“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进和拓展

2021-01-04陈能训

中学生物学 2021年10期

关键词：实验改进

陈能训

摘要依据实验原理，在教材实验环节的基础上优化、改进和拓展。用榨汁机先打碎再研磨；滤液细线画法；15 mL离心管替代试管或小烧杯层析等关键环节改进，使实验易操作、失误少、安全、省时效果好。

关键词光合色素荧光现象实验改进生物学实验教学

中图分类号G633. 91文献标志码B

“绿叶中色素的提取和分离”实验做成功而且效果好，关键在以下环节：①提取出的色素量多、不变性；②画出的滤液细线浓、直、细、匀；③滤液细线不能浸没在层析液中。笔者在长期的实验教学实践，尝试对教材实验进行了优化，并且在基础上拓展了探究实验。

1实验改进方面的思考与处理

1.1改进实验材料选择与处理，制备出高质量的色素提取液

1.1.1选材

教材中选用的材料是新鲜的绿叶。经过多年实验实践，发现用菠菜、油菜、上海青的叶片进行色素的提取和分离，都能取得良好的实验效果。

1.1.2优化绿叶材料研磨方法

教材实验在实际操作中的不足：①对称取的绿叶剪碎、研磨的时间长，学生操作中缺乏经验出现研磨不充分、材料大量溢出的情况；色素易发生去镁（Mg）反应或分解。②研磨时加入有机溶剂（无水乙醇）10 mL量多造成色素提取液的质量差，影响实验效果。③各小组进度差异大。

针对以上不足，进行改进：①新鲜绿叶中水分多，干燥处晾约2 h，用家用榨汁机迅速打碎绿叶组织分成碎屑和汁液两部分。用大一点塑料勺将碎屑分配至每个研钵中两平勺，倒入汁液1 mL，备用。②向盛有碎屑和汁液研钵中迅速加入少许二氧化硅、碳酸钙和2 mL无水乙醇。③边研磨，边用力按压，从而充分地研磨。④将研磨好的研磨液倒入放有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤。将滤液收集到试管中，及时用封口膜将试管口封上。

教师可在学生进实验室前几分钟，用榨汁机打碎绿叶器官组织，使部分细胞及叶绿体破裂解体，从而使研磨过程中的色素分子与有机溶剂大面积接触，很快溶解在无水乙醇中。打成的植物叶片组织碎屑小，既方便研磨，也利于与有机溶剂（无水乙醇）充分接触，可获得更多的色素提取液。教材所示的实验在研磨时要加10 mL无水乙醇。用榨汁机迅速打碎绿叶再研磨，只需加2 mL无水乙醇，就能获得一个小组画滤液细线和探究实验所需色素提取液用量。用封口膜将色素滤液试管口封上，透明密封，便于观察，方便操作。这些优化步骤可以节约药品，降低实验成本，减少废液，且节省时间用于拓展探究实验。

1.2在用具和方法上改进滤液细线画法

滤液细线是影响色素分离结果的关键。

教材实验在实际操作中的不足有：教材中画滤液细线用的玻璃毛细管易堵易断，学生在操作时吸取的滤液也容易过多或过少，导致画的滤液细线不均匀、不连贯，还容易将滤纸划烂。学生的操作技术不够纯熟会造成划线不细、不匀、不直、浓度不一，最终分离出的色素带层次不齐，效果差。

1.2.1制备滤纸条

将滤纸剪成1.5 cm宽的滤纸条（注意宽度不大于1.5 cm），一端剪去两个角使之呈梯形，并在距该端1 cm处用铅笔画一道细的横线，备用。

1.2.2滤液细线画法上的改进

滤液细线的改进画法有：①薄塑料片印章法，用薄而硬的干净三角形薄塑料片如衣物标签，将平而直的一边两侧稍稍磨毛（利于吸附色素），先用一块载玻片笔直固定在铅笔细线一侧，薄塑料片蘸取少许色素研磨液后，轻轻印在滤纸条的细线处，待晾干后重复几次。②钢笔划线法。③薄质的钢质垫圈碾印（滚动）法。

实验结果表明，薄塑料片印章法最能体现出好上手、易操作、效果好的特点，画出的滤液细线浓、细、匀、直。且改进后所需的材料易得，简便易行。

1.3用改进的器具分离色素

教材实验在实际操作中的不足有：教材实验中分离色素使用试管或者小燒杯加入层析液来操作。试管长且口小，滤纸条长度不够，尤其是层析液加入量不容易掌握，易发生滤液细线浸没在层析液中或滤纸条贴壁导致层析结果受到影响。需向小烧杯倒入10 mL层析液，层析液用量大，烧杯口径较宽，层析液易挥发。将滤纸条挂在烧杯壁有软化后滑落或贴壁的情况。

1.3.1目标

用改进的器具纸层析法分离色素，可以做到滤液细线“不可能”浸没在层析液中。

1.3.2对层析装置的改进。

采用15 mL离心管替代试管或小烧杯，加入2.5 mL层析液后用封口膜密封。层析时，用刀片轻轻在封口膜中央划开一道细口，将画好滤液细线的滤纸条梯形端向下，从刀片划开的细口处竖直插入刻度离心管中，15 mL离心管的底部狭细，恰好能卡住滤纸条的梯形端，梯形端部分能够接触层析液，而不用担心会浸没滤液细线。离心管有刻度能很好控制层析液加入量，用封口膜密封管口，既能防止层析液挥发，又能防止滤纸贴壁，真正做到滤液细线不可能浸没在层析液中。

2实验拓展和探究设计

2.1拓展实验

①探究色素溶液的光谱吸收特点；②观察色素溶液的荧光现象。

2.2探究过程

2.2.1材料用具

剩余色素提取液、白光手电筒、蓝紫光手电筒、红色激光笔、绿色激光笔、白纸。

2.2.2具体操作方法

用不同颜色的光源分别照射无水乙醇和色素提取液。操作时，光源照射每只试管，从试管上部空管处往下移动至色素提取液，观察背景纸上光点的变化，形成对比。

观察，直观感知叶绿体色素吸收光谱。将色素提取液放在楼道直射光环境下（光源也可用白炽灯代替），分别进行直射光观察和反射光观察。色素溶液与人眼同高，在透射光侧，观察到色素溶液呈绿色，在反射光侧色素溶液呈血红色，即为叶绿素产生的荧光颜色。

在表1中记录实验结果。