從葉片到葉綠素

盧宇豪

【摘 要】本文通過光電比色法，研究了四種植物葉片中葉綠素a、b的大致含量及其比例，得出了葉綠素a略多于葉綠素b的初步結果，并由此實驗引申出多個進一步研究的方向。

【關鍵詞】葉綠素；含量；光電比色法

1.引言

在美麗的地球上，各種各樣的生物共同組成了一個精彩而又復雜的自然界。而維持這個龐大生物圈運轉的能量基礎，就是綠色植物光合作用對太陽能的固定。在這一過程中，葉綠素扮演了至關重要的角色。在我們身邊常見的植物中，主要含有兩種葉綠素：葉綠素a和葉綠素b。那么，在這些植物葉片中這兩種葉綠素含量及比例是多少呢？2016年12月份，我在校園中采集四種植物的葉片，通過光電比色法，得出這四種植物葉片中葉綠素a、b含量的大致比例。

2.實驗過程和結果

2.1實驗目的

通過測量得出實驗所用植物葉片中葉綠素a、b的大致含量并計算得出葉綠素a、b含量之比，以此得出一般的植物葉片中葉綠素a、b的大致含量及比例。

2.2實驗材料及設備

1.銀邊翠、紅花繼木、黃素馨、八角金盤葉片適量 2.漏斗1個 3.紗布 4.膠頭滴管1支 5.研缽及杵1套 6. 小試管8支 7.分光光度計 8.剪刀1把 9.藥匙1把 10.95%乙醇 11.二氧化硅 12.碳酸鈣

2.3實驗原理

葉綠素易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，將葉片加入95%乙醇并進行研磨，可得到葉綠素的乙醇溶液（即葉綠素提取液）。在95%乙醇溶液中，葉綠素在665nm、649nm處有最大吸收峰，可測定葉綠素溶液在665nm和649nm的光下吸光度，根據公式Ca=13.95×A665-6.88×A649；Cb=24.96×A649-7.32×A665計算得出葉綠素a、b的準確含量。

2.4實驗方法

（1）稱取3g黃素馨葉片，用剪刀剪碎，放入研缽中，加入5ml95%乙醇、半匙（約0.5g）二氧化硅和碳酸鈣，迅速用力研磨，得到黃素馨提取液；

（2）取1支小試管、漏斗和紗布，將提取液通過紗布過濾，從漏斗倒入試管中，將試管放回試管架上，清洗漏斗、紗布、研缽并晾干；

（3）用相同方法提取分別處理其他三種葉片，得到銀邊翠提取液、紅花繼木提取液和八角金盤提取液；

（4）靜置4支試管10分鐘，待4支小試管中的碳酸鈣粉末沉淀完全①，取1支空小試管和潔凈的膠頭滴管，小心吸取黃素馨提取液中的上層清液，轉移到新的小試管中，并貼上標簽，洗凈并晾干原試管和膠頭滴管，用相同方法處理其他三種提取液，得到較純凈的提取液；

（5）接通分光光度計電源，打開開關，預熱20分鐘；

（6）取出4只比色杯，在黑色和1只無色比色杯中倒入95%乙醇，在剩余2只比色杯中分別倒入黃素馨和銀邊翠提取液，將比色杯放回分光光度計內，并蓋上蓋子，將光波長調為665nm；

（7）調零，并測得黃素馨和銀邊翠提取液的光密度值，記錄數據；

（8）將光波長調為649nm，重復步驟（7）；

（9）用相同方法得到紅花繼木和八角金盤提取液的光密度值②；

（10）關閉分光光度計，清洗實驗器材，整理桌面；

（11）統計分析，數據處理。

2.5實驗結果

3.實驗結論與分析

3.1實驗結論

從表1中我們可以看出，本次實驗所研究的4種植物葉片中葉綠素a、b含量及比例是大致相同的。在這四種葉片中，葉綠素a、b含量接近，總體來說葉綠素a略多于葉綠素b，二者含量之比大約在0.8～1.7之間。

將這一結論推廣，可以預測在一般植物葉片中，葉綠素a含量略多于葉綠素b，二者之比大約在1.2左右。

3.2實驗誤差分析

3.2.1實驗誤差

（1）在葉綠素的提取中，由于研磨充分性等問題，難以將葉片中全部葉綠素充分提取；

（2）實驗耗時較長，實驗過程中可能有部分葉綠素分解；

（3）碳酸鈣粉末難以除盡，殘留的碳酸鈣與花青素、類胡蘿卜素等色素影響吸光度。

（4）沉淀的碳酸鈣吸附部分葉綠素。

3.2.2實驗分析

在實驗之前，我查閱了較多資料，根據資料中的數據，估計葉綠素a含量大約為葉綠素b的2～3倍。從實驗結果來看，本次實驗得出兩種葉綠素含量之比總體偏低。除了上述實驗誤差因素外，還可能與本市當時氣溫比光合作用最適溫度略偏低而光照充足的環境條件有關。這可能是因為當前條件對于光合作用較為適宜，也可能是由于氣溫逐漸降低，導 致葉綠素合成減少。

從單獨的實驗來看，銀邊翠與紅花繼木中兩種葉綠素含量之比與平均值較為接近，而黃素馨與八角金盤則偏差較（上接第80頁）

大。對于以上情況，猜測可能與取材位置、植株生長狀況、植物生活習性、時間、環境等多種條件有關。由于時間和條件的限制，本次實驗的廣度與深度都有限，對于以上問題與猜想，尚待后續實驗驗證。

3.3實驗評價、局限性及改進方法

在本實驗過程中，由于實驗器材的限制，許多步驟只能用較原始的方法進行，導致實驗誤差較大。但總的來說，本實驗在有限的條件下盡可能保證了實驗精度，初步達成了實驗目的。

在葉綠素的提取中，本實驗使用了手工研磨的方法，使得葉綠素含量低于真實值，但其比例相對準確，因此本實驗主要著眼于兩種葉綠素的比例而非其具體含量。

在局限性方面，本實驗的調查對象主要為校園中常見的灌木類觀賞植物，對于其他種類的植物，該實驗結果的普遍性尚待證實。

針對上述問題，在進一步的實驗中，我提出了以下幾個改進方法：

（1）增加器材套數和實驗組數，改進儀器質量；

（2）將葉片制成勻漿，保證葉綠素提取完全；

（3）采用離心方法除去雜質；

（4）擴大實驗范圍，研究更多種類的植物。

除了以上改進方案外，我還提出以下拓展實驗和研究方向：

（1）除了葉綠素a、b，有些植物還含有葉綠素c、d，在這些植物中不同種葉綠素含量及比例？

（2）在光合作用中，葉綠素a、b分別扮演了怎樣的作用？不同種類的葉綠素有何異同？

（3）除了葉綠素，葉片中還可能含有類胡蘿卜素、花青素等色素，這些色素的含量和比例？

（4）色素含量的種間差異有何意義？

（5）葉片中色素含量及比例在不同環境和時間中的變化？

綜合來看，本實驗在某種意義上更多的是一次試探性的實驗。該實驗雖然存在許多瑕疵，從該實驗可以衍生出無數改進和發展方向。當然，正如上文所言，本實驗結果本身的準確性以及在更大研究范圍內推廣的可行性仍有待商榷，但無論如何，本實驗能給我們以或多或少的啟發。我相信，在不遠的將來，會有更加嚴謹而完善的實驗彌補本實驗的缺憾，得 到更精確、更普遍的結論。

附 錄：

注 釋：

①由于紗布網眼過大，無法除去細小的碳酸鈣粉末，此處通過物理沉降方法除去碳酸鈣

②步驟（5）-（9）為光密度值的測量，具體過程詳見分光光度計使用說明書