不同比例有機(jī)溶劑浸提除甲醛植物葉片色素效果研究

智 慧,夏 清

(呂梁學(xué)院生命科學(xué)系,山西呂梁 033001)

常見的除甲醛植物主要有吊蘭、虎尾蘭、綠蘿、蘆薈、白掌等,它們主要通過莖葉吸收、根系微生物的降解及土壤吸收等凈化甲醛。而植物莖葉吸附甲醛的能力則與植物葉綠素細(xì)胞對(duì)甲醛分子的喜好程度有關(guān)。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用最重要的物質(zhì)基礎(chǔ),不溶于水,可溶于有機(jī)溶劑[1],主要分為葉綠素a和葉綠素b兩大部分,前者為藍(lán)黑色晶體,后者為深色晶體[2-3]。葉綠素提取通常采用有機(jī)溶劑中的葉綠素溶解原理,該方法操作簡(jiǎn)單、效率高、誤差小、穩(wěn)定性較好[4]。目前常用的有機(jī)溶劑有甲醇、乙醇、丙酮、丙酮-乙醇混合液、石油醚及二甲基甲酰胺等。任紅等[5]對(duì)菜心葉片葉綠素進(jìn)行提取發(fā)現(xiàn)丙酮與乙醇體積比為2∶1時(shí)效果最佳。王紅梅等[6]研究發(fā)現(xiàn)適合三角槭葉片葉綠素的浸提液比例為丙酮∶乙醇=1∶1。胡秉芬等[1]研究表明棗樹葉片提取效果最佳的比例為95%乙醇和乙醇∶丙酮=1∶1。向芬等[7]認(rèn)為茶樹葉綠素提取最佳比例為丙酮∶乙醇=1∶2。牟建梅等[8]研究發(fā)現(xiàn)白菜葉綠素提取效果較好的溶劑比例為乙醇∶丙酮=1∶1、1∶2。

前人研究多集中在果樹及蔬菜葉片的葉綠素提取,而對(duì)除甲醛植物的提取方面鮮有報(bào)道。因此,該研究擬選用吊蘭、虎尾蘭、綠蘿、碧玉4種除甲醛植物為材料,用不同比例的乙醇與丙酮混合液進(jìn)行提取,探索除甲醛植物葉片葉綠素提取的最佳有機(jī)溶劑比例。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試材料分別為吊蘭、虎尾蘭、綠蘿、碧玉。丙酮和95%乙醇試劑均為純度較高的分析純,試驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用有機(jī)溶劑浸提法,設(shè)置7種有機(jī)溶劑處理:處理A,95%乙醇;處理B,80%丙酮;處理C,80%丙酮∶95%乙醇=1∶1;處理D,80%丙酮∶95%乙醇=2∶1;處理E,80%丙酮∶95%乙醇=1∶2;處理F,80%丙酮∶95%乙醇∶水=3∶6∶1;處理G,80%丙酮∶95%乙醇∶水=4.5∶4.5∶1。

1.3 試驗(yàn)方法選用正常生長(zhǎng)的新鮮健全植株葉片,用紗布擦凈表面污物,避開主脈進(jìn)行取樣,將其剪碎后稱取0.2 g左右,分別加入設(shè)定好的7種浸提液研磨成漿狀,然后加入10 mL的提取液攪拌均勻,放置于陰涼處浸泡24 h,過濾后,將殘?jiān)媒嵋悍磸?fù)浸泡至無綠色為止,濾液與浸提液定容至25 mL。用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)定其在663和645 nm、665和649 nm(丙酮溶液中的葉綠素a、b在長(zhǎng)波光方面的最大吸收峰位于663和645 nm,乙醇溶液中的葉綠素a、b在長(zhǎng)波光方面的最大吸收峰位于665和649 nm)以及470 nm波長(zhǎng)下的吸光度。

1.4 指標(biāo)測(cè)定用紫外分光光度計(jì)在663、645、470 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度(D),并根據(jù)以下公式進(jìn)行葉綠素和類胡蘿卜素含量的計(jì)算:

葉綠素a=12.70D663-2.69D645

葉綠素b=22.90D645-4.68D663

類胡蘿卜素=8.73D470+2.11D663-9.06D645

在665、649、470 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度(D),并根據(jù)以下公式進(jìn)行葉綠素和類胡蘿卜素含量的計(jì)算:

葉綠素a=13.70D665-5.76D649

葉綠素b=25.80D649-7.60D665

類胡蘿卜素=8.73D470+2.11D665-9.06D649

1.5 數(shù)據(jù)分析用Excel軟件對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與多重比較,結(jié)果用平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例有機(jī)溶劑提取葉綠素a含量圖1分別為波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下測(cè)得的4種植物葉綠素a含量,整體來看,在663和645 nm的波長(zhǎng)下測(cè)定的葉綠素a含量高于在665和649 nm處波長(zhǎng)下測(cè)定的葉綠素a含量。從浸提液角度來看,95%乙醇(處理A)提取的葉綠素a含量明顯高于80% 丙酮(處理B),在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出8.3%,虎尾蘭和吊蘭均高出10.5%,碧玉高出11.6%;在665和649 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出8.2%,虎尾蘭高出10.8%,吊蘭高出10.9%,碧玉高出12.5%。80%丙酮∶95%乙醇混合液中,1∶1混合液(處理C)較2∶1混合液(處理D)、1∶2混合液(處理E)要好,在663和645 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出8.5%～17.8%,虎尾蘭高出9.3%～18.2%,吊蘭高出4.4%～9.3%,碧玉高出0.4%～4.1%;在665和649 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出8.6%～18.1%,虎尾蘭高出9.5%～18.6%,吊蘭高出2.3%～7.5%,碧玉高出1.3%～4.3%;在80%丙酮∶95%乙醇∶水混合液中,3∶6∶1(處理F)提取的葉綠素a含量明顯高于4.5∶4.5∶1(處理G),在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出8.7%,虎尾蘭高出10.5%,吊蘭高出9.5%,在665和649 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿和虎尾蘭均高出10.1%,吊蘭高出15.6%,兩段波長(zhǎng)下碧玉均高出32.5%左右。

圖1 不同比例溶劑提取除甲醛植物葉片葉綠素a含量Fig.1 Chlorophyll a content of plant leaves extracted with different proportions of solvent to remove formaldehyde

從植物角度來看,綠蘿和虎尾蘭2種植物提取結(jié)果依次為處理C>處理D>處理E>處理A>處理B>處理F>處理G。吊蘭和碧玉則是95%乙醇(處理A)提取的葉綠素a含量明顯高于其他的浸提液,提取效果依次為處理A>處理B>處理C>處理D>處理E>處理F>處理G。不管提取哪種植物,7種浸提液中的丙酮∶乙醇∶水混合液(處理F、G)提取葉綠素a效果最差。4種植物葉綠素a含量從高到低依次是綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。

結(jié)果表明,單一的丙酮和有機(jī)溶劑與水的混合液并不能完全提取到葉綠素a,但有機(jī)溶劑與水混合液中,若乙醇比例高于丙酮,效果顯而易見?？傮w來看仍然是95%乙醇(處理A)和丙酮乙醇混合液(處理C、D、E)下浸提效果較佳。

2.2 不同比例有機(jī)溶劑提取葉綠素b含量圖2分別為波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下測(cè)得的4種植物葉綠素b含量。從浸提液角度來看,80%丙酮(處理B)提取的葉綠素b明顯低于95%乙醇(處理A),在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿降低3.0%,虎尾蘭降低6.7%,吊蘭降低11.6%,碧玉降低13.4%;在665和649 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿降低3.2%,虎尾蘭降低5.1%,吊蘭降低9.1%,碧玉降低13.9%。80%丙酮∶95%乙醇混合液中,同樣1∶1混合液(處理C)效果最佳,比2∶1混合液(處理D)、1∶2混合液(處理E)高,在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出5.5%～9.8%,虎尾蘭高出7.1%～15.0%,吊蘭高出5.5%～17.0%,碧玉高出10.2%～17.0%;在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出5.1%～9.1%,虎皮蘭高出7.3%～15.4%,吊蘭高出4.4%～14.8%,碧玉高出13.1%～26.2%。在80%丙酮∶95%乙醇∶水混合液中,3∶6∶1(處理F)提取的葉綠素b含量明顯高于4.5∶4.5∶1(處理G),663和645 nm波長(zhǎng)下,綠蘿高出13.4%,虎尾蘭高出15.1%,吊蘭高出17.0%,碧玉高出27.5%;在665和649 nm波長(zhǎng)下,綠蘿高出13.9%,虎皮蘭高出15.7%,吊蘭高出19.8%,碧玉高出25.3%。

圖2 不同比例溶劑提取除甲醛植物葉片葉綠素b含量Fig.2 Chlorophyll b content of plant leaves extracted with different proportions of solvent to remove formaldehyde

從植物角度來看,綠蘿和虎尾蘭2種植物提取結(jié)果依次為處理C>處理D>處理E>處理A>處理B>處理F>處理G。吊蘭和碧玉則是在95%乙醇(處理A)提取效果最佳,由高到低依次為處理A>處理B>處理C>處理D>處理E>處理F>處理G。不論提取哪種植物,7種浸提液中的丙酮∶乙醇∶水混合液(處理F、G)提取葉綠素b效果仍然最差。4種植物葉綠素b含量從高到低依次是綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。

2.3 不同比例有機(jī)溶劑提取葉綠素a+b、a/b圖3分別為波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下測(cè)得的4種植物葉綠素a+b含量,整體來看,兩組數(shù)據(jù)均是在95%乙醇(處理A)水平下測(cè)定的碧玉和吊蘭葉綠素a+b含量最高,在丙酮∶乙醇(1∶1)混合液(處理C)水平下測(cè)定的綠蘿和虎尾蘭葉綠素a+b含量最高。

圖3 不同比例溶劑提取除甲醛植物葉片葉綠素a+b含量Fig.3 Chlorophyll a+b content of plant leaves extracted with different proportions of solvent to remove formaldehyde

從浸提液角度來看,80%丙酮∶95%乙醇混合液中,1∶1混合液(處理C)提取的葉綠素a+b含量較2∶1混合液(處理D)、1∶2混合液(處理E)要好,在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出7.2%～14.2%,虎尾蘭高出8.3%～16.8%,吊蘭高出4.9%～12.8%,碧玉高出4.8%～12.5%;在665和649 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿高出7.1%～14.1,虎尾蘭高出8.5%～17.2%,吊蘭高出3.3%～10.8%,碧玉高出6.7%～14.2%。而80%丙酮∶95%乙醇∶水混合液,4.5∶4.5∶1(處理G)提取的葉綠素a+b含量明顯低于3∶6∶1(處理F),在663和645 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿降低10.9%,虎尾蘭降低12.6%,吊蘭降低17.0%,碧玉降低30.1%;在665和649 nm的波長(zhǎng)下,綠蘿降低11.8%,虎尾蘭降低12.7%,吊蘭降低17.4%,碧玉降低29.1%。

從植物角度來看,綠蘿和虎尾蘭2種植物提取結(jié)果依次為處理C>處理D>處理E>處理A>處理B>處理F>處理G,吊蘭和碧玉提取結(jié)果依次為處理A>處理B>處理C>處理D>處理E>處理F>處理G。不管提取哪種植物,結(jié)果與浸提葉綠素a、b含量結(jié)果一致。7種浸提液中丙酮∶乙醇∶水混合液提取葉綠素a+b效果仍然最差。4種植物葉綠素a+b含量從高到低依次是綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。

圖4分別為波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下測(cè)得的4種植物葉綠素a/b。綜合來看,4種植物中葉綠素a含量高于葉綠素b含量,葉綠素a/b值在1.5左右。從浸提液角度來看,不同比例浸提液之間各自比較差異并不明顯。從植物角度來看,碧玉葉綠素a/b值明顯大于其他植物,說明碧玉的葉綠素a比其葉綠素b大很多。

圖4 不同比例溶劑提取除甲醛植物葉片葉綠素a/b Fig.4 Chlorophyll a/b of plant leaves extracted with different proportions of solvent to remove formaldehyde

2.4 不同比例有機(jī)溶劑提取類胡蘿卜素含量圖5分別為波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下測(cè)得的4種植物類胡蘿卜素含量,綜合來看,類胡蘿卜素含量明顯低于葉綠素a、b含量,且663和645 nm波長(zhǎng)下測(cè)得的類胡蘿卜素效果要好。

圖5 不同比例溶劑提取除甲醛植物葉片類胡蘿卜素含量Fig.5 Carotenoid content of plant leaves extracted with different proportion of solvent to remove formaldehyde

從浸提液角度來看,95%乙醇(處理A)提取的類胡蘿卜含量明顯高于80%丙酮(處理B),在663和645 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出2.7%,虎尾蘭高出3.7%,吊蘭和碧玉均高出10.9%;在665和649 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出6.4%,虎尾蘭高出4.9%,吊蘭高出2.4%,碧玉高出5.8%。80%丙酮∶95%乙醇混合液中,1∶1混合液(處理C)較2∶1混合液(處理D)、1∶2混合液(處理E)要好,在663和645 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出6.3%～21.1%,虎尾蘭高出7.5%～19.6%,吊蘭高出7.6%～14.3%,碧玉高出8.6%～25.0%;在665和649 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出5.3%～11.1%,虎尾蘭高出10.2%～14.4%,吊蘭高出5.7%～13.3%,碧玉高出3.1%～8.4%。在80%丙酮∶95%乙醇∶水混合液中,3∶6∶1混合液(處理F)提取的類胡蘿卜素含量明顯高于4.5∶4.5∶1混合液(處理G),在663和645 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出11.2%,虎尾蘭高出11.4%,吊蘭高出5.2%,碧玉高出17.0%;在665和649 nm的波長(zhǎng)中,綠蘿高出4.3%,虎尾蘭高出7.8%,吊蘭高出15.3%,碧玉高出22.4%。

從植物角度來看,綠蘿和虎尾蘭2種植物提取結(jié)果依次為處理C>處理D>處理E>處理A>處理B>處理F>處理G;吊蘭和碧玉則是于95%乙醇提取的類胡蘿卜素含量明顯高于其他的浸提液,提取結(jié)果依次為處理A>處理B>處理C>處理D>處理E>處理F>處理G。4種植物類胡蘿卜素含量從高到低依次是綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。

3 討論

隨著人們生活水平的不斷提高,人們的消費(fèi)理念及審美觀念也發(fā)生了改變,各種消除室內(nèi)甲醛的方法越來越受到消費(fèi)者的青睞。綠色植物去除甲醛是公眾去除甲醛的最佳方法,因?yàn)榫G色植物不僅可以起到裝飾作用,而且還有很多植物具有吸附甲醛的作用。在具體的實(shí)踐過程中,或多或少地關(guān)注著植物的選擇。所以,選擇真正能吸收甲醛的植物來處理甲醛是很重要的。事實(shí)上,對(duì)于所有的綠色植物來說,它們或多或少都有吸附甲醛的效果。它們通過進(jìn)行光合作用和呼吸作用完成所有的生長(zhǎng),所以在實(shí)施這2個(gè)功能的過程中,對(duì)于室內(nèi)甲醛來說,它已經(jīng)達(dá)到了一定的轉(zhuǎn)換效果。那么要想知道綠色植物的除甲醛能力,首先要從基礎(chǔ)出發(fā),對(duì)其葉綠素進(jìn)行一定的提取,由此來判斷它們各自的能力。

不同植物葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的最佳有機(jī)溶劑提取比例不同,有的植物乙醇丙酮混合液和乙醇溶液提取較好,有的植物丙酮∶乙醇(1∶1)混合液浸提效果最好。胡秉芬等[1]研究發(fā)現(xiàn)用丙酮乙醇混合液和乙醇提取液浸提棗樹葉片葉綠素a、b含量效果最佳,而用丙酮溶液提取的葉綠素a、b含量明顯較少。劉絢霞等[9]研究表明用80%丙酮∶95%乙醇(2∶1)混合液提取效果較好。王文杰等[10]研究發(fā)現(xiàn)丙酮提取薇甘菊幼葉類胡蘿卜素效果最好。胡曉丹等[11]對(duì)金盞菊花中類胡蘿卜素的最佳提取條件的研究表明,金盞菊花中類胡蘿卜素最佳提取條件為石油醚∶丙酮(1∶1)混合溶劑浸提。

該試驗(yàn)結(jié)合了前人試驗(yàn)的所有比例對(duì)綠蘿、虎尾蘭、吊蘭、碧玉4種植物進(jìn)行葉綠素浸提,提取結(jié)果與上述研究結(jié)果中大部分研究結(jié)果一致,個(gè)別存在差異。原因可能是有機(jī)溶劑浸提植物,要破壞并且分解整個(gè)植物細(xì)胞來提取,這就要取決于植物組織細(xì)胞及其葉綠體結(jié)構(gòu),因?yàn)椴煌参锝M織細(xì)胞及葉綠體結(jié)構(gòu)數(shù)量各不相同,故在不同溶劑下的浸出效果也截然不同。但整體表現(xiàn)為乙醇效果好于丙酮,可能是丙酮存在一定毒性,又有辛辣刺鼻味道,所以無論是單獨(dú)浸提還是混合浸提,隨著丙酮含量增加,效果則明顯下降。盡管在乙醇丙酮混合液中,乙醇∶丙酮1∶1效果較好,但是在科研人員實(shí)際操作中,鑒于人體健康來看,還是優(yōu)選乙醇單獨(dú)提取更為安全、環(huán)保。

梁雙燕[12]選用了13種不同葉片的盆栽植物,在一定的光照條件下對(duì)甲醛的凈化試驗(yàn)表明,多肉及披針形植物對(duì)甲醛的去除效率較弱,而香蘭對(duì)甲醛的去除效率最高。郭銘偉等[13]以蘆薈和虎皮蘭為研究對(duì)象,探討在不同條件下對(duì)甲醛凈化的作用,結(jié)果表明,光照能夠提高植物吸附甲醛的能力,而蘆薈的凈化甲醛作用不如虎皮蘭效果好。占婷[14]通過對(duì)植物和土壤表面微生物在低濃度甲醛的凈化效果研究,發(fā)現(xiàn)盆栽對(duì)甲醛的凈化率為33%,其中綠蘿土壤中微生物在甲醛凈化中作用最顯著。該試驗(yàn)提取的植物葉綠素含量、類胡蘿卜素含量從高到低依次是綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。因此推斷葉綠素含量高,則其除甲醛能力相對(duì)好點(diǎn)。采用植物凈化降解法連續(xù)吸收空氣中的甲醛,處理效果穩(wěn)定,并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染,既安全又環(huán)保。但是由于該方法存在凈化速度較慢、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、受到的環(huán)境因素影響較大等問題,使得其對(duì)室內(nèi)甲醛的凈化作用受到一定的限制。本著對(duì)除甲醛植物中葉綠素的高效浸提和減少試驗(yàn)中對(duì)丙酮溶液的使用量,并且保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員人身安全作為出發(fā)點(diǎn),建議選用80%丙酮∶95%乙醇(1∶1)混合液作為除甲醛植物葉片葉綠素浸提溶劑。

4 結(jié)論

該研究選用7種浸提液在兩組波長(zhǎng)663和645 nm、665和649 nm下浸提4種植物葉片色素,丙酮∶95%乙醇(1∶1)混合液浸提綠蘿和虎尾蘭葉片的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量效果最好。95%乙醇提取液浸提吊蘭和碧玉葉片的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量效果最好。無論提取哪種植物,7種提取液中丙酮∶乙醇∶水混合液提取葉綠素含量、類胡蘿卜素含量效果均最差。4種植物葉綠素含量、類胡蘿卜素含量從高到低依次表現(xiàn)為綠蘿>虎尾蘭>吊蘭>碧玉。