对实验《绿叶中色素的提取和分离》的改进

对实验《绿叶中色素的提取和别离》的改良作者姓名：宁卫阳工作单位：东莞市常平中学：523570E-mail：对实验《绿叶中色素的提取和别离》的改良摘要本文通过对此实验的改良，旨在到达以下目的：优化实验方案，简化实验操作，使得色素的提取和别离效果更加明显，提高学生的实验操作技能，培养学生的环境保护意识和实验创新能力等。关键词色素的提取和别离实验改良实验《绿叶中色素的提取和别离》是人民教育出版社出版的高中生物必修1《分子与细胞》中的重点实验，从2007年至今的5年中，广东高考生物卷对此实验已经进行过三次考查，可见此实验的重要性。然而该实验自编入人教版课本多年以来，对实验的材料和操作步骤等根本上没有做过修改。笔者结合多年的教学实践和教师们的反映发现，即使完全按照课本所提供的材料和实验方案进行标准操作，色素提取和别离的效果依然不甚理想，笔者认为主要是由以下几个原因造成的：1.菠菜叶肉细胞的叶绿体中叶绿素的含量并不高。通过查阅“有机化学实验〞教材中关于“菠菜叶中色素的提取、别离及鉴定〞实验得知，菠菜叶肉细胞的叶绿体中主要含四种色素，分别是B-胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，这四种色素的比例是2:1:3:1，根据此比例可知叶绿素所占的比例约为4/7，并没有到达课本上所说的2/3，含量相对较少。而B-胡萝卜素、叶绿素a所占比例分别是2/7、3/7，含量相对较高，这就是学生色素层析别离的结果为什么总是第二条带〔叶绿素a〕及第四条带〔胡萝卜素〕比拟明显而第一条带〔叶绿素b〕和第三条带〔叶黄素〕不明显的原因所在。2.研磨过程中叶绿素被破坏。为什么这样说呢？课本中安排的实验操作是：称取5g菠菜叶，剪碎后放入研钵，再向研钵中参加10ml无水乙醇等。根据我们多年的实验教学实践可知，即使用剪刀尽可能的剪碎〔而不是粉碎〕5g菠菜，而参加的10ml无水乙醇也根本无法将菠菜淹没，也就是说，在研磨的过程中叶片几乎都是暴露在空气之中，叶绿素易被氧化分解且过滤后得到的滤液太少。假设参加无水乙醇过多，那么导致色素溶液浓度过小，纸层析别离的色素带不明显，所以这就是一个矛盾。3.色素别离的方法不甚合理。课本中滤纸条的制作、条形滤纸层析别离的方法、滤液细线的画法尤其是毛细吸管的使用等都大大增加了学生操作的难度，使得色素别离的效果不理想以及实验的成功率大大下降。基于以上原因并结合自身多年的实验教学实践及实验成功的经验，对该实验做了以下四个方面的改良：一、对实验材料的改良1.实验材料由菠菜改为“韭菜〞——→2.韭菜的优势：韭菜一年可收割多茬，材料易获取；韭菜叶片肉质较厚，保水性好，可长时间保存而色素不易受到破坏；韭菜叶脉少，叶片细长，柔软，纤维少，易粉碎；叶绿素含量高，层析得到的四条色素带清晰明显。二、对色素提取方法的改良1.把用“研钵研磨〞改成“搅拌机〞粉碎匀浆。查阅了各种生产色素提取的工艺，无一是用研钵研磨的方法，而几乎都是用一种叫做“韦氏搅切器〞的粉碎设备。而这种设备我们实验室无法使用，所以选择了常见的“搅拌器或榨汁机〞替代。——→2.搅拌机粉碎的优点：不用加二氧化硅，无需使用尼龙布，搅拌机自行过滤出汁；搅拌机本身有盖且密封性较好，降低了搅拌过程中无水乙醇挥发对环境的污染；大大缩短了提取色素的时间，搅拌机粉碎全过程只需30秒，同时也降低了色素被氧化破坏的程度，提高了色素提取液的浓度。三、对色素别离方法的改良1.将课本中的“条形滤纸层析法〞改成“灯芯法〞。→→具体改良如下：⑴所需材料仪器：圆形定性滤纸〔圆形滤纸直径应略大于上图中大培养皿的直径〕、大小培养皿〔如上图〕、脱脂棉线、回形针、钢笔帽⑵“灯芯法〞层析别离的操作步骤①取实验前经烘干机枯燥过的圆形定性滤纸一张，用回形针在滤纸正中央扎一个小孔。②吸取约1ml的色素提取液滴入到另一培养皿中，缓缓摇动培养皿，使色素提取液均匀覆盖在培养皿底部。③约半分钟后，待大局部酒精已挥发，将钢笔帽扣在培养皿底部蘸取色素提取液，然后以圆形滤纸中央小孔为圆心，将钢笔帽扣于其上，形成一个圆形色素圈，待枯燥后，重复上述做法3-5次。④取一根长度约3厘米的脱脂细棉线，一端打死结，穿过已画有圆形色素带的滤纸中央的小孔。⑤吸取约5ml层析液滴入图示小培养皿中，将上述圆形滤纸盖在培养皿上，脱脂棉线浸入层析液中，约两分钟后即可出现四圈清晰的同心圆色素带。⑶“灯芯法〞层析别离的效果，如下列图所示：2.上述改良的优点：减少了层析液的使用量，降低了因层析液挥发对环境的污染及人体健康的危害；不再出现层析液没及滤液细线而导致色素带没有或不清晰的现象；克服了画滤液细线过程中经常出现的滤液细线不直、不细、不齐而引起的别离效果差的难题；运用“灯芯法〞别离色素，色素带分层清晰，四种色素别离出鲜明的四个同心圆的色素环，效果显著；此操作过程学生较易掌握，所需时间短，效果明显，成功率高。四、对实验课型的改良1.将“验证性〞实验改为“探究性〞实验该实验是一节验证性实验，课程标准的要求是通过实验让学生掌握叶绿体中色素的种类及色素提取和别离的根本操作流程。通过改为探究性实验，不仅可以实现课程标准对本节课的要求，又可以激发学生的创新性思维，培养学生实验探究的能力。2.探究实验的大致做法如下：这里只对教学流程和课前准备过程做一个简要的介绍【教学流程】课前准备→教师讲授→学生分组实验→分组汇报、互评→教师小结【课前准备】为了到达教学目标，突出教学重点，突破难点，提升实验教学的有效性，课前必须做好相应的准备。⑴实验课的教学过程中，学生的实验探究过程是绝对的主体地位，教师应通过课前的充分准备，尽可能减少教师在实验课堂中对时间的占用；⑵教师应做好多媒体课件：展示实验原理、材料用具、操作流程、考前须知；⑶学生进行课前预习，了解实验原理及实验操作流程；⑷教师课前提供探究菜单〔如下表〕，作为学生选择探究主题及分组的参考；探究的课题探究工程〔参考〕实验流程组别成员组长材料实验程序菠菜改良方案〔四种组合任选一种〕韭菜课本方案备注改良的实验方案：见上述改良汇报内容层析滤纸粘贴处⑸学生根据教师提供的探究菜单，完成实验主题的选择、分组、制定实验报告单等。所有的改良已经表达完成，但笔者仍然要强调的是，在这个实验过程当中，滤液的提取是实验成功的关键步骤，滤液的质量好坏与能否别离出四条色素带及色素带的清晰程度有着密切关系，笔者深知自己提供的提取及别离方案绝非最正确方案，“路漫漫其修远兮，吾等一起去求索！〞