葉綠素a和b含量的測定(分光光度法)
原理
如果混合液中的兩個組分,它們的光譜吸收峰雖有明顯的差異,但吸收曲線彼此又有些重疊,在這種情況下要分別測定兩個組分,可根據Lambert—Beer定律,通過代數方法,計算一種組分由于另一種組分存在時對吸光度的影響,最后分別得到兩種組分的含量。
如圖9葉綠素a和b的吸收光譜曲線,葉綠素a的最大吸收峰在663nm,葉綠素b在645nm,吸收曲線彼此又有重疊。
根據Lambert—Beer定律,最大吸收光譜峰不同的兩個組分的混合液,它們的濃度C與吸光度A之間有如下的關系(參閱實驗86):
A1 =Ca ·ka1 Cb ·kb1 (1)
A2 =Ca ·ka2 Cb ·kb2 (2)
式中:Ca 為組分a的濃度,g/L。
Cb 為組分b的濃度,g/L。
A1 為在波長λ1 (即組分a的最大吸收峰波長)時,混合液的吸光度A值。
A2 為在波長λ2 (即組分b的最大吸收峰波長)時,混合液的吸光度A值。
ka1 為組分a的比吸收系數,即組分a當濃度為1g/L時,于波長
λ1 時的吸光度A值。
kb2 為組分b的比吸收系數,即組分b當濃度為1g/L時,于波長λ2 時的吸光度A值。
ka2 為組分a(濃度為1g/L)在波長λ2 時的吸光度A值。
kb1 為組分b(濃度為1g/L)在波長λ1 時的吸光度A值。
從文獻中可以查得葉綠素a和b的80%丙酮溶液,當濃度為1g/L時,比吸收系數k值如下:
將表中數值代入上式(1)、(2),則得:
A663 =82.04×Ca 9.27×Cb
A645 =16.75×Ca 45.60×Cb
經過整理之后,即得到下式:
Ca =0.012 7 A663 —0.002 69 A645
Cb =0.022 9 A645 —0.004 68 A663
如果把Ca ,Cb 的濃度單位從原來的g/L改為mg/L,則上式可改寫為下列形式:
Ca =12.7A663 —2.69A645 (3)
Cb =22.9A645 —4.68A663 (4)
Ct =Ca Cb =8.02A663 20.21A645 (5)
(5)式中Ct 為總葉綠素濃度,單位為mg/L。
利用上面(3)、(4)、(5)式,即可計算出葉綠素a和b及總葉綠素的濃度。
注:一般大學教學實驗室所用的分光光度計多為721型,屬低級類型,其單色光的半波寬值要比中級類型的751型大得多,而葉綠素a和b吸收峰的波長相差僅18nm(663─645nm),難以達到精確測定。此外有時還由于儀器本身的標稱波長與實際波長不符,測定的正確性就更差了。根據公式計算往往會得到葉綠素a∶b值小于1,這就不很奇怪了。除向學生說明其中原因外,還可以在實驗前對儀器的波長進行校正,使標稱波長與實際波長一致。校正可用純的葉綠素a和b進行,分別在波長650─670nm和630梍650nm之間,每隔1─2nm測定葉綠素a或b的吸光度A,以確定葉綠素a和b的吸收峰的波長。如果測得的峰值與文獻上的峰值663nm和645nm不同,可按照儀器說明書步驟進行校正,或者更方便的方法可以打開儀器蓋子,松動波長刻度盤緊固螺絲,調節刻度盤使波長至正確值,而后旋緊螺絲復原儀器。
為校正儀器波長所需的葉綠素a和b的用量是很少的,用紙層析法很快就能分離制得。取植物葉子約1g,用乙醚提取葉綠體色素,再用毛細管將色素溶液畫在3mm厚濾紙上使成一直線,為使分離效果好,一般重復點樣一次即可。然后于密閉容器中進行上行層析,溶劑為含0.5%丙醇的石油醚。層析結束,用剪刀小心地剪下藍綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b,注意剪時盡量避開有可能遭污染的色區。最后分別浸于80%丙酮中,洗下葉綠素a和b。