关于“绿叶中的色素提取和分离”的思考与改进

周臻华

(江苏省前黄高级中学 常州 213161)

1 问题的提出

在进行人教版高中生物学教材 “绿叶中的色素提取和分离”实验时，会遇到如下问题：提取的色素滤液为什么是黄绿色的？哪种提取剂提取的色素含量最多？如何才能做到充分研磨？究竟加多少 SiO2和CaCO3是合适的?滤纸条的一端为什么要减去两个小角？怎样才能划好滤液细线?为什么滤纸条上的滤液细线不能浸入层析液中？等等。为了解决这些问题，笔者和兴趣小组的学生一起进行预实验，尝试以不同的方法进行探索。

2 问题的解决

通过对下列实验细节的思考与改进，最终获得更清晰的实验结果，实验成功率得到明显提高。

2.1 实验材料的选择 教材建议的实验材料是新鲜菠菜叶。实验中发现，菠菜是有季节性的蔬菜，跨季节的菠菜大多来自温室大棚培养。这样绿叶提取的滤液多呈现黄绿色，实验效果不佳。采集了多种校园植物叶片进行尝试，有法国冬青、大叶黄杨、火棘、酢浆草、龙葵、乌蔹莓等。结果显示龙葵和乌蔹莓的实验效果最佳。

茄科茄属的龙葵和葡萄科乌蔹莓属的乌蔹莓，均为小型草本植物，叶片深绿色。本文以乌蔹莓为材料进行实验方法改进。选择乌蔹莓叶片，洗净、晾干(这样提取液中水分含量少些，制备的提取液颜色较深)。

2.2 提取剂的选择 教材中用丙酮作为提取剂。绿叶中的色素均为脂类化合物，不溶于水，仅溶解于非极性的有机溶剂。提取液为浅绿色或黄绿色。根据“石油醚、乙醚等醚类能够提高类胡萝卜素的提取效率”[1]和“提取液以丙酮加少量石油醚，提取效果好”[2]的提议，采用先加入3 mL丙酮研磨，再加入2 mL石油醚的方法，获得提取液为墨绿色。色素提取效果较好。

2.3 研磨方法的选择 教材中采用方法是：称取2 g叶片，剪碎，加入2 mL丙酮和少量石英砂 SiO2和少量CaCO3进行快速和充分的研磨。一般认为，加入 SiO2是为了研磨更充分；加入CaCO3是为了保护色素，防止色素被破坏。可是关于取少量的 SiO2和少量CaCO3，怎样充分研磨？很多学生不得要领，要么快速研磨，但不够充分，导致滤液色浅；要么充分研磨，但时间过长，由于丙酮挥发速度快于研磨速度，结果反而没有得到提取液。少量究竟用多少？笔者采用方法为：(A)称取2 g叶片(去掉主叶脉的)，叠加整齐，顺次剪成烟丝状，再剪成碎末，放入研钵中，加入 0.5 g CaCO3和 0.5 g SiO2，充分研磨成叶泥。加3 mL丙酮稍研磨后加入2 mL石油醚再研磨几下；同时设计了对比实验组；(B)用Na2CO3代替CaCO3进行实验；(C)在原有用料基础上添加 0.5 g NaCl的实验;(D)在原有用料基础上去掉 0.5 g CaCO3的实验。每组都进行了相同的操作，获得的提取液均为墨绿色(表1)。

表1 乌蔹莓绿叶色素的提取(提取液的颜色)

2.4 过滤提取液 在过滤提取液时，采用单层尼龙布过滤：用尖嘴镊子夹住尼龙布包好的滤渣按顺时针方向挤捏，加快过滤速度。用小试管收集滤液，立即用棉塞塞紧试管口。

2.5 滤纸条制备和点样 教材中将干燥的定性滤纸，剪成长与宽略小于试管的长与宽的滤纸条，并将一端剪去两角，并在这一端1 cm处用铅笔画一条细线。试管狭小，滤纸条不易放入层析液中，更多的情况是滤纸条上的滤液细线浸没入层析液中，导致实验失败。本文采用方法为：改小试管为50 mL小烧杯，滤纸条制作为长7.5 cm，宽1.5 cm，并将一端剪去两角，剪角后底边宽度接近滤纸条宽度的1/2。并在这一端1 cm处用铅笔画一条细线。至于为什么剪去两角，和学生一起设计剪去两角和不剪两角的滤纸条实验，进行对照。发现可有效防止由液体表面张力引起的滤纸条边缘扩散过快的现象。

划滤液细线时，采用“推血涂片方法[3]。具体做法为：取两片载玻片，一支胶头滴管。用胶头滴管吸色素滤液，把滤液滴加两滴在一块洁净的载玻片上中央位置，用另一块洁净载玻片倾斜45°轻轻推滤液成一薄层，稍等片刻。等提取液大量挥发后，滤液薄层还没干燥时，在滤纸条距离1 cm处折叠，折痕处在载玻片的薄层滤液上轻轻推过，可来回几次直到把载玻片上的滤液全部吸干。将对折的滤纸拉直，就可看见滤液细线可以在滤纸条上呈现“直、细、匀、齐”的特点。此法尝试2～3次之后，就可熟练掌握滤液挥发的状态和涂抹色素的时机。这样划出的滤液细线达到“直、细、匀、齐”，效果较好。

2.6 色素的层析 采用50 mL小烧杯和培养皿组合进行层析。滤纸条的长度与小烧杯对比，长出的部分弯折处理，便于挂在小烧杯的杯沿，这样可以防止色素滤液细线浸入层析液中。

层析液的配制：选择4种层析液进行对比实验，其中①石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1；② 石油醚∶丙酮 = 9∶1；③无水乙醇∶丙酮 = 9∶1；④ 四氯化碳 +无水硫酸钠(少许)。

2.7 层析最终结果分析 将A、B、C、D四组提取液分别用4种层析液层析。在相同时间内，A组(2 g叶片+ 0.5 g CaCO3+ 0.5 g SiO2)和B组(2 g叶片+ 0.5 g Na2CO3+ 0.5 g SiO2)滤液，在4种不同的层析液中分离效果都很明显；C组(2 g叶片+ 0.5 g CaCO3+ 0.5 g SiO2+ 0.5 g NaCl)墨绿色滤液在4种层析液中，分离效果均不明显；D组(2 g叶片+ 0.5 g SiO2)墨绿色滤液分离效果居间。

结论：层析液最佳的配方是①石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1；其次为② 石油醚∶丙酮 = 9∶1。