Робота №47. Хімічні властивості пігментів листка: розподіл пігментів за методом К.Клауса, одержання хлорофілінів

Основні відомості. У розчинах, одержаних шляхом екстракції розтертих зелених тканин рослин полярними розчинниками, міститься суміш пластидних пігментів, які беруть участь у фотосинтезі. Хлорофіли, яких у листках значно більше, маскують при цьому каротиноїди. Отриманий екстракт пігментів можна розділити за методом Крауса, який оснований на різній розчинності пігментів у спирті та бензині. Ці розчинники у разі зливанні не змішуються й утворюють дві фази – верхню бензинову та нижню спиртову, завдяки чому й відбувається розподіл компонентів суміші. Спорідненість пігментів до полярних (спирт, ацетон) і неполярних (бензин)

розчинників визначається рівнем їхньої полярності. Ксантофіли містять дві або більше полярних груп, добре розчинні у спирті, тоді як каротин відрізняється вищою спорідненістю до бензину.

Фітольний залишок у молекулі хлорофілу гідрофобний, тому зумовлює можливість взаємодії молекули пігменту з бензином. Відщеплення фітолу під час омилення хлорофілу збільшує спорідненість пігменту до полярних розчинників.

У разі обробки хлорофілу лугами, відбувається реакція омилення в результаті чого відщеплюються спиртові залишки і утворюються метиловий спирт, фітол та хлорофілінова сіль. Реакція омилення відбувається за рівнянням:

Унаслідок реакції утворюється сіль хлорофілінової кислоти, яка зберігає зелене забарвлення й оптичні властивості хлорофілу, але відрізняється більшою гідрофільністю порівняно з незміненим пігментом.

Мета роботи. Дослідити різну розчинність пластидних пігментів у спирті та бензині, провести реакцію омилення хлорофілу.

Матеріали, реактиви, обладнання. Спиртовий екстракт пігментів із листків різних рослин; бензин, 20 %-ий розчин гідроксиду калію або натрію; пробірки в штативах, вода, водяна баня.

Хід роботи.

Завдання 1.

1. У пробірку налити 3 мл концентрованого екстракту пігментів, додати 6 мл бензину і 2...3 краплини води.

2. Пробірку закрити скляною пробкою і вміст добре збовтати.

Примітка. За 2...3 хв. Спостерігають розшарування розчину на зелений (верхній) і жовтий (нижній) шари. У верхньому бензиновому шарі розчинені хлорофіли і каротин (гідрофобні речовини), у нижньому водно-спиртовому – ксантофіл. У нижньому

шарі можна визначити спектр поглинання ксантофілу. Показником чистоти отриманого ксантофілу від зелених пігментів є відсутність поглинання в червоній ділянці спектру.

3. Замалювати розподіл пластидних пігментів і зробити висновок щодо їхньої розчинності в спирті та бензині.

Завдання 2.

1. У пробірку налити 3 мл концентрованого екстракту пігментів, додати 1 мл 20 %-го розчину NaOH, вміст перемішати.

2. Пробірку поставити на киплячу водяну баню.

3. Щойно розчин закипить, пробірку вийняти й вміст охолодити.

4. До охолодженого розчину додати рівний об’єм бензину та декілька краплин води для кращого розподілу суміші.

5. Вміст пробірки різко струсити і залишити для відстоювання.

Примітка. Спостерігають утворення двох шарів: нижній (спиртовий) – суміш солі хлорофілінової кислоти (продукт омилення хлорофілу) та ксантофілу; верхній (бензиновий) – розчин каротинів. Солі хлорофілінової кислоти, як і хлорофіл, зелені,

але характеризуються гідрофільністю і тому перерозподіляються в нижній водноспиртовий шар. У верхньому шарі можна визначити спектр поглинання каротину.

6. Замалювати розподіл пігментів в пробірці та зробити висновки.

Контрольні питання

1. Які зміни структури, складу та властивостей молекули хлорофілу відбуваються під час омилення?

2. Чим хлорофілінова кислота відрізняється від її солей?

3. Що обумовлює гідрофобність молекули хлорофілу?

4. Чим каротини відрізняються від ксантофілів? Про що свідчать їхні спектри поглинання?

5. Чому ксантофіли порівняно з каротинами гідрофільніші?

6. Звідки походить назва «каротин»?

7. Назвіть відомі Вам каротини і ксантофіли.