“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進和拓展

2021-01-04 18:28:29陳能訓

中學生物學 2021年10期

陳能訓

摘要依據實驗原理，在教材實驗環節的基礎上優化、改進和拓展。用榨汁機先打碎再研磨；濾液細線畫法；15 mL離心管替代試管或小燒杯層析等關鍵環節改進，使實驗易操作、失誤少、安全、省時效果好。

關鍵詞光合色素熒光現象實驗改進生物學實驗教學

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

“綠葉中色素的提取和分離”實驗做成功而且效果好，關鍵在以下環節：①提取出的色素量多、不變性；②畫出的濾液細線濃、直、細、勻；③濾液細線不能浸沒在層析液中。筆者在長期的實驗教學實踐，嘗試對教材實驗進行了優化，并且在基礎上拓展了探究實驗。

1實驗改進方面的思考與處理

1.1改進實驗材料選擇與處理，制備出高質量的色素提取液

1.1.1選材

教材中選用的材料是新鮮的綠葉。經過多年實驗實踐，發現用菠菜、油菜、上海青的葉片進行色素的提取和分離，都能取得良好的實驗效果。

1.1.2優化綠葉材料研磨方法

教材實驗在實際操作中的不足：①對稱取的綠葉剪碎、研磨的時間長，學生操作中缺乏經驗出現研磨不充分、材料大量溢出的情況；色素易發生去鎂（Mg）反應或分解。②研磨時加入有機溶劑（無水乙醇）10 mL量多造成色素提取液的質量差，影響實驗效果。③各小組進度差異大。

針對以上不足，進行改進：①新鮮綠葉中水分多，干燥處晾約2 h，用家用榨汁機迅速打碎綠葉組織分成碎屑和汁液兩部分。用大一點塑料勺將碎屑分配至每個研缽中兩平勺，倒入汁液1 mL，備用。②向盛有碎屑和汁液研缽中迅速加入少許二氧化硅、碳酸鈣和2 mL無水乙醇。③邊研磨，邊用力按壓，從而充分地研磨。④將研磨好的研磨液倒入放有單層尼龍布的玻璃漏斗中過濾。將濾液收集到試管中，及時用封口膜將試管口封上。

教師可在學生進實驗室前幾分鐘，用榨汁機打碎綠葉器官組織，使部分細胞及葉綠體破裂解體，從而使研磨過程中的色素分子與有機溶劑大面積接觸，很快溶解在無水乙醇中。打成的植物葉片組織碎屑小，既方便研磨，也利于與有機溶劑（無水乙醇）充分接觸，可獲得更多的色素提取液。教材所示的實驗在研磨時要加10 mL無水乙醇。用榨汁機迅速打碎綠葉再研磨，只需加2 mL無水乙醇，就能獲得一個小組畫濾液細線和探究實驗所需色素提取液用量。用封口膜將色素濾液試管口封上，透明密封，便于觀察，方便操作。這些優化步驟可以節約藥品，降低實驗成本，減少廢液，且節省時間用于拓展探究實驗。

1.2在用具和方法上改進濾液細線畫法

濾液細線是影響色素分離結果的關鍵。

教材實驗在實際操作中的不足有：教材中畫濾液細線用的玻璃毛細管易堵易斷，學生在操作時吸取的濾液也容易過多或過少，導致畫的濾液細線不均勻、不連貫，還容易將濾紙劃爛。學生的操作技術不夠純熟會造成劃線不細、不勻、不直、濃度不一，最終分離出的色素帶層次不齊，效果差。

1.2.1制備濾紙條

將濾紙剪成1.5 cm寬的濾紙條（注意寬度不大于1.5 cm），一端剪去兩個角使之呈梯形，并在距該端1 cm處用鉛筆畫一道細的橫線，備用。

1.2.2濾液細線畫法上的改進

濾液細線的改進畫法有：①薄塑料片印章法，用薄而硬的干凈三角形薄塑料片如衣物標簽，將平而直的一邊兩側稍稍磨毛（利于吸附色素），先用一塊載玻片筆直固定在鉛筆細線一側，薄塑料片蘸取少許色素研磨液后，輕輕印在濾紙條的細線處，待晾干后重復幾次。②鋼筆劃線法。③薄質的鋼質墊圈碾印（滾動）法。

實驗結果表明，薄塑料片印章法最能體現出好上手、易操作、效果好的特點，畫出的濾液細線濃、細、勻、直。且改進后所需的材料易得，簡便易行。

1.3用改進的器具分離色素

教材實驗在實際操作中的不足有：教材實驗中分離色素使用試管或者小燒杯加入層析液來操作。試管長且口小，濾紙條長度不夠，尤其是層析液加入量不容易掌握，易發生濾液細線浸沒在層析液中或濾紙條貼壁導致層析結果受到影響。需向小燒杯倒入10 mL層析液，層析液用量大，燒杯口徑較寬，層析液易揮發。將濾紙條掛在燒杯壁有軟化后滑落或貼壁的情況。

1.3.1目標

用改進的器具紙層析法分離色素，可以做到濾液細線“不可能”浸沒在層析液中。

1.3.2對層析裝置的改進。

采用15 mL離心管替代試管或小燒杯，加入2.5 mL層析液后用封口膜密封。層析時，用刀片輕輕在封口膜中央劃開一道細口，將畫好濾液細線的濾紙條梯形端向下，從刀片劃開的細口處豎直插入刻度離心管中，15 mL離心管的底部狹細，恰好能卡住濾紙條的梯形端，梯形端部分能夠接觸層析液，而不用擔心會浸沒濾液細線。離心管有刻度能很好控制層析液加入量，用封口膜密封管口，既能防止層析液揮發，又能防止濾紙貼壁，真正做到濾液細線不可能浸沒在層析液中。

2實驗拓展和探究設計

2.1拓展實驗

①探究色素溶液的光譜吸收特點；②觀察色素溶液的熒光現象。

2.2探究過程

2.2.1材料用具

剩余色素提取液、白光手電筒、藍紫光手電筒、紅色激光筆、綠色激光筆、白紙。

2.2.2具體操作方法

用不同顏色的光源分別照射無水乙醇和色素提取液。操作時，光源照射每只試管，從試管上部空管處往下移動至色素提取液，觀察背景紙上光點的變化，形成對比。

觀察，直觀感知葉綠體色素吸收光譜。將色素提取液放在樓道直射光環境下（光源也可用白熾燈代替），分別進行直射光觀察和反射光觀察。色素溶液與人眼同高，在透射光側，觀察到色素溶液呈綠色，在反射光側色素溶液呈血紅色，即為葉綠素產生的熒光顏色。

在表1中記錄實驗結果。