“绿叶中色素的提取与分离”实验的改进创新

余宏凯

【内容摘要】对“绿叶中色素的提取与分离”的在实验类型、实验材料和试剂、实验操作步骤等方面进行大幅度的改进以降低实验操作难度，提高实验效果，有利于学生科学探究核心素养的培养。

【关键词】色素提取与分离 探究性实验 改进

“绿叶中色素的提取与分离”是普通高中生物学中教材多次改版但仍然一直保留的一个经典实验，也是普通高中生物课程标准建议的学生分组实验。虽然经历了多次教材改版，但该实验在实验类型、实验材料选择，方法步骤上并没有较大变化使得该实验不利于对学生科学探究核心素养的培养。因此，有必要对该实验加以改进。

一、实验材料的改进

原实验中选择单一的实验材料——菠菜。菠菜是一个季节性的蔬菜，取材受季节的限制，选用反季节的菠菜多来自温室大棚培养含水量大，提取的滤液多呈黄绿色实验效果不佳①。因而改进为选用羊蹄、车前草等多种植物以探究不同植物光合色素的共性和差异选出合适的实验材料。上述植物均为多年生草本，适应性强，在我国从南到北的校园内外，草地路旁河边随处可见；取材非常容易，全年均可采摘叶片且叶片都较为宽大色泽深绿。从实验结果看羊蹄和车前草无论是滤液的颜色还是色素条带的分离效果都与菠菜比较接近，甚至更好。可以作为菠菜的良好替代品。

二、实验试剂的改进

人教版新版教材中将提取色素的有机溶剂由丙酮替换为无水乙醇。在使用无水乙醇提取色素的过程中因为水与无水乙醇可以任意互溶造成新鲜叶片中的水分进入乙醇导致乙醇浓度降低光合色素溶解度下降，得到的滤液颜色偏黄效果不佳。所以，在实验中增加了两种有机溶剂乙酸乙酯和石油醚，探究不同试剂提取效果。结果反映出乙酸乙酯作为提取溶剂得到的色素分离条带清晰，色泽鲜艳效果非常好。而以石油醚提取出的滤液分离出的色素条带只观察到胡萝卜素一条，效果非常不理想，这可能与叶绿素在石油醚中溶解度较低有关。乙酸乙酯在挥发性，光合色素的溶解性都优于无水乙醇而且还不容易造成滤液变黄，可以在今后的实验中替代无水乙醇。

三、实验操作的改进

1.增加浓缩环节，提高色素浓度

提取色素过程中10ml有机溶剂造成滤液中色素浓度较低，增加了画滤液细线的次数导致滤液细线很难出现细、直、齐，分离出的色素条带颜色也较浅。针对这一问题在实验中增加浓缩环节，而且对色素提取液的浓缩不是采用常规的蒸馏浓缩法而是利用不同的原理自制浓缩装置（图1）进行。该装置由气泵、连接导管、气针、高度可调节支架和试管架组成，利用气泵产生的高速气流吹入样品表面使样品中的溶剂快速挥发从而达到浓缩的目的。该装置与蒸馏浓缩相比操作简单，只需将装有提取液的试管置于试管架上插入气针，调节好高度打开气泵即可进行浓缩。该装置可以对微量、多个样品同时处理，大大提高了浓缩效率。以该装置为原型设计的浓缩仪已经申报国家实用新型专利，审批程序正在进行中。

2.画滤液细线用废弃水笔芯替代毛细管

使用毛细吸管画滤液细线时由于毛细吸管为玻璃细管不容易握持，与滤纸条接触的力度和移动速率不好控制。用力较轻滤液出不来，用力较重就会折断毛细管；而移动速率不均匀画出的滤液细线就粗细不均匀，想要画出符合要求的滤液细线非常困难。对于这一问题很多老师都想了一些改进办法，比如盖玻片沾蘸法②、摩擦叶片法③等，但是笔者在操作过程中发现效果都不是很理想。笔者从水笔芯出墨十分均匀得到灵感，将废弃水笔芯笔头内的残墨用注射器冲洗干净、晾干，然后将制备好的滤液用注射器注入笔管中即可画线。该方法在提高实验效果的同时，对废弃水笔芯的回收利用也在潜移默化中培養了学生的生态意识，增强了社会责任感。

3.自制层析装置

实验中常规的层析装置是用小烧杯加培养皿盖或者是塞棉塞的小试管。上述装置在层析过程中都很容易出现滤纸条吸收层析液软化帖壁或是滑入层析液中的现象影响色素分离效果。所以，将层析装置改进为带橡皮塞的广口瓶并在其橡皮塞下侧插入回形针（图2），使用时只需加入少量层析液，在橡皮塞的回形针上插好滤纸条在塞上橡皮塞进行层析即可。该装置利用实验室原有器材，制作容易，使用方便。利用回形针将滤纸条垂直固定住避免了滤纸条帖壁、滑落等问题。而且该装置气密性较好，也减少了有机溶剂挥发对环境的污染。

【注释】

① 周臻华. 关于“绿叶中的色素提取和分离”的思考与改进[J]. 生物学教学，2016（6）：43-44.

② 陈淑丽. “绿叶中色素的提取和分离”探究性实验设计[J]. 实验教学与仪器，2017（2）：36-38.

③ 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（1）：49-50.

（作者单位：安徽省肥东第一中学安徽合肥市）