拓展：叶绿体中色素的提取和分离

2020.12.06

　　色素的提取和分离是现在的考试模式中处于重要的地位的实验，有一次考试中出现了教材没有的答案“纸层析法”，所以，在教学中还需要适当拓展，甚至需要实验改进。

　　例如，有一次，学生问到定量测定色素含量实验如何进行，要回答这个问题，需要选修教材中学到的方法的灵活应用，如光密度值的定量测定，得到色素的含量情况，同时，可以用有关知识之间的联系来复习。

　　关于提取色素

　　1．提取的原理

　　叶绿体中的色素溶解于有机溶剂如酒精或丙酮（相似相溶），形成色素液。

　　2．用酒精或丙酮提取时的注意点

　　若用95％的酒精作溶剂（浙科版教材的用法），则应向色素提取液中加入无水碳酸钠，除去色素提取液中的水分。所以人教版教材要求用无水酒精。

　　若用丙酮作溶剂，则用量不宜过多，以2～5mL为宜，过多会影响色素浓度，过少不易过滤。由于丙酮有较强毒性，所以尽量不用。

　　3．材料选择

　　本实验材料最好不选择菠菜叶，由于菠菜叶含水分多，实验效果不太明显。可选用大叶黄杨，因为它的叶片含水量相对较少，颜色深绿，含色素较多，层析效果更明显。取材时要选取新鲜的颜色较深的叶片，以便使滤液中含较多的色素。

　　4．白细河沙代替二氧化硅粉末效果更佳

　　二氧化硅是特别细的白色粉末，再加上不好控制用量，往往过量，使滤液中含有较多的二氧化硅，导致滤液颜色变浅。实验证明，滤液中杂质越多，实验现象越不明显，改用白细河沙（洗净干燥后用）代替二氧化硅粉末，这样研磨更充分，滤液中减少了杂质的含量，颜色变得深绿，实验效果明显。

　　5．碳酸钙的作用机理

　　叶绿素分子结构中含有一个镁原子，当细胞破裂时，细胞液内有机酸中的氢可取代镁原子而成为褐色的去镁叶绿素，碳酸钙可中和有机酸以防止去镁反应的发生。

　　关于色素的分离

　　1．分离色素的原理

　　层析液的作用是溶解样品，作为样品的载体。例如，要分析A物质和B物质将其溶解于层析液中，由于是不同物质，其溶解能力和移动速度是不同的，所以就可以在薄层板中得到明显的现象。四种色素在层析液中溶解度不同，因而随层析液在滤纸上扩散的速度不同，其中胡萝卜素在丙酮中的溶解度最高，扩散速度最快，叶黄素和叶绿素a次之，叶绿素b溶解度最低，扩散得最慢。

　　2．汽油能作为层析液吗？

　　汽油是可以用为层析液的，下面四种都可做层析液：

　　（1）20份汽油、2份丙酮、2份石油醚、1份苯。将滤纸条直接用该层析液进行层析，就可以得到比较理想的效果。

　　（2）9份体积分数为95%的酒精和1份苯混合。

　　（3）汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠。

　　（4）体积分数为95%的酒精或93号汽油。

　　若干问题解析

　　1．溶解性：叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂，常用乙醇或丙酮提取。

　　2．分离色素的方法有多种，如纸层析、柱层析等。

　　纸层析是其中较简单的一种。当溶剂不断地从层析滤纸上流过时由于混合色素中各种成分在两相中（即流动相和固定相）间有不同的分配系数，它们的移动速度不同，使样品中的各种成分得到分离。也就是很多资料所说的溶解度不同。

　　3. 叶绿素受光激发，可发出红色荧光，反射光下可见红色荧光。

　　叶绿素吸收光量子而转变成激发态，激发态的叶绿素分子很不稳定，当它变回到基态时可发射出红光量子，因而产生荧光。叶绿素的化学性质很不稳定，容易受强光的破坏，特别是当叶绿素与蛋白质分离以后，破坏更快，而类胡萝卜素则较稳定。