sid 1/4 Separation av växters färgämnen med hjälp av tunnskiktskromatografi Instruktioner för läraren Målgrupp: Arbetet är utformad för gymnasieelever och är ett passligt arbete i samband med undervisningen av separations och detektions metoder. I arbetets teori kommer begreppen polaritet och opolär bra fram och arbetet ger en mening för lärandet av dessa. Arbetet lämpar sig även för elever i årskurs 7-9. I detta fall låter man polaritetsbegreppet falla lite i bakgrunden och man sätter focusen på att säga att färgämnenas separation bygger på de olika ämnenas förmågor att greppa ytan på tunnskiktet. Tid: ca 1-1 ½ h med teorin. Teorin kan tas lämpligt upp då man måste vänta under arbetets gång. Motivation: växtfärger är intressanta och nära elevernas vardag, är arbetet mycket belysande och ställa frågor om de olika växtfärger. Animering: Till detta arbete finns även en animeringen som illustrerar luteinets och betakarotenets rörelse på TLC-plattans ytan. Rörelsen baserar sig på molekylernas polaritet som förorsakar en form av "bromsning". Källa: Johannes Pernaa, Pro Gradu, Hyönteisten kemiaa lukion kemian opetuksessa sid 2/4 Separation av växters färgämnen med hjälp av tunnskiktskromatografi Instruktioner för läraren Identifiering och separering av växters färgämnen med hjälp av tunnskiktskromatografi Separation och identifiering av färgämnen i växternas blad med hjälp av tunnskiktskromatografi INLEDNING Färgernas mångsidighet har alltid fashinerat naturvetare, men först i början av 1900-talet började man förstå pigmentens kemi. Orsaken till detta var olämpliga laboratorieredskap och metoder. Pigment förekommer i så små mängder i naturliga material att det varit svårt att få dem isolerade och även om isoleringen hade lyckats hade man inte kunnat analysera tillräckligt noggrant de rena proverna med den tidens metoder. Först kromatografins utvecklig gav verktyg för analysering och bearbetning av pigment i laboratorier. Växter innehåller både fett och vattenlösliga pigment. Fettlösliga pigment är karotenoider. Karotenoider kan delas in i karoten och xantofyller. Karotener (figur 1) och xantofyller är båda strukturellt likartade, stora isoprenkolveten, men xantofyllernas strukturer innehåller syre (fig. 2). Karotener och xantofyller är mestadels gula pigment, beta-karoten är orange-gul och xantofyllen lutein är gul, men de framstår ofta som gröna i växter. Figur 1. beta-karotenets struktur Figur 2. Luteinets struktur. Separering av färger med tunnskiktskromatografi baserar sig på skillnader i molekylernas polariteter, vilket gör att de rör sig på tunnskiktet med olika hastigheter. Tunnskiktskromatografiplattan består av en polär silikagel, varpå polära molekyler rör sig långsammare än längs plattans yta opolära. Beta-karoten rör sig snabbare på tunnskikstplattans yta och stiger därmed högre upp på plattan än luteinet, detta på grund av luteinets hydroxylgrupper gör det mera polärt än beta-karoteinet. Källa: Johannes Pernaa, Pro Gradu, Hyönteisten kemiaa lukion kemian opetuksessa sid 3/4 Separation av växters färgämnen med hjälp av tunnskiktskromatografi Instruktioner för läraren UTRUSTNING OCH REAGENSER - Aceton - N-hexan - Dietyleter - Tre olika växtblad (Figur 3) - Tunnskiktskromatografi plattan och ajoastia - Den mätcylindern 25 ml - Filtrerpapper - En tratt - Mortel - Petriskål Figur 3: Växtblad Beredning av provet 1. Mortling av växtmaterial (20-30 min) Bearbetningen av proverna måste de skyddas från ljus så mycket som möjligt för att förhindra nedbrytningen av karotenoider. Väg ca 2 g växtblad, klipp dem med sax, lägg dem i en mortel och mal (figur 4) i 12 ml 100% aceton. Om aceton avdunstar under finfördelningen, kan du lägga lite till. 2. Filtrering (10 min), använd en tratt och filter-papper. Häll det homogena flitratet i petriskålar. SÄKERHET: Innan du börjar arbeta, kom ihåg att du måste använda: laboratorierock, skyddsglasögon och skyddshandskar. Långt hår rekommenderas att läggas upp, och helst någon form av knut. Figur 4: Mortling De reagenser som används i detta arbete är lättflyktiga och lättantändliga, så de måste hanteras i dragskåp. Se till att dragskåpet är på (att luftkonditionering fungerar, samt håll lamporna gärna släckta)! Försök arbeta med glaset så lågt som möjligt, men så att du inte måste sitta på huk. Försöka arbeta lugnt, utan brådska. Om du råkar i en olycka skulle, om något faller i dragskåpet eller på dig själv, håll dig lugn och be läraren komma på platsen. Källa: Johannes Pernaa, Pro Gradu, Hyönteisten kemiaa lukion kemian opetuksessa sid 4/4 Separation av växters färgämnen med hjälp av tunnskiktskromatografi Instruktioner för läraren Tunnskiktskromatografi Karotenoider isoleras från provet genom tunnskiktskromatografi (fig 5). Elueringskammare + elueringsmedel tillverkas av två par 1st, som båda använder, eftersom i samma elueringskammare kan köras flera flikar samtidigt. Framställ elueringsmedlet genom att blanda n-hexan och dietyleter i elueringskammaren med förhållandet 3:7, så att kammaren fylls 0,5 cm upp från bottnet. Låt den mobila fasen förgasas i kärlet i 5 minuter. Tunnskikstskromatografiplattorna får du av läraren. Gör ett litet märke med en mjuk blyertspenna 1 cm från nedre kanten och ett sträck 0,5 cm från övre kanten på tunnskiktsplattan. Skriv parets initialer på övre kanten av tunnskiktsplattan. Doppa den nedre ändann av plattan i provet och låt den absorbera ända till 1 cm märket, upprepa impregneringen fem gånger. Kör provet och låt lösningsmedlets gräns stiga till cirka 0,5 cm från den övre kanten av plattan. Låta plattan torka då provet är kört. Rita och namnge zonerna. Lösningsmedlet och körförhållanden påverkar karotenoidernas separering. Oberoende av lösningsmedlet och kromatografin separeras karotenoiderna i följande ordning. Eluetionsmedlen är lättflyktiga kemikalier som är farliga för luftvägarna, vilket är varför vi använder dragskåp i arbetet. Se till att dragskåpen är på och försök att arbeta med glaset så lågt som möjligt. Arbeta försiktigt och lugnt. Figur 5. Tunnskiktskromatografi betakaroten (orange eller gul) feofytin (grågrön) klorofyll a (blå-grön eller olivgrön) klorofyll b (grön eller grå ljust grön) violaxantin, och neoxantan kryproxantan (gul) zeaxantin (brun gul) lutein (gul) Figur 7. Rita in i rutorna plattorna 1, 2 och 3 och jämför dem med varandra. Källa: Johannes Pernaa, Pro Gradu, Hyönteisten kemiaa lukion kemian opetuksessa