植物色素的光声光谱研究

植物色素的光声光谱研究
 摘要测定了纸色谱分离的极为微量的六种植物色紊的光声光谱．并与相应色谱斑点溶出物的吸收光谱 进行对照，表明光声光谱对植物色素的鉴定简便有救。海藻类别众多，所含色素体系各有特征，本文报道了绿 藻、红藻和褐藻的光声光谱，并用导数光谱法明确了这些藻类的色素分布特征。

植物色素在光合作用和其他植物生理过程中起着重要作 甩 ，对各种植物色素的光谱研究时有报道，但多需经过繁复 的分离步骤，鉴别与测定仍相当困难 。 近年来．光声光谱法作为一门新兴技术已被广泛地应甩 于各门学科的研究之中”J。光声光谱可以得到任何类型固态 物质(如晶体、粉末、凝胶直至生物活体)的光谱 对于许多传 统光谱难于测定的不透明、高反射、高散射试样，常可无需制 样或稍加制样即可简便地加以测定。生物试样的光声光谱研 究近年来有迅速增长 。 本文报道了六种植物色紊的光声光谱；直接测定了绿藻、 红藻和褐藻的光声光谱，并用导数光谱法明确了这些藻类的 色素分布特征．结果表明光声光谱对植物色素的鉴定简便有 效 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计| 。

1 实验部分
1．1 光声光谱仪 本实验室自行组建 主要部件为氙灯、单色仪、斩渡器、 固庠光声池 锁相放大器．微机数据记录与处理转置。 工作条件：光源强度500 W，灯电流23 A．单色器狭缝1 rm ．斩渡器频率12 ，时间常数3 s，扫描速度60Ⅲ · min
1．2 实验材料 1．2．1 色素斑点 取1 g菠菜叶，加0．05 gCaCO3，2 g无水Na2SO+，5 mL 预冷至4"C的丙酮于瓷研钵内，研磨成匀浆过滤，残渣甩少量 丙酮洗至无色 丙酮滤液经减压蒸发，得丙酮提取液约4 ITtL。 在22×20锄 滤纸上点样5 ，展开剂体系为石油醚： 收稿日辊：290’I．OI一12．修订日期：2001．05一I6 作者简介：伍荣护，1971年生．中国科学技术大学化学系博士 氯仿：异丙醇=79：20：1，得到分离良好的六种色素斑点。
1．2 2 海藻
于秦皇岛海岸收集并保鲜存贮。
2 结果与讨论
2．1 六种檀物色素的光声光谱 纸色谱分离得到六种色素斑点，依 由小到大顺序分别 为口_胡罗 紊(p-~ tene)，叶黄紊(Lutdn)，叶绿紊a(Chlorophil a)，紫黄质(Violeoxantbin)，叶绿紊b(Chlorophyll b)和新 黄质(Neoxanthin)。甩圆形打孔器取下六种色素斑点，制成 O11圆形试样，置人光声池试样皿．在400～700 I1Trl测得光 声光谱。谱图如图1和图2所示。 Waveletlgth]n~ ． I PA spec 0f ebl a and ehl b 】．c~orophy]l a 2 dllorophyll b
光声光谱反映了物质分子吸收光能激发后经无辐射弛豫 返回基态释放的能量，因而谱峰位置应与吸收峰～致。用同 种色素斑点多个溶于二甲基甲酰胺，分别测定其吸收光谱。 表1列出了色素斑点光声光谱与相应色素吸收光谱谱峰波长 的比较。两种光谱的谱峰波长稍有差异。一方面，两种光谱 测定的试样状况不同，使用不同溶剂时，色素的吸收光谱谱峰 也有变化，而光声光谱反映了固态色素的吸收情况；另一方 面，光声光谱反映了扣除辐射弛豫能量的光吸收，鉴于植物色 素具有复杂的发光状况，也可能在较小范围内引起谱峰的差 异：值得指出的是：在植物叶片中，类胡罗卜索(包括卢一胡萝 索、叶黄索、紫黄质、新黄质等)的含量比叶绿索低得多，实 验表明，这些色素斑点单个溶出后，因浓度过低无法测定吸收 光谱，至少需提高浓度l5倍以上，才能测得。光声光谱可对 主要的叶绿体色素简便．有效地加以鉴别，且具有相当高的灵 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 海藻的光声光谱 分别测定了三种绿藻(石莼(Lqva la~mce))，肠浒苔(En— teromorpha intestinalis)，羽藻(Bryops~s plumo~))、三种红藻 (条斑紫菜(Porphyra vezoensis)，海膜(Halymenia sinensis)，角 叉菜(ch0ndn crispus))和三种褐藻(海带(Laminatia japoni ca)，间囊藻(Pvlaiella litoraris)，裙带菜(Undaria pinnatifica))的 光声光谱。
这些海藻的分类特征在于含有不同的特征色素体 系，典型的三类海藻的光声光谱如图3，绿藻的主要谱带表 明叶绿索a和叶绿素b的存在，红藻中的藻红蛋白大量吸收 绿光，而褐藻中岩藻黄质对短波长光有强吸收= 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) 海藻复杂的组成和色素体系，导致其光声谱带相互重叠 复盖并基线存在干扰一导数光谱法可用于吸收光谱、荧光光 谱和色谱重叠峰的分辨和基线校正 。导数谱带变窄且峰形 尖锐，随导数级数增大，分辨率逐级提高 如基线因漂移等原 因而成为斜线．其一级导数为常数，而二级导数即为0，基线 漂移的干扰即被消除。图4为色素体系比较复杂的红藻的二 级导数光声光谱。与直接测得的光声光谱相比，导数光谱对 色素的分辨能力有极大的提高。从不同类别海藻的光声光谱 特别是二级导数光谱 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 植物体中各种色素．不仅具有各自的吸收波长，且发光量 子效率也有极大差异，发出强烈荧光的色素，其光声峰较弱． 同时，色素所处的细胞微观环境的不同会影响热的传导，这些 复杂因素也舍影响光声谱峰强度，但在确定实验条件下，仍可 依导数光声光谱峰高怙算色素含量：