Как выделить хлорофилл из зеленых листьев

Хлорофилл

Хлорофилл — это пигмент, который придает листьям растений зелёный цвет. Хлорофилл обеспечивает растениям процесс фотосинтеза, процесс при котором с помощью солнечного света в растении происходят различные химические реакции, в том числе превращения углекислого газа из окружающего воздуха в различные органические вещества необходимые для жизнедеятельности растения. Именно в результате процесса фотосинтеза растения выделяют кислород, насыщая им воздух которым мы дышим!

Удивительно, но хлорофилл и гемоглобин (пигмент, окрашивающий кровь в красный цвет) имеют почти одинаковое строение! Молекулы хлорофилла и гемоглобина состоят из одного и того же комплекса и отличаются только центральным атомом. В хлорофилле это магний, а в гемоглобине — железо.

Формулы гемоглобина и хлорофилла

Применение хлорофилла

Хлорофилл используется уже достаточно длительное время в медицине. Хлорофилл обладает способностью выводить токсины из организма, его применяют при лечении язв и пролежней, для ускоренного заживления ран, а также используют как мягкое мочегонное средство и средство профилактики мочекаменной болезни. Обладая дезодорирующим эффектом, хлорофилл прекрасно справляется с неприятным запахом изо рта или пота. Недавние исследования японских ученых показали, что хлорофилл способен остановить образование и развитие раковых клеток. Правда, этот механизм ещё не изучен, но имеет отличные перспективы для создания средства лечения рака.

Хлорофилл может использоваться как чистый натуральный пищевой краситель, так и в составе пищевой добавки E140. Этот пищевая добавка совершенно безопасна и разрешена к использованию во всех странах мира. Хлорофилл придает продукту оливковый цвет и применяется в производстве мороженого, кремов, различных десертов, пудингов, в соусах типа майонеза.

Совсем необязательно искать этот полезный продукт в магазинах ведь хлорофилл можно получить самостоятельно в домашних условиях с помощью очень простого процесса.

Получение хлорофилла в домашних условиях

Получение хлорофилла достаточно простой процесс, который под силу любому. Для этого нам понадобятся любые свежие зелёные листья, больше всего хлорофилла содержится в шпинате, крапиве, брокколи и брюссельской капусте, но нам подойдут любые.

Немного измельчаем приготовленную зелень, помещаем в толстостенный сосуд (лучше стеклянный, но подойдет и эмалированная кастрюля) и заливаем небольшим количеством водно-спиртового раствора (для простоты можно использовать водку).

После этого помещаем стеклянный сосуд с ингредиентами в водяную баню. Через некоторое время жидкость начнет зеленеть — это выделяется хлорофилл. После того как получение хлорофилла закончено, осторожно вытащите листья. Они обесцветились, т.е. весь пигмент, придающий окраску листьям, выделился. Теперь выделенный хлорофилл можно использовать в быту, как было указано выше. Но будьте внимательны! Хлорофилл очень неустойчив на свету и воздухе и через некоторое время приобретет грязно-зелёный цвет. Поэтому использовать хлорофилл после получения следует как можно скорее!

Даже если вы не будете применять этот пигмент в хозяйстве, опыт по получению хлорофилла станет прекрасным наглядным уроком для ребёнка, ведь увидеть собственными глазами один раз лучше, чем рассматривать рисунки в учебнике биологии.

Знаете ли вы что?

Следы от травы на одежде можно легко оттереть спиртом или спиртосодержащими жидкостями

Выделение хлорофилла

На видео показано, как можно ещё произвести выделение хлорофилла в домашних условиях. Тут показан немного другой способ получения хлорофилла, отличающийся от вышеприведенного. В этом случае берутся листья, измельчаются, заливаются спиртовым раствором и растираются ступкой. В итоге получается раствор хлорофилла. Правда он будет находиться в спиртовом растворе, что несколько ограничивает применение такого хлорофилла.

Почему листья зелёные? Что такое хлорофилл?

В мире известно около 350 тысяч видов растений. Большинство из них имеют листья зелёного цвета. На такой окрас, безусловно, приятно смотреть каждому, но нужен он отнюдь не для красоты. Почему листья зелёные? Какое значение имеет цвет растений? Что такое хлорофилл? На все эти вопросы мы ответим далее.

Мир растений

Наравне с животными и грибами растения представляют собой отдельное царство живой природы. К ним относятся мхи, хвощи, папоротники, кустарники, травы, деревья, плауны и даже водоросли. Далеко не все их виды известны науке. Сегодня открыто около 350 тысяч видов растений (о чём мы говорили выше), но это лишь приблизительная цифра.

Растения являются неотъемлемой частью пищевых цепочек и практических всех биотопов. Они населяют все континенты планеты, поверхностные и глубинные воды океанов и рек. Растения приспособились к жизни в пустынях, пресных и очень солёных водоёмах, а также на вечно холодных землях Антарктиды.

Цветки растений обладают самой разнообразной расцветкой. Но почему листья зелёные практически у всех видов? Все это не случайно. Цветки и плоды участвуют в размножении. Их яркие оттенки привлекают животных, которые помогают опылению и распространению растений. У листьев же совсем другая функция. Они участвуют в дыхании растения и получении им питательных веществ. Чаще они даже отпугивают животных своими маслами и ядами, нежели привлекают.

Почему листья зелёные?

Листья – это надземные органы растений, отвечающие за газообмен, движение воды и её выведение. Они накапливают влагу и питательные вещества, необходимые для нормального развития растения.

Так почему листья зеленого цвета? Главной причиной этому является хлорофилл. Это пигмент, который используется растениями для фотосинтеза. Он содержится в специальных пластидах – хлоропластах, расположенных в клетках основной ткани растения.

Что такое хлорофилл, стало известно ещё в XIX веке. Французские химики открыли его в 1817 году. Он содержится в высших и низших растениях, водорослях, цианобактериях, бактериях и простейших организмах.

Клетки, содержащие его, находятся близко к поверхности листа, чтобы получить как можно больше солнечного света. Пигмент поглощает определённые лучи спектра, превращая их энергию в необходимые для растения вещества. Наиболее эффективными и нужными являются красные и синие лучи. Именно в них содержится наибольшее количество фотонов. Зелёный спектр, наоборот, наименее полезен. Поэтому он отражается от поверхности листьев и воспринимается нашим глазом как их окрас.

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез – уникальный процесс, который приносит пользу не только растениям, но и другим организмам на планете. В ходе него неорганические вещества превращаются в органические. Животные и грибы не могут сами производить органические вещества, поэтому растения для них просто незаменимы.

Для протекания фотосинтеза необходимо всего четыре компонента: хлорофилл, свет, вода и углекислый газ. Поступая в клетки листьев, все они вступают в реакцию, превращаясь в необходимую растению энергию. В природе существует и безхлорофилльный фотосинтез, но количество полученной энергии при таком процессе очень небольшое. Для более эффективных реакций необходим хлорофилл.

Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, а вот вредный в больших количествах углекислый газ поглощается и перерабатывается. Благодаря этому растения очищают воздух, делая его более приспособленным для наших легких.

Незелёные листья

Итак, мы узнали, что хлорофилл является жизненно необходимым веществом для растений. Но если он так важен, почему листья зелёные не у всех видов? Иногда это объясняется болезнью растения, из-за которой оно теряет свой зелёный пигмент и не может осуществлять фотосинтез.

Но существуют виды, у которых листья изначально красные, синие, бурые и т. д. Дело в том, что кроме хлорофилла, в них содержится много других пигментов. Например, за красный цвет отвечает антоциан, за жёлтый – ксантофилл, за оранжевый или темно-красный – каротиноид.

Набор пигментов и их количество зависят от места распространения конкретного вида, его жизненного цикла, степени освещения. Пигменты влияют на метаболизм растения, периоды его развития, обеспечивают защиту от микробов и вредных веществ. Во многих листьях содержится 0,07-0,02 % таких субстанций, они участвуют в фотосинтезе вместе с хлорофиллом.

Видоизменённые листья

Вид растения легко определить по форме его листьев. Они могут быть совсем ровными или изрезанными по краям, плоскими или немного выпуклыми. Все это является одним из основных видовых признаков.

Но не все листья выглядят как тонкие пластинки, прикреплённые тонким стебельком к ветке. Порой они замаскированы под усики, иголки, колючки, черешки, мешочки и другие образования. Необычный внешний вид связан с адаптацией к условиям окружающей среды. Например, усики взяли на себя опорную функцию. Они помогают растению цепляться за различные поверхности или же своих соседей, чтобы подняться выше и дотянуться до солнечного света.

В пустынях света и так много. Поэтому местная растительность преобразовала листья в колючки. В таких случаях они не обязательно имеют зелёный цвет, ведь фотосинтез только ускорит испарение влаги. Обычно они коричневые, красные или жёлтые, а все их основные функции перешли к стеблю, который как раз зелёный. Этот способ выживания в суровых условиях прекрасно виден на мексиканских кактусах.

У многих суккулентов листья толстые и мясистые, имеют вид жёлоба, по которому влага стекается прямо к стеблю. Они тоже распространены в местах, где очень жарко и сухо. Чтобы уменьшить риск получения ожога и количество испаряемой влаги, их листья стали бледными, практически белыми, пятнистыми или красноватыми.

Выделение хлорофилла и каротиноидов и исследование их оптических свойств

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Метод» среди работ учащихся 10−11 классов

Актуальность работы

Нас повсюду окружают зелёные растения, которые обеспечивают жизнь на нашей планете. Основными компонентами в их листьях являются растительные пигменты. Работа посвящена исследованию их свойств.

Цель

Исследование оптических свойств хлорофилла и каротиноидов.

Задачи

− Выделить хлорофилл и каротиноиды из листьев растений.

− Обнаружить люминесценцию хлорофилла и каротиноидов в УФ-лучах.

− Измерить спектры поглощения хлорофилла и каротиноидов.

− Определить оптимальное время экстракции хлорофилла.

− Сравнить количество хлорофилла в различных растениях.

− Проанализировать результаты опытов.

Описание работы

В исследовании я решила изучить некоторые оптические свойства хлорофилла и каротиноидов. Хлорофилл можно извлечь из растений с помощью экстракции разными органическими растворителями.

Хлорофилл мы экстрагировали из листьев фиалки, герани, клёна, спиреи; салата, укропа, петрушки, лука, из огурца, чая чёрного «Greenfield», чая зелёного «Перекресток», чая зелёного «Curtis».

Для того чтобы извлечь хлорофилл и каротиноиды, нужно смять листья и поместить их в стеклянный стаканчик, залить его примерно на 1/3 объёма изопропиловым спиртом, поставить стаканчик на электрическую плитку, включить минимальный нагрев. Когда изопропанол начнёт кипеть, снять стаканчик с плиты и ждать 5 мин., пока пигменты экстрагируются из листьев. Должен получиться тёмно-зелёный раствор (хлорофилл) или яркие цветные растворы (каротиноиды).

Свежеприготовленный экстракт хлорофилла обладает интересным свойством.

Под действием УФ-лучей он проявляет ярко-красную люминесценцию. Разложившийся хлорофилл данным свойством не обладает. Так можно приблизительно определить количество хлорофилла и то, как давно он приготовлен.

С помощью спектрофотометра снимали спектры поглощения экстрактов хлорофиллов и каротиноидов. Спектры двухнедельного и только что приготовленного экстрактов различаются по интенсивности поглощения. Двухнедельный хлорофилл поглощает свет менее интенсивно, чем свежий. Наблюдалось два пика поглощения в области 680 нм и в области 440 нм.

Спектры поглощения красных пигментов почти одинаковые и частично отличаются от жёлтого. У жёлтого пигмента наблюдался только один пик поглощения в области 340 нм. У красных пигментов наблюдалось 2 пика. Первый, небольшой, в области 550 нм. Второй, большой, в области 340 нм.

Результаты

1. Хлорофилл и каротиноиды лучше экстрагировать изопропанолом.
2. Люминесцирует только свежеприготовленный хлорофилл. Разложившийся хлорофилл этого свойства не проявляет.
3. Каротиноиды люминесцируют слабо.
4. Со временем интенсивность поглощения света хлорофиллом убывает, вероятно, из-за его разложения.
5. Спектры поглощения каротиноидов различаются не сильно. Они дополнительно помогают поглощать растениям свет в жёлто-зелёной и фиолетовой областях спектра.
6. Из разных растений хлорофилл экстрагируется неодинаково. Лучше всего экстрагируется из зелёного чая, лука и герани.
7. Чёрный чай содержит меньше хлорофилла, чем зелёный, вероятно, из-за ферментации. Также дешёвый зелёный чай содержит меньше хлорофилла, чем дорогой.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Стаканы химические (50 мл), электрическая плитка, круглодонные колбы, спектрофотометр.

Перспективы развития результатов работы

Разработка метода экстракции хлорофилла может быть использована для проведения практических работ в школе.

Особое мнение

«Я считаю, что работы должны оцениваться более объективно. Проекты, сделанные в лабораториях вузов, следует отделять от тех, которые сделаны дома или в школьной лаборатории.

Если вы говорите, что победителям и призёрам Курчатовского проекта при поступлении в вуз будут добавляться баллы, то, пожалуйста, сделайте это. Очень неприятная ситуация складывается»

Источники:

https://www.alto-lab.ru/himicheskie-opyty/poluchenie-xlorofilla/
https://www.syl.ru/article/358876/pochemu-listya-zel-nyie-chto-takoe-hlorofill
https://profil.mos.ru/kur/proekty/2019-07-11-10-00-33.html