植物色素的光聲光譜研究

植物色素的光聲光譜研究
 摘要測定了紙色譜分離的極為微量的六種植物色紊的光聲光譜．并與相應色譜斑點溶出物的吸收光譜 進行對照，表明光聲光譜對植物色素的鑒定簡便有救。海藻類別眾多，所含色素體系各有特征，本文報道了綠 藻、紅藻和褐藻的光聲光譜，并用導數光譜法明確了這些藻類的色素分布特征。

植物色素在光合作用和其他植物生理過程中起著重要作 甩 ，對各種植物色素的光譜研究時有報道，但多需經過繁復 的分離步驟，鑒別與測定仍相當困難 。 近年來．光聲光譜法作為一門新興技術已被廣泛地應甩 于各門學科的研究之中”J。光聲光譜可以得到任何類型固態(tài) 物質(如晶體、粉末、凝膠直至生物活體)的光譜 對于許多傳 統光譜難于測定的不透明、高反射、高散射試樣，�？蔁o需制 樣或稍加制樣即可簡便地加以測定。生物試樣的光聲光譜研 究近年來有迅速增長 。 本文報道了六種植物色紊的光聲光譜；直接測定了綠藻、 紅藻和褐藻的光聲光譜，并用導數光譜法明確了這些藻類的 色素分布特征．結果表明光聲光譜對植物色素的鑒定簡便有 效 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計| 。

1 實驗部分
1．1 光聲光譜儀 本實驗室自行組建 主要部件為氙燈、單色儀、斬渡器、 固庠光聲池 鎖相放大器．微機數據記錄與處理轉置。 工作條件：光源強度500 W，燈電流23 A．單色器狹縫1 rm ．斬渡器頻率12 ，時間常數3 s，掃描速度60Ⅲ · min
1．2 實驗材料 1．2．1 色素斑點 取1 g菠菜葉，加0．05 gCaCO3，2 g無水Na2SO+，5 mL 預冷至4"C的丙酮于瓷研缽內，研磨成勻漿過濾，殘渣甩少量 丙酮洗至無色 丙酮濾液經減壓蒸發(fā)，得丙酮提取液約4 ITtL。 在22×20鋤 濾紙上點樣5 ，展開劑體系為石油醚： 收稿日輥：290’I．OI一12．修訂日期：2001．05一I6 作者簡介：伍榮護，1971年生．中國科學技術大學化學系博士 氯仿：異丙醇=79：20：1，得到分離良好的六種色素斑點。
1．2 2 海藻
于秦皇島海岸收集并保鮮存貯。
2 結果與討論
2．1 六種檀物色素的光聲光譜 紙色譜分離得到六種色素斑點，依 由小到大順序分別 為口_胡羅 紊(p-~ tene)，葉黃紊(Lutdn)，葉綠紊a(Chlorophil a)，紫黃質(Violeoxantbin)，葉綠紊b(Chlorophyll b)和新 黃質(Neoxanthin)。甩圓形打孔器取下六種色素斑點，制成 O11圓形試樣，置人光聲池試樣皿．在400～700 I1Trl測得光 聲光譜。譜圖如圖1和圖2所示。 Waveletlgth]n~ ． I PA spec 0f ebl a and ehl b 】．c~orophy]l a 2 dllorophyll b
光聲光譜反映了物質分子吸收光能激發(fā)后經無輻射弛豫 返回基態(tài)釋放的能量，因而譜峰位置應與吸收峰～致。用同 種色素斑點多個溶于二甲基甲酰胺，分別測定其吸收光譜。 表1列出了色素斑點光聲光譜與相應色素吸收光譜譜峰波長 的比較。兩種光譜的譜峰波長稍有差異。一方面，兩種光譜 測定的試樣狀況不同，使用不同溶劑時，色素的吸收光譜譜峰 也有變化，而光聲光譜反映了固態(tài)色素的吸收情況；另一方 面，光聲光譜反映了扣除輻射弛豫能量的光吸收，鑒于植物色 素具有復雜的發(fā)光狀況，也可能在較小范圍內引起譜峰的差 異：值得指出的是：在植物葉片中，類胡羅卜索(包括盧一胡蘿 索、葉黃索、紫黃質、新黃質等)的含量比葉綠索低得多，實 驗表明，這些色素斑點單個溶出后，因濃度過低無法測定吸收 光譜，至少需提高濃度l5倍以上，才能測得。光聲光譜可對 主要的葉綠體色素簡便．有效地加以鑒別，且具有相當高的靈 敏度。 Ia b ／＼ d ‘ _ _ 400 500 m 5(m400 500 400 500 Wa g【} m Fig．2 PA spectra of carotenolds a m∞r0 ene b wd0矬a力thjⅡ c．1utein d r 0珊thin Tab．1 Maximum of PA and~ rption spectra ban出(Ⅻ ) 2．2 海藻的光聲光譜 分別測定了三種綠藻(石莼(Lqva la~mce))，腸滸苔(En— teromorpha intestinalis)，羽藻(Bryops~s plumo~))、三種紅藻 (條斑紫菜(Porphyra vezoensis)，海膜(Halymenia sinensis)，角 叉菜(ch0ndn crispus))和三種褐藻(海帶(Laminatia japoni ca)，間囊藻(Pvlaiella litoraris)，裙帶菜(Undaria pinnatifica))的 光聲光譜。
這些海藻的分類特征在于含有不同的特征色素體 系，典型的三類海藻的光聲光譜如圖3，綠藻的主要譜帶表 明葉綠索a和葉綠素b的存在，紅藻中的藻紅蛋白大量吸收 綠光，而褐藻中巖藻黃質對短波長光有強吸收= Wavelength／nm Fig．3 PA spectra of marine alga~ 1．gre algae(Enteromorpha itltenstina[is) 2 red alaa~(Halyraenia sinensis) 3．Bmwn ala~e([．~finaria japorgm) 海藻復雜的組成和色素體系，導致其光聲譜帶相互重疊 復蓋并基線存在干擾一導數光譜法可用于吸收光譜、熒光光 譜和色譜重疊峰的分辨和基線校正 。導數譜帶變窄且峰形 尖銳，隨導數級數增大，分辨率逐級提高 如基線因漂移等原 因而成為斜線．其一級導數為常數，而二級導數即為0，基線 漂移的干擾即被消除。圖4為色素體系比較復雜的紅藻的二 級導數光聲光譜。與直接測得的光聲光譜相比，導數光譜對 色素的分辨能力有極大的提高。從不同類別海藻的光聲光譜 特別是二級導數光譜 可 分辨出其中所含色素．如表2所 示。 ＼ n ／ ＼／V＼／V _ 4O0 H) 600 70(} 8O0 W avelet~ th,’tm／ Fig．
4 The second derivafi~e PA spectra of red algae 植物體中各種色素．不僅具有各自的吸收波長，且發(fā)光量 子效率也有極大差異，發(fā)出強烈熒光的色素，其光聲峰較弱． 同時，色素所處的細胞微觀環(huán)境的不同會影響熱的傳導，這些 復雜因素也舍影響光聲譜峰強度，但在確定實驗條件下，仍可 依導數光聲光譜峰高怙算色素含量：