高中生物实验改进研究——以绿叶中色素的提取和分离为例

高中生物实验改进研究——以绿叶中色素的提取和分离为例

林嘉仪

湛江第一中学 524000

摘要：“绿叶中色素的提取和分离”实验是高中生物教学的重要内容，原有实验方案在实际操作过程中存在不足。通过对于实验材料、实验方法、实验装置等方面进行改进，缩短实验时长，降低了实验操作的难度，提高了滤液提取和画滤液细线的质量，滤纸条清晰、整齐显现出四条色素带。

关键词：高中生物；色素提取；实验改进

“绿叶中色素的提取和分离”实验是高中必修1教材的重要内容，也是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中要求学生掌握的一个实验。通过实验既能加深对植物光合作用的认识，又能落实“科学探究”核心素养的培育任务。教材选用新鲜的绿色叶片（例如菠菜的叶片），采用研磨法，纸层析法提取、分离色素。但该试验方法也有一些限制：（3）滤液细线决定色素分离结果，要求学生能够画出高质量滤液细线；（4）层析液加入量不容易掌握；因此实验在操作过程中的难点，进行了改进。

一、改进实验材料的选择与处理

教材实验操作存在的问题：（1）采用剪切研磨费时费力，由于学生在实验过程中经验不足，导致研磨不充分，材料大量溢出，色素容易产生去镁反应。（2）在研磨过程中，添加了大量的有机溶剂，导致了色素提取液的品质下降，从而影响了试验结果。（3）各个小组的实验进程存在很大的差别，有的小组动手能力较强，实验完成较快，有的小组动手能力较差，实验完成较慢。

教材实验的改进之处：（1）选材，教材中选择的新鲜绿叶，也可以选择油菜、上海青、韭菜等，考虑到新鲜绿叶水分较多。在制取提取液前晾置2小时，并使用榨汁机将绿叶组织打碎，将绿叶碎屑研碎后倒入汁液，备用。（2）向盛有绿叶碎屑和叶液的容器加入少量、和无水乙醇，将研磨后的液体倒入装有单层尼龙的玻璃漏斗中进行过滤，然后将滤液收入试管，并用密封薄膜将其密封。

改进后的优点：（1）利用榨汁机粉碎绿叶时，叶绿体器官、部分细胞和叶绿体破碎，都可以在研磨时使色素分子与有机溶剂大量接触，迅速溶解，从而提高了研磨液中色素的溶解量（学生进入实验室前2—3分钟即可进行此操作）。（2）教科书上研磨需要加入10毫升无水乙醇，而用压榨机快速粉碎绿色叶片后，加入2 mL无水乙醇即可得到高质量的提取液。（3）将色素滤液的试管用密封膜封住，便于观察和使用。总而言之，改进后实验绿叶原料和乙醇使用量都减少，节省大量的实验原料制取时间。

二、改进实验器具的选择和使用，

教材实验实际操作存在的问题：（1）滤液细线一般采用盖玻片或玻璃毛细管。但是因为在操作的过程中盖玻片较小、易滑，在用手指按压盖玻片画滤液细线时，手指会挡住部分视野，无法看到细线的具体位置，导致画出的细线质量较差。（2）由于玻璃毛细管具有堵塞和断裂的缺点，因此吸进的滤液要么太多，要么太少，造成的细线质量较差，很容易划破滤纸；另外由于学生对玻璃毛细管的操作不熟练，导致了划线不匀、不直，导致分离出的色素带层次不一、效果较差。

教材的实验改进之处：（1）准备滤纸条，将已烘干后的滤纸切成1.5cm宽的滤纸，将滤纸的两角裁掉，呈现梯形形状，并在距顶端1cm处用铅笔画出一条细细的横线，备用。（2）对滤液细线画法作了改进。用一块薄而硬的、干净的三角形的薄薄的塑料板（如衣服的标签），在平坦的、笔直的一侧的磨毛（便于吸附色素），将一片玻璃片固定在铅笔细线上，然后用塑料片沾上少许提取液轻轻地印在细线处，待晾干后反复操作几次。

改进后的优点：改进后采用塑料片，操作比较简单，学生画出的滤液细线质量较高，并且实验器材容易获取，减少了实验失误的次数。

三、改进实验器具

教材实验实际操作存在的问题：（1）试管较长、口子较窄，滤纸的长度不够，所以层析液的添加量不易把握，易使滤液细线浸没在层析液，或者导致滤纸条贴在试管壁，影响层析的结果。（2）使用小烧杯时，需要倒入约10mL的层析液，层析液的用量大，杯口直径大，层析液容易挥发；（3）把滤纸挂在烧杯的壁上，有软化后下滑或粘管壁的现象。

教材的实验改进之处：（1）以15ml刻度的离心管替代试管或烧杯，再加2.5mL的层析液，然后用保鲜膜（耐撕切、易抽拉）迅速密封。在用纸层析法进行色素分离时，首先用刀片在离心管口部薄膜中间轻轻切开一条细口，然后把滤液细线处理好的滤纸条的梯形端朝下，然后从切口处垂直地插进刻度离心管。因为15mL的离心管的底部很窄，正好可以卡住滤纸条梯形底端，这样就可以让它的梯形顶端与层析液接触，而不必担心没过滤纸条。（2）离心管有刻度，可以很好地控制层析液的添加；（3）采用保鲜膜薄膜进行封口，可以有效地阻止层析液的挥发，同时也可以避免过滤纸条的黏附。

改进后的优点：解决了滤液细线浸没在层析液的问题，解决了滤纸条粘贴在管壁的问题，解决了层析液添加量过多或者过少的问题，整个实验过程十分简单、易操作。

图1   （从左到右分别是离心管、提取液和色素带）

四、实验教学反思

综上所述，对色素的提取和分离实验中的实验材料、实验方法、实验设备等方面进行了改进，既能达到实验教学目的，又能缩短实验时长，降低了实验操作的难度，提高了滤液提取和画滤液细线的质量，滤纸条显现出四条色素带，清晰、整齐。改进后的实验便于学生理解光合色素的种类、颜色，落实了生物学科核心素养的培育任务。在实验教学中要注意以下几点：（1）合理对学生进行分层，将学生分成实验水平相同的小组，确保学生分工明确、有序地完成试验。（2）用纸层析分离色素时应尽量不要在强烈的光线下进行，否则会损坏色素，从而对试验结果造成不良的影响。

参考文献

[1]李蕊.创新实验教学  提升核心素养——以“绿叶中色素的提取和分离”实验为例[J].中学教学参考,2022(17):97-99.

[2]陈能训.“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进和拓展[J].中小学实验与装备,2021,31(05):47-48.

[3]刘仁泽.“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进与拓展[J].中学生物教学,2021(07):52-53.

[4]曹志兴.“绿叶中色素的提取和分离”探究实验教学设计[J].生物学通报,2020,55(11):29-31.