邊隨處可見；取材非常容易，全年均可采摘葉片且葉片都較為寬大色澤深綠。從實驗結果看羊蹄和車前草無論是濾液的顏色還是色素條帶的分離效果都與菠菜比較接近，甚至更好。可以作為菠菜的良好替代品。

二、實驗試劑的改進

人教版新版教材中將提取色素的有機溶劑由丙酮替換為無水乙醇。在使用無水乙醇提取色素的過程中因為水與無水乙醇可以任意互溶造成新鮮葉片中的水分進入乙醇導致乙醇濃度降低光合色素溶解度下降，得到的濾液顏色偏黃效果不佳。所以，在實驗中增加了兩種有機溶劑乙酸乙酯和石油醚，探究不同試劑提取效果。結果反映出乙酸乙酯作為提取溶劑得到的色素分離條帶清晰，色澤鮮艷效果非常好。而以石油醚提取出的濾液分離出的色素條帶只觀察到胡蘿卜素一條，效果非常不理想，這可能與葉綠素在石油醚中溶解度較低有關。乙酸乙酯在揮發性，光合色素的溶解性都優于無水乙醇而且還不容易造成濾液變黃，可以在今后的實驗中替代無水乙醇。

三、實驗操作的改進

1.增加濃縮環節，提高色素濃度

提取色素過程中10ml有機溶劑造成濾液中色素濃度較低，增加了畫濾液細線的次數導致濾液細線很難出現細、直、齊，分離出的色素條帶顏色也較淺。針對這一問題在實驗中增加濃縮環節，而且對色素提取液的濃縮不是采用常規的蒸餾濃縮法而是利用不同的原理自制濃縮裝置（圖1）進行。該裝置由氣泵、連接導管、氣針、高度可調節支架和試管架組成，利用氣泵產生的高速氣流吹入樣品表面使樣品中的溶劑快速揮發從而達到濃縮的目的。該裝置與蒸餾濃縮相比操作簡單，只需將裝有提取液的試管置于試管架上插入氣針，調節好高度打開氣泵即可進行濃縮。該裝置可以對微量、多個樣品同時處理，大大提高了濃縮效率。以該裝置為原型設計的濃縮儀已經申報國家實用新型專利，審批程序正在進行中。

2.畫濾液細線用廢棄水筆芯替代毛細管

使用毛細吸管畫濾液細線時由于毛細吸管為玻璃細管不容易握持，與濾紙條接觸的力度和移動速率不好控制。用力較輕濾液出不來，用力較重就會折斷毛細管；而移動速率不均勻畫出的濾液細線就粗細不均勻，想要畫出符合要求的濾液細線非常困難。對于這一問題很多老師都想了一些改進辦法，比如蓋玻片沾蘸法②、摩擦葉片法③等，但是筆者在操作過程中發現效果都不是很理想。筆者從水筆芯出墨十分均勻得到靈感，將廢棄水筆芯筆頭內的殘墨用注射器沖洗干凈、晾干，然后將制備好的濾液用注射器注入筆管中即可畫線。該方法在提高實驗效果的同時，對廢棄水筆芯的回收利用也在潛移默化中培養了學生的生態意識，增強了社會責任感。

3.自制層析裝置

實驗中常規的層析裝置是用小燒杯加培養皿蓋或者是塞棉塞的小試管。上述裝置在層析過程中都很容易出現濾紙條吸收層析液軟化帖壁或是滑入層析液中的現象影響色素分離效果。所以，將層析裝置改進為帶橡皮塞的廣口瓶并在其橡皮塞下側插入回形針（圖2），使用時只需加入少量層析液，在橡皮塞的回形針上插好濾紙條在塞上橡皮塞進行層析即可。該裝置利用實驗室原有器材，制作容易，使用方便。利用回形針將濾紙條垂直固定住避免了濾紙條帖壁、滑落等問題。而且該裝置氣密性較好，也減少了有機溶劑揮發對環境的污染。

【注釋】

① 周臻華. 關于“綠葉中的色素提取和分離”的思考與改進[J]. 生物學教學，2016（6）：43-44.

② 陳淑麗. “綠葉中色素的提取和分離”探究性實驗設計[J]. 實驗教學與儀器，2017（2）：36-38.

③ 李富霞、王富余. “綠葉中色素的提取和分離”實驗步驟的改進[J]. 生物學通報2010（1）：49-50.

（作者單位：安徽省肥東第一中學安徽合肥市）