關鍵概念
化學
色素
花朵
植物生物學
簡介
在春天，在花園和植物苗圃中，很容易看到各種顏色鮮豔的花朵。隨著母親節的到來，令人驚豔的鮮花花束似乎隨處可見。您是否曾經想過是什麼讓花朵在我們眼中呈現出某種顏色？例如，是什麼色素使玫瑰呈現出深濃的紅色？不同的花朵是否使用相同的色素？在這個活動中，您將使用紙色譜法來研究一種紅色花朵的色素是否與另一種紅色花朵的色素不同。
背景
花朵的色素有助於吸引可能的傳粉者，例如蜜蜂、蝴蝶和蜂鳥。花朵色素主要分為兩大類：類胡蘿蔔素和類黃酮。類胡蘿蔔素包括胡蘿蔔素色素（產生黃色、橙色和紅色）。類黃酮包括花青素色素（產生紅色、紫色、洋紅色和藍色）。通常，花朵呈現的顏色取決於花朵中色素的顏色，但這會受到其他因素的影響。例如，藍色矢車菊與紅色玫瑰具有相同的色素，但矢車菊花瓣中的色素與其他色素和金屬離子結合，使矢車菊看起來是藍色的。
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在這個活動中，您將使用紙色譜法來研究花朵中的色素。色譜法是一種用於分離複雜混合物或溶液中成分的技術。在紙色譜法中，將溶液點在紙條的底部，然後將紙條放入液體中。液體沿紙張向上移動，並且根據它們在液體中的溶解度，色素會隨移動的液體一起向上移動。理想情況下，成分以不同的速度移動，因此可以分離它們。
材料
• 紙巾（較厚的紙巾效果會更好。）
• 剪刀
• 鉛筆
• 直尺
• 廣口瓶、水杯或馬克杯
• 量杯
• 70%異丙醇酒精
• 水（最好是蒸餾水，但自來水也適用）。
• 大口玻璃瓶
• 紅色花瓣。嘗試從至少三種不同的植物上獲取至少兩片花瓣，例如您自己的花園、花店或植物苗圃。您也可以嘗試顏色相似的花朵，例如顏色更紫或橙色的花朵。（粉紅色的花瓣可能效果不佳。）較大的花瓣，例如玫瑰和鬱金香的花瓣，比小的花瓣效果更好。
• 廢紙
• 硬幣
• 計時器或時鐘
準備
• 將紙巾剪成約一英寸寬的條狀。使每個條狀的高度與您的大口玻璃瓶相同。為您要研究的每種花朵至少剪一個條狀。
• 在每個紙條的底部一英寸處畫一條鉛筆線。
• 在每個紙條的另一端，用鉛筆標記將在紙條上點上哪種花。
• 在一個乾淨的廣口瓶、水杯或馬克杯中，將四分之一杯水與四分之一杯異丙醇酒精混合。將少量這種混合物倒入大口玻璃瓶中，深度略小於一英寸。使用異丙醇酒精時建議成人監督。
步驟
• 將一張廢紙放在堅硬、平坦的表面上。（有些色素會染色，因此您需要用這張廢紙保護表面。）將其中一個紙巾條放在廢紙的頂部。將一片花瓣放在紙條上，放在您畫的線上方。
• 將硬幣的邊緣像輪子一樣在花瓣上和鉛筆線上滾動。用力按壓，使花瓣被壓碎，並且可以看到色素條被轉移到紙巾條上。重複此操作約三到四次（每次使用花瓣的新鮮部分），以便將一條厚的色素線轉移到鉛筆線上。色素線的樣子如何？與您預期的相同嗎？
• 將紙巾條用膠帶粘在鉛筆上，以便當鉛筆水平放在大口玻璃瓶頂部時，紙條筆直地懸掛在玻璃瓶中，並且紙條的底邊剛好浸沒在稀釋的異丙醇酒精中。色素線不應浸沒在液體中。（要做到這一點，您可能需要切掉紙條頂部的一部分。）使用一小塊膠帶，使其不要覆蓋紙條的太多部分。
• 如上所述，將鉛筆放在大口玻璃瓶的頂部，讓液體上升到紙巾條上，直到液體距離紙條頂部約一英寸。此時取出紙條。（這可能需要大約 20 到 60 分鐘。）紙條上的色素髮生了什麼變化？密切注意紙條和液體的位置——如果讓紙條執行時間過長，液體可能會到達紙條頂部並扭曲您的結果。
• 讓紙巾條晾乾。一種簡單的方法是將紙條粘在櫃檯或桌子的懸垂部分，使紙條懸掛在空中。
• 現在為另一種您想研究的花朵準備一個紙巾條，像以前一樣在鉛筆線上滾動硬幣。將準備好的紙條放入玻璃瓶中，並像第一個紙條一樣，執行新的紙條，直到它同樣完成。結果看起來與第一朵花的結果相似嗎？
• 對您想研究的任何其他花朵重複此過程，每朵花使用新的、用鉛筆標記的紙巾條。
• 將所有完成的紙巾條放在一起觀察。如果您在不同的紙條上看到相同高度的相同顏色帶，則很可能是相同的色素。不同的紅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種色素？如果您研究了更多紫色或橙色的花朵，它們是否含有不同的色素？您的結果對您來說有意義嗎？
• 額外內容：嘗試使用顏色差異更大的花朵進行此活動。其他顏色的花朵是否含有與紅色花朵中相似的色素？
• 額外內容：一些植物會生長出顏色非常鮮豔的葉子，例如彩葉草、鳳梨和紫色三葉草。您可以再次嘗試此活動，但這次研究植物上顏色鮮豔的葉子，而不是花朵。是什麼色素使葉子如此鮮豔？這些色素與顏色相似的花朵中的色素相同嗎？
• 額外內容：使用紙色譜法更準確地識別花朵色素的方法是確定它們的保留因子（Rf因子）。Rf值是色素移動距離與液體從共同起點（您在紙條上畫的鉛筆線）移動距離之間的比率。如果其他條件保持不變，則某種色素的 Rf值應該是一致的。您可以再次進行此活動，但這次測量這些距離並計算色素的 Rf值。根據 Rf 值，不同型別的紅色花朵中的色素看起來是否相同？觀察和結果
您是否發現大多數（或全部）紅色花朵使用了相同的色素？色素是否在紙巾條上形成了紅紫色的條帶？
胡蘿蔔素色素（屬於類胡蘿蔔素）產生黃色、橙色和紅色，而花青素色素（屬於類黃酮）產生紅色、紫色、洋紅色和藍色。大多數紅色花朵使用花青素色素產生它們的紅色（儘管有些使用類胡蘿蔔素）。在紙條上，花青素色素可能呈現為紫紅色的條帶。如果不同的紅色花朵在紙巾條上形成了顏色相似且高度相同的條帶，那麼它們可能具有相同的色素。但是，如果條帶顏色不同和/或高度不同，那麼它們可能是不同的色素。胡蘿蔔素色素更常見於蔬菜中，事實上，它們使胡蘿蔔看起來是橙色的。黃色和橙色的花朵可能含有類胡蘿蔔素或類黃酮，而藍色花朵通常含有經過修飾的花青素色素。有些花朵甚至含有葉綠素，使其呈現綠色。
在紙色譜法中，色素隨液體向上移動，並根據色素的溶解度進行分離。因此，如果一種色素在稀釋的異丙醇酒精中非常易溶，它應該很容易被帶到紙條的較高位置，而溶解度較低的色素通常會移動較短的距離。由於不同的色素通常具有不同的溶解度，因此它們可以在紙條上彼此分離。
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此活動由 科學夥伴合作提供