关键概念
化学
色素
花朵
植物生物学
简介
在春天，在花园和植物苗圃中，很容易看到各种颜色鲜艳的花朵。随着母亲节的到来，令人惊艳的鲜花花束似乎随处可见。您是否曾经想过是什么让花朵在我们眼中呈现出某种颜色？例如，是什么色素使玫瑰呈现出深浓的红色？不同的花朵是否使用相同的色素？在这个活动中，您将使用纸色谱法来研究一种红色花朵的色素是否与另一种红色花朵的色素不同。
背景
花朵的色素有助于吸引可能的传粉者，例如蜜蜂、蝴蝶和蜂鸟。花朵色素主要分为两大类：类胡萝卜素和类黄酮。类胡萝卜素包括胡萝卜素色素（产生黄色、橙色和红色）。类黄酮包括花青素色素（产生红色、紫色、洋红色和蓝色）。通常，花朵呈现的颜色取决于花朵中色素的颜色，但这会受到其他因素的影响。例如，蓝色矢车菊与红色玫瑰具有相同的色素，但矢车菊花瓣中的色素与其他色素和金属离子结合，使矢车菊看起来是蓝色的。
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在这个活动中，您将使用纸色谱法来研究花朵中的色素。色谱法是一种用于分离复杂混合物或溶液中成分的技术。在纸色谱法中，将溶液点在纸条的底部，然后将纸条放入液体中。液体沿纸张向上移动，并且根据它们在液体中的溶解度，色素会随移动的液体一起向上移动。理想情况下，成分以不同的速度移动，因此可以分离它们。
材料
• 纸巾（较厚的纸巾效果会更好。）
• 剪刀
• 铅笔
• 直尺
• 广口瓶、水杯或马克杯
• 量杯
• 70%异丙醇酒精
• 水（最好是蒸馏水，但自来水也适用）。
• 大口玻璃瓶
• 红色花瓣。尝试从至少三种不同的植物上获取至少两片花瓣，例如您自己的花园、花店或植物苗圃。您也可以尝试颜色相似的花朵，例如颜色更紫或橙色的花朵。（粉红色的花瓣可能效果不佳。）较大的花瓣，例如玫瑰和郁金香的花瓣，比小的花瓣效果更好。
• 废纸
• 硬币
• 计时器或时钟
准备
• 将纸巾剪成约一英寸宽的条状。使每个条状的高度与您的大口玻璃瓶相同。为您要研究的每种花朵至少剪一个条状。
• 在每个纸条的底部一英寸处画一条铅笔线。
• 在每个纸条的另一端，用铅笔标记将在纸条上点上哪种花。
• 在一个干净的广口瓶、水杯或马克杯中，将四分之一杯水与四分之一杯异丙醇酒精混合。将少量这种混合物倒入大口玻璃瓶中，深度略小于一英寸。使用异丙醇酒精时建议成人监督。
步骤
• 将一张废纸放在坚硬、平坦的表面上。（有些色素会染色，因此您需要用这张废纸保护表面。）将其中一个纸巾条放在废纸的顶部。将一片花瓣放在纸条上，放在您画的线上方。
• 将硬币的边缘像轮子一样在花瓣上和铅笔线上滚动。用力按压，使花瓣被压碎，并且可以看到色素条被转移到纸巾条上。重复此操作约三到四次（每次使用花瓣的新鲜部分），以便将一条厚的色素线转移到铅笔线上。色素线的样子如何？与您预期的相同吗？
• 将纸巾条用胶带粘在铅笔上，以便当铅笔水平放在大口玻璃瓶顶部时，纸条笔直地悬挂在玻璃瓶中，并且纸条的底边刚好浸没在稀释的异丙醇酒精中。色素线不应浸没在液体中。（要做到这一点，您可能需要切掉纸条顶部的一部分。）使用一小块胶带，使其不要覆盖纸条的太多部分。
• 如上所述，将铅笔放在大口玻璃瓶的顶部，让液体上升到纸巾条上，直到液体距离纸条顶部约一英寸。此时取出纸条。（这可能需要大约 20 到 60 分钟。）纸条上的色素发生了什么变化？密切注意纸条和液体的位置——如果让纸条运行时间过长，液体可能会到达纸条顶部并扭曲您的结果。
• 让纸巾条晾干。一种简单的方法是将纸条粘在柜台或桌子的悬垂部分，使纸条悬挂在空中。
• 现在为另一种您想研究的花朵准备一个纸巾条，像以前一样在铅笔线上滚动硬币。将准备好的纸条放入玻璃瓶中，并像第一个纸条一样，运行新的纸条，直到它同样完成。结果看起来与第一朵花的结果相似吗？
• 对您想研究的任何其他花朵重复此过程，每朵花使用新的、用铅笔标记的纸巾条。
• 将所有完成的纸巾条放在一起观察。如果您在不同的纸条上看到相同高度的相同颜色带，则很可能是相同的色素。不同的红色花朵是否含有相同的色素？您研究的任何花朵是否含有不止一种色素？如果您研究了更多紫色或橙色的花朵，它们是否含有不同的色素？您的结果对您来说有意义吗？
• 额外内容：尝试使用颜色差异更大的花朵进行此活动。其他颜色的花朵是否含有与红色花朵中相似的色素？
• 额外内容：一些植物会生长出颜色非常鲜艳的叶子，例如彩叶草、凤梨和紫色三叶草。您可以再次尝试此活动，但这次研究植物上颜色鲜艳的叶子，而不是花朵。是什么色素使叶子如此鲜艳？这些色素与颜色相似的花朵中的色素相同吗？
• 额外内容：使用纸色谱法更准确地识别花朵色素的方法是确定它们的保留因子（Rf因子）。Rf值是色素移动距离与液体从共同起点（您在纸条上画的铅笔线）移动距离之间的比率。如果其他条件保持不变，则某种色素的 Rf值应该是一致的。您可以再次进行此活动，但这次测量这些距离并计算色素的 Rf值。根据 Rf 值，不同类型的红色花朵中的色素看起来是否相同？观察和结果
您是否发现大多数（或全部）红色花朵使用了相同的色素？色素是否在纸巾条上形成了红紫色的条带？
胡萝卜素色素（属于类胡萝卜素）产生黄色、橙色和红色，而花青素色素（属于类黄酮）产生红色、紫色、洋红色和蓝色。大多数红色花朵使用花青素色素产生它们的红色（尽管有些使用类胡萝卜素）。在纸条上，花青素色素可能呈现为紫红色的条带。如果不同的红色花朵在纸巾条上形成了颜色相似且高度相同的条带，那么它们可能具有相同的色素。但是，如果条带颜色不同和/或高度不同，那么它们可能是不同的色素。胡萝卜素色素更常见于蔬菜中，事实上，它们使胡萝卜看起来是橙色的。黄色和橙色的花朵可能含有类胡萝卜素或类黄酮，而蓝色花朵通常含有经过修饰的花青素色素。有些花朵甚至含有叶绿素，使其呈现绿色。
在纸色谱法中，色素随液体向上移动，并根据色素的溶解度进行分离。因此，如果一种色素在稀释的异丙醇酒精中非常易溶，它应该很容易被带到纸条的较高位置，而溶解度较低的色素通常会移动较短的距离。由于不同的色素通常具有不同的溶解度，因此它们可以在纸条上彼此分离。
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植物的化学色素（ pdf ），来自犹他州奥格登市韦伯州立大学的乔伊·阿尔克马和斯宾塞·L·西格
纸色谱法，来自 Chemguide
揭示红色：探索红色花朵色素的化学性质，来自科学伙伴
此活动由 科学伙伴合作提供