换一种方法提取叶绿体的色素

“叶绿体中色素的提取和分离”实验，是高中生物教学中的一个重要实验，人教版普通高中老、新版教材均将其列为必做实验之一。该实验包括两项内容，一是叶绿体中色素的提取，即为下一步色素的分离准备材料；二是采用纸层析法分离提取液中的各种色素。我们觉得，做好本实验的关键是提取叶片中的色素。只有提取高质量的色素液，层析分离的效果才会好。如何提取绿色叶片中的色素，教材介绍的做法是：称取5g新鲜的绿色叶片（如菠菜叶）剪碎，放人研钵中，向研钵中放人少许二氧化硅和碳酸钙，再加人5ml丙酮，进行迅速、充分地研磨，然后将研磨液倒人小玻璃漏斗中过滤，将滤液收集到小试管中，供随后进行的分离色素实验用（本文称之为原实验法）。
经过多年的实践，我们觉得原实验法存在以下问题：
1．所用材料多，每个实验要用5g菠菜叶。
2．所用药品种数多，二氧化硅、碳酸钙的用量不好把握，丙酮用量大，一次要5ml，且丙酮有毒，影响师生的身体健康。
3．所用仪器多，实验操作步骤多，既要研磨，又要过滤，提取色素液所需时间较长。
4，提取的滤液颜色淡，色素含量不高，且浑浊，经纸层析后分离效果欠佳。
针对以上问题，我们对色素的提取进行了较大的改进：
1．改用丙酮做溶剂提取色素为用酒精做溶剂提取色素。
2．改用研磨法使叶肉细胞破裂、使色素溶解在丙酮中为水浴加热法，让叶片中的色素溶解在酒精里，具体实施方法如下（本文暂称为新实验法）：
实验材料：绿色的叶片、实验仪器和试剂、天平、剪刀、烧杯（100－250ml）小试管、滴管小量筒、试管架、棉花、沸水、95％酒精。
做法：每实验小组称取0．5g绿色叶片，稍微剪碎（能装人试管就行）放人试管底部，用量筒取（或用滴管估计）1．5—2ml酒精倒人试管中，将试管置于沸水中水浴加热l—2分钟，使叶片含有的色素溶解在酒精里，当看到试管中的液体呈深绿色时，即可将试管从沸水中取出，冷却待用。
表1新实验方法与原实验方法对比（每个实验小组）

通过表1可以看出，新实验方法与原实验方法比较 有以下特点：
1．取材广泛。由于省去了研磨这一步骤，一些较难研磨的木本植物、单子叶植物的叶片也可以用做实验材料，令材料来源更加广泛，可就地取材，减少季节、气候、地域、市场等因素对实验的影响。笔者曾用樟树叶， 四季青叶、槐树叶、竹叶、茅草、佛手瓜叶、空心莲子草叶、牛皮菜叶、萝卜叶等等做材料进行色素液的提取，经色素分离检验，均能达到好的实验结果。
2．节约材料。原实验法需叶片5g，新实验方法用叶片0．5g，用量只有原来的十分之一，因此，能节约材料，降低实验成本。用量少更能挑选质量好、老嫩适中的叶片做实验材料，以提高色素提取液的质量。
3．节约药品。原实验法用5m1丙酮作溶剂，新实验只用1．5——2m195％的酒精（或无水乙醇）作溶剂，用量只有原来的三分之一。实验中完全不用二氧化硅和碳酸钙，节约了大量的药品，众所周知，丙酮对人体有毒害作用，它能刺激人眼和上呼吸道粘膜，使人产生流泪、流涕、畏光、晕厥、嗜睡等症状，加之中学实验室一般通风性能差，频繁实验时，师生进人实验室更觉气味难闻。新方案取消丙酮，更有利于环保，有利于师生身体健康。
4．节约时间。原实验操作，既要研磨，又要过滤，所花时间较长，一般要十分钟左右才能得到滤液。新实验方案，只要事先准备沸水（酒精的沸点为78℃〈标准大气压下〉），而且可以几个实验组共一杯沸水。称取叶片后稍微剪碎，放进试管，加好酒精，将试管放进沸水中水浴约2分钟，即可得到理想的色素提取液。取出试管，稍微冷却，然后将试管中的提取液小心倒人另一支试管中，就可用毛细吸管或毛笔等吸取提取液画滤液细线，省去过滤这一步，以免纱布棉花等吸收沾附色素提取液（也可省去倾倒这一步，用毛细吸管直接在原试管中吸取冷却的色素提取液）。
5．实验效果好。原实验方法提取的滤液，部分学生常常因操作不当容易产生失误，得到的滤液常呈黄绿色，浑浊不清，稍微放置后容易分层，经纸层析后，色素分离效果总是欠佳。新实验法提取的色素液，墨绿透明，浓度高，画滤液细线只要画1—2次，层析分离后，四条色素带清晰分明。我们曾将用新法提取的色素液，用多种配方的层析液进行纸层析分离，如①石油醚十丙酮十苯（20：2：1）；②石油醚十酒精（10：1）；③纯酒精；④纯石油醚；⑤四氯化碳等都能达到好的分离效果（我们感觉层析液配方①和②效果更佳一些，如果考虑丙酮、苯、四氯化碳对人体有毒，可选配方②或其他配方）。
如果相应地增加叶片和酒精的用量，用小烧杯盛装后置于大烧杯中水浴，则可一次制得量较多而又耐用的色素提取液。这一方法适用于高中生物实验操作考查中“叶绿体中色素的分离”这一方面的实验试题，可节约实验人员准备考查试题中所用材料的时间和减少劳动强度。用新实验方法提取叶绿体中的色素，笔者经过几年的实践，认为确实能收到“快、好、省”的效果。