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(cè)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(yīng)色譜斑點(diǎn)溶出物的吸收光譜 進(jìn)行對(duì)照，表明光聲光譜對(duì)植物色素的鑒定簡(jiǎn)便有救。海藻類別眾多，所含色素體系各有特征，本文報(bào)道了綠 藻、紅藻和褐藻的光聲光譜，并用導(dǎo)數(shù)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(duì)各種植物色素的光譜研究時(shí)有報(bào)道，但多需經(jīng)過繁復(fù) 的分離步驟，鑒別與測(cè)定仍相當(dāng)困難 。 近年來．光聲光譜法作為一門新興技術(shù)已被廣泛地應(yīng)甩 于各門學(xué)科的研究之中”J。光聲光譜可以得到任何類型固態(tài) 物質(zhì)(如晶體、粉末、凝膠直至生物活體)的光譜 對(duì)于許多傳 統(tǒng)光譜難于測(cè)定的不透明、高反射、高散射試樣，常可無需制 樣或稍加制樣即可簡(jiǎn)便地加以測(cè)定。生物試樣的光聲光譜研 究近年來有迅速增長 。 本文報(bào)道了六種植物色紊的光聲光譜；直接測(cè)定了綠藻、 紅藻和褐藻的光聲光譜，并用導(dǎo)數(shù)光譜法明確了這些藻類的 色素分布特征．結(jié)果表明光聲光譜對(duì)植物色素的鑒定簡(jiǎn)便有 效 多用表| 驗(yàn)電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測(cè)試器| 電力計(jì)| 電力測(cè)量?jī)x| 光度計(jì)| 電壓計(jì)| 電流計(jì)| 。

1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1 光聲光譜儀 本實(shí)驗(yàn)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(jī)數(shù)據(jù)記錄與處理轉(zhuǎn)置。 工作條件：光源強(qiáng)度500 W，燈電流23 A．單色器狹縫1 rm ．?dāng)囟善黝l率12 ，時(shí)間常數(shù)3 s，掃描速度60Ⅲ · min
1．2 實(shí)驗(yàn)材料 1．2．1 色素斑點(diǎn) 取1 g菠菜葉，加0．05 gCaCO3，2 g無水Na2SO+，5 mL 預(yù)冷至4"C的丙酮于瓷研缽內(nèi)，研磨成勻漿過濾，殘?jiān)�甩少�?丙酮洗至無色 丙酮濾液經(jīng)減壓蒸發(fā)，得丙酮提取液約4 ITtL。 在22×20鋤 濾紙上點(diǎn)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(jiǎn)介：伍榮護(hù)，1971年生．中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系博士 氯仿：異丙醇=79：20：1，得到分離良好的六種色素斑點(diǎn)。
1．2 2 海藻
于秦皇島海岸收集并保鮮存貯。
2 結(jié)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(diǎn)，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(zhì)(Violeoxantbin)，葉綠紊b(Chlorophyll b)和新 黃質(zhì)(Neoxanthin)。甩圓形打孔器取下六種色素斑點(diǎn)，制成 O11圓形試樣，置人光聲池試樣皿．在400～700 I1Trl測(cè)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(zhì)分子吸收光能激發(fā)后經(jīng)無輻射弛豫 返回基態(tài)釋放的能量，因而譜峰位置應(yīng)與吸收峰～致。用同 種色素斑點(diǎn)多個(gè)溶于二甲基甲酰胺，分別測(cè)定其吸收光譜。 表1列出了色素斑點(diǎn)光聲光譜與相應(yīng)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(cè)定的試樣狀況不同，使用不同溶劑時(shí)，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(fù)雜的發(fā)光狀況，也可能在較小范圍內(nèi)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(zhì)、新黃質(zhì)等)的含量比葉綠索低得多，實(shí) 驗(yàn)表明，這些色素斑點(diǎn)單個(gè)溶出后，因濃度過低無法測(cè)定吸收 光譜，至少需提高濃度l5倍以上，才能測(cè)得。光聲光譜可對(duì) 主要的葉綠體色素簡(jiǎn)便．有效地加以鑒別，且具有相當(dāng)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∞r(nóng)0 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(cè)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(zhì)對(duì)短波長光有強(qiáng)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(fù)雜的組成和色素體系，導(dǎo)致其光聲譜帶相互重疊 復(fù)蓋并基線存在干擾一導(dǎo)數(shù)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(dǎo)數(shù)譜帶變窄且峰形 尖銳，隨導(dǎo)數(shù)級(jí)數(shù)增大，分辨率逐級(jí)提高 如基線因漂移等原 因而成為斜線．其一級(jí)導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，而二級(jí)導(dǎo)數(shù)即為0，基線 漂移的干擾即被消除。圖4為色素體系比較復(fù)雜的紅藻的二 級(jí)導(dǎo)數(shù)光聲光譜。與直接測(cè)得的光聲光譜相比，導(dǎo)數(shù)光譜對(duì) 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(jí)導(dǎo)數(shù)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(qiáng)烈熒光的色素，其光聲峰較弱． 同時(shí)，色素所處的細(xì)胞微觀環(huán)境的不同會(huì)影響熱的傳導(dǎo)，這些 復(fù)雜因素也舍影響光聲譜峰強(qiáng)度，但在確定實(shí)驗(yàn)條件下，仍可 依導(dǎo)數(shù)光聲光譜峰高怙算色素含量：