绿叶中色素的提取和分离实验的改进

◇  刘  锋

【摘  要】在生物学实验过程中，会有多种因素影响和干扰实验结果，致使实验失败。本文在紧扣教材的基础上，对此实验进行改进，旨在达到以下目的：优化实验方案，简化实验操作，使得色素的提取和分离效果更加明显，提高学生的实验操作技能，并培养学生的创新精神和创新能力。

【关键词】绿叶色素   提取和分离  实验改进

 生物学是一门以实验为基础的学科。教材中的实验大多是经典实验，按照教材中所提供的材料、方法、操作过程做实验，大多数可以得到良好的效果，但有些实验由于材料采集难度大或反应速度慢，持续时间过长等原因，致使实验效果较差。所以，我们有必要去尝试新的实验方法以消除原实验中的弊端，提高实验效果。本实验《十大菠菜导航网址平台》是人教版高中生物必修1《十大菠菜导航网址》第5章第4节的实验，是学生学习光合作用的重要基础知识，也是一个过程繁琐，操作难度稍大的实验。叶绿体中色素在光合作用中起着吸收、传递与转化光能的作用，因此做好绿叶中色素的提取和分离实验，有助于学生理解光合色素的种类和作用、加强学生对光合作用的理解和掌握，培养学生提取、分离、观察叶绿体中色素的技能。 教材虽然设计了详细的实验方案，若按照教材的要求进行规范操作，过程相当繁琐，色素提取和分离的效果也并不理想。

1实验原型及不足之处

1.1提取绿叶中的色素

原型：①称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中。

②向研钵中加入少许SiO₂和CaCO₃，再加入10mL的无水乙醇，进行快

速充分的研磨。

③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗过滤，将绿叶收集到试管中，及时用棉塞将

试管口塞严。

在提取色素的过程中，使用研磨法，步骤繁琐。即使用剪刀尽可能的剪碎（不是粉碎）5g菠菜，而加入的10mL无水乙醇也根本无法将菠菜淹没，也就是说，在研磨的过程中叶片几乎都是暴露在空气之中，叶绿素易被氧化分解且过滤后得到的滤液太少。若加入无水乙醇过多，则导致色素溶液浓度过小，纸层析分离的色素带不明显，所以这就显得有些矛盾。另外，用到的药品种类比较多（包括二氧化硅和碳酸钙等），研磨时要求迅速、充分，学生难以把握，而且提取液中色素含量不高，色素分离不明显。

1.2制备滤纸条和画滤液细线

原型：①将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长度与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角，并在距离这端1cm处用铅笔画一条直线。

②用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细线。待滤液干后，再画一两次。

按照这样的方法来制作滤纸条相当麻烦。画滤液细线时，画线工具毛细吸管很细易断，而且画滤液细线时，线画得较粗且不直，很难符合要求。这些都增加了学生操作的难度，使得色素分离的效果不理想，使得实验的成功率大大下降。

1.3分离绿叶中的色素

原型：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞进试管。

在分离绿叶中的色素时，用到的层析液，成分是石油醚、丙酮、苯，这些物质挥发性强，有刺激性气味，而且有毒，使用书上介绍的方法，用烧杯及培养皿的装置封闭不严，有毒物质易散发出来，对学生的身心健康不利，而用试管密封层析装置，又不便于装入滤纸条和加层析液，加层析液的量也很难控制。

基于以上原因并查阅相关文献资料，对该实验做了以下几个方面的改进：

2实验改进之处

2.1对实验材料与试剂的改进

2.1.1实验材料由菠菜改为“韭菜”

    用菠菜作为实验材料，易受季节性限制且不宜储存，因此我选用了韭菜叶做实验材料。改进后突破了实验材料的季节性限制。实验前把韭菜叶放在45℃的烘箱里烘30-40min，然后取出进行提取，这样可以降低叶片的含水量，提高叶绿体中色素的提取效率。

2.1.2层析液的配制改进

     石油醚：丙酮 =10∶1，分离色素的时间较短，这种配比的层析液能清晰地将叶绿体中几种色素分离开来，且不含有毒的苯试剂。

2.2对色素提取方法的改进

将原实验中的研磨法改为水浴加热法。 具体做法：将叶片5g剪碎于烧杯中，加入10mL无水乙醇将烧杯放入95℃水浴锅中水浴加热3-5min（水浴锅安全性比较高，若无水浴锅，可用大烧杯装水于酒精灯上煮沸后再隔水加热），加热期间用玻棒不停搅拌，最后将提取液倒在培养皿里待用。该方法避免了药品SiO₂和CaCO₃的使用，操作简单，提取色素含量较高。

2.3画滤液细线的改进

将原实验中画滤液细线工具毛细吸管改为自制画线器即盖玻片，用盖玻片蘸取提取液，画滤液细线。从而保证色素细线细齐直。

2.4分离绿叶中的色素改进

用粉笔层析法代替纸层析法来分离色素。具体方法是：先对完整的一支白色粉笔进行干燥处理，然后在白粉笔粗的一端重复进行“画色素滤液细线”的相应操作（用较薄且干净的载玻片，沾取色素提取液印在滤纸条上的方法，色素液凉干后再重复几次印出的色素液线），务必做到滤液细线细而直；然后将层析液放入小烧杯中，把制备好的粉笔条画有滤液细线的一端朝下竖直放进烧杯深入层析液中，用一玻璃器皿盖好。几分钟后，在白色的粉笔身上，就会出现四个鲜明的色素环。

3实验器材

材料：新鲜的绿色叶片（韭菜叶）

用具：圆形定性滤纸 棉塞 试管 试管架榨汁机 玻璃漏斗 尼龙布  剪刀 钥匙   

      天平 10mL量筒 培养皿 烧杯 酒精灯 石棉网 电吹风 棉线

试剂：无水乙醇 石油醚 丙酮 

4实验原理及装置说明

4.1实验原理

较高温度能破坏绿叶细胞的生物膜，叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以通过水浴加热法用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，几分钟之后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

4.2实验装置及说明

5实验过程

5.1提取绿叶中的色素

取5g韭菜叶片剪碎，装入小烧杯中，加入10ml无水乙醇，在沸水浴中加热3分钟左右，用培养皿盖好稍冷备用。

5.2制备粉笔条

取一干燥的白色粉笔条，在距离粉笔条一端大约1cm出用铅笔画一条细线。

5.3画滤液细线

用盖玻片边缘蘸取少量提取液，轻轻按在准备好的白色粉笔上要画滤液细线的位置，待稍干后再进行2-3次。

5.4分离绿叶中的色素

将层析液放入小烧杯中，把制备好的粉笔条画有滤液细线的一端朝下竖直放进烧杯深入层析液中，用一玻璃器皿盖好。

5.5观察与记录粉笔条上的色素带

观察试管内滤纸条上出现了几条色素带,以及每条色素带的颜色。并将观察结果记录下来。

6实验结果

    对照组    实验组1     实验组2          

图中对照组是按照教材上的传统方法做的，而实验组是按照改进后的方法做的，通过对比我们可以发现改进后的实验效果显著，分离出的色素带直观清晰，能看到粉笔条上区分明显的四条色素带。

7自我评价

对于本实验，若按照教材的实验方案进行操作，色素提取和分离的效果并不理想。为此，我们可以在实验方法和实验仪器上进行改进与创新，以提高实验课的实效。这个实验通过改进后，不仅实现了化难为易，色素的提取和画滤液细线更容易进行；而且材料和药品消耗减少，降低实验成本和实验准备难度，符合节约的原则；采用粉笔层析法分离色素，色素带分层清晰，四种色素分离出鲜明的四个色素环，效果显著；此操作过程学生较易掌握，所需时间短，效果明显，成功率高；另外改进后的层析装置密闭性好，通过减少有毒物质的释放，加强药品的回收，改善了实验环境，减少学生与有毒物质的接触，对学生的身心健康很有好处。设计对照试验，发散学生思维，激发其探究能力，并与生活相联系，能够激发学生的兴趣和求知欲。因此我觉得改进后的实验方法适用于学生实验，具有推广的价值。

 参考文献

[1] 马红梅. “绿叶中色素的提取和分离”实验的改进[J]. 生物技术世界. 2015(05)

[2] 张梦瑶.浅析高中生物“绿叶中色素的提取和分离”的实验完善[J]. 亚太教育. 2015(34)

[3] 谷华梅.叶绿体中色素的提取和分离实验的改进[J]. 生物学通报. 2012(08)

[4] 李富霞,王富余. “绿叶中色素的提取和分离”实验步骤的改进[J]. 生物学通报. 2010(01)

[5] 王萍. “绿叶中色素的提取和分离”实验改进的探索[J]. 生物学通报. 2014(03)

[6] 钟爱丽.让学生用有限的时间更好的进行生物实验——对“绿叶中色素提取和分离”实验的改进[J]. 延边教育学院学报. 2008(04)