探究植物的色彩，领略自然的芳华
【摘要】是什么让火龙果的颜色这么鲜艳？为什么植物的色彩如此丰富？为解开这些谜团，本论文从“提取和分离菠菜色素”、“探究不同颜色的海桐叶色素”、“不同植物色素提取方法对比”等实验展开探究。发现了植物中存在多种色素，理解了植物变色的原理，找到了不同种类植物色素提取的最佳方法，利用提取的色素制作了多彩美食、开展了扎染等活动。通过一系列的实验探究和实践活动领略了大自然的芳华。
【关键词】实验探究
植物色素
色素提取
色素应用
一、研究起因
一天放学回家，我推门看到弟弟的模样可真是太搞笑了。嘴上染满了鲜红的色彩，我问妈妈：“弟弟，吃了什么水果呀？”，妈妈回答：火龙果。我很疑惑是什么让火龙果的颜色这么鲜艳？我拿着妈妈剥好的火龙果想仔细看一看，手上马上沾了红色。不仅仅是火龙果，我还发现植物的颜色绚丽多彩，碧绿的爬山虎、金黄的银杏叶、火红的枫树叶，还有各色的鲜花等，这些颜色都浮现在我的脑海，我的内心也产生了越来越多的问题：为什么植物会有这么多的颜色呢？为什么同一种植物，他的颜色差异也会这么大呢？植物的颜色到底和什么有关呢？……这一串的问题，让我的好奇心越来越大。于是，我萌生了“探究植物色彩原因”的想法，我把这个想法告诉了老师和同学。在老师的帮助下，我们组建“植物色素”探秘小组，开始了我们的植物色素探秘之旅……
二、研究思路
在确立了“探究植物色素”这一主题后，在老师的帮助下，我们开始制定研究计划，分步骤开展主题活动和研究，围绕研究主题，我们通过讨论确立了三个子课题，分别为“植物色素我猜想”、“植物色素我提取”和“植物色素我应用”。
三、研究过程
第一阶段：植物色素我猜想
在丰富多彩的“走进秋天”的主题活动中，我们在创作各类秋天作品的过程中，对五颜六色的植物色彩产生了浓厚的兴趣。为什么植物会有这么多的色彩呢？植物的颜色和什么有关呢？围绕这两个主问题，我们小组的“植物色素我猜想”研究活动开始了。
为了能更加全面地观察植物的颜色，我们通过设计植物颜色观察表，开展了一次“找寻身边的植物色彩”大行动，同学们一个个化身为“小小植物观察员”开始在校园内、院子里、公园中、马路旁……等各种场所找寻观察，通过观察，我们发现植物颜色的差异很大，就以树叶为例（见下表1）
通过找寻大行动，我们对身边的植物色彩有了更多认识，但我们的疑惑也更深了，原本我们以为绿色的植物中就藏着绿色的色素，红色的植物中就藏着红色的色素。但一番找寻过后，我们有了新的发现：同一棵树上的叶子颜色不一样，这是为什么呢？
第二阶段：植物色素的提取
带着这样的疑惑，我们开始通过网络查阅资料。通过查阅资料，我们知道了植物中存在着很多的植物色素：有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素、花青素等，而且很多色素还是同时存在的。为了更好地验证这一点，我们想用实验来证明，科学老师说菠菜相比于其他蔬菜，色素的提取和分离现象更加明显。于是我们选用菠菜作为研究对象进行实验探究。
实验探究1：菠菜叶内是否含有多种色素？
实验目的：1.叶绿素提取和分离；2.叶绿体色素种类。
实验材料：洗净的菠菜、研钵、试管、干燥的定性滤纸、载玻片、剪刀、药勺、无水乙醇、层析液等
实验步骤：提取菠菜色素--画滤液细线---分离绿色色素---观察
实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同:溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;反之则慢，所以会出现分层现象。
实验注意事项：①叶片要新鲜，颜色要深绿，保证色素的含量；
②研磨要迅速充分；
③滤液细线不仅要求细、直、均匀（重复二、三次）；
④滤液细线不能触及层析液；
⑤制备滤纸条时，剪去两角，减小边缘效应，使色素在滤纸上扩散均匀；
⑥收集滤液后，及时用棉塞将试管口塞紧，防止滤液挥发。
实验结论：通过实验我们发现，菠菜虽然其外表呈现绿色，但其体内除了绿色的色素之外，还存在着浅黄色、深黄色等色素。因此，植物的体内不只含有一种颜色的色素。老师告诉我们这四种色素分别是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
于是我们又产生了新的问题，很多植物的颜色随着季节的更替会发生变化，比如树叶会由绿色变成黄色，这是不是体内的色素成分发生变化呢？带着疑惑我们找到老师，在老师指导下，我们对同一种植物（海桐）身上的两片不同颜色的叶子（绿色海桐叶和黄色海桐叶）进行了再次实验观察，通过实验观察，我们发现，的确如我们猜想的那样，绿色的海桐叶中绿色素成分多，黄色的黄色叶中黄色素成分多。
实验结论：通过上述实验和观察知道了很多树叶会变颜色，其实也是因为叶内色素成分发生了变化，春天、夏天的时候，因为树木的营养非常充足，制造了大量叶绿素。叶绿素比其他颜色的色素多很多，所以树叶就是绿色的。但是当天气冷了之后，树木的营养不足，叶绿素就慢慢减了，这个时候，就是其他颜色色素出彩的时候啦，所以树叶变成了漂亮的黄色或者红色。
通过上述的实验探究，让我们进一步感受到了植物世界的神奇，没想到植物的颜色里蕴藏着这么多的学问，这也更加激发了我们探究的兴趣和热情。随着研究的进一步深入，更多的问题也随之而来，这些植物色素能提取吗？可以用什么方法提取呢？在这个阶段中，我们主要围绕“植物色素能否提取？”和“植物色素有哪些提取方法？”两个驱动性任务来开展活动。同学们首先找来了各色的植物朋友，通过“挤一挤”、“浸一浸”、“压一压”等来进行初步探究。我们分别挑选3 类水果、3 类蔬菜、3 种树叶进行对比。
实验结论：通过初步探究，我们发现不同的植物，通过同样的挤压、浸泡，其观察到的现象也是不一样的。水果类的植物，颜色变化均比较明显；蔬菜类的植物，在短时间内挤压要比浸泡颜色变化比较明显；树叶类，尤其是枫树叶和银杏叶，基本没有变化。为此，我们猜测不是所有的植物色素都能提取，或者说有些植物色素的提取比较困难；针对不同的植物，也有不同的提取方法。
第三阶段：植物色素在生活中的应用
在前两个阶段，我们一次又一次地感受到了植物色素的神秘和神奇，那植物色素在我们的生活中又发挥着怎样的作用呢？我们的探秘之旅又一次启动了。
1.生活应用大搜索。为了更好地了解植物色素在生活中的应用，我们在家人的帮助了，开始大搜索行动，我们走进超市、走进菜场、走进饭店等场所，从我们的日常生活中开始搜索了解，在整个活动过程中，我们惊奇地发现，其实植物色素在食品中应用非常的广泛。像我们平时吃的青团子就是加入了用艾草叶捣碎后提取的色素；乌米饭就是加入了用乌树的叶子浸泡后提取的色素，另外五彩面条、多彩饺子、蛋糕、饼干，乃至奶茶中都有植物色素的身影。同时我们还利用网络进行搜索，我们发现，植物色素在医学、保健品、着色剂、艺术品等领域也同样发挥着重要作用。我们还把我们搜集到的资料进行了分类整理，并编成了图文并茂的资料卡，以便我们能更好地学习和宣传。
2.生活应用大实践。在植物色素应用大搜寻的过程中，很多同学表示，自己家人的家人就利用植物色素做过各种美食，大家纷纷表示像自己也尝试一下。于是一场植物色素美食制作活动开始了。在老师和家长帮助下，我们准备了胡萝卜、菠菜、火龙果、紫薯，利用榨汁机把它们榨成汁液后过滤提取色素，再混入面粉中着色，在我们努力，一份份五彩的面条，多彩的花卷馒头诞生了。虽然他们的样子不是很美观，但我们感到分外开心。
四、研究结论与发现
1.大自然植物缤纷多彩的原因
叶片或者花卉中含有各种各样的色素。菠菜虽然其外表呈现绿色，但其体内除了绿色的色素之外，还存在着浅黄色、深黄色等色素。这四种色素分别是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。
2.树叶颜色随着季节更替变化的原因
对比观察不同颜色的海桐叶，知道叶内色素成分发生了变化。树叶中有丰富的叶绿素，所以呈现绿色，在秋天的时候气温会慢慢下降，叶绿素的产生速度就会比分解速度慢，导致叶子中的叶绿素含量就会减少。那么事先隐藏在绿叶中的叶黄素就慢慢显现出来了。因此秋天树叶开始转为黄色。而有些树叶中的花青素会很快的增加，尤其是在寒冷且光照足够的条件下，花青素也会更旺盛的产生，这些树叶就会变成红色
3.不同植物色素提取方法对比
选取3种水果、3种蔬菜和3种树叶作为研究对象。通过初步探究，我们发现不同的植物，通过同样的挤压、浸泡，其观察到的现象也是不一样的。水果类的植物，颜色变化均比较明显；蔬菜类的植物，在短时间内挤压要比浸泡颜色变化比较明显；树叶类，尤其是枫树叶和银杏叶，基本没有变化。
4.植物色素在生活中应用
植物色素在食品中应用非常的广泛。青团、乌米饭、五彩面条、多彩饺子、奶茶等食品中都有植物色素的参与。此外，植物色素在医学、保健品、艺术品等领域也同样发挥着重要作用。
五、下一步研究方向
我们发现五彩面条煮过后面条颜色会比没煮的时候颜色更淡，布料扎染之后的颜色过了几天，颜色就没一开始那么鲜艳，很多颜色变暗了。是什么原因让植物色素容易变色呢？其次，有什么办法可以保持植物色素的稳定呢？所以接下来我们想探究植物色素变色的因素，找出使植物色素稳定的方法，从而保护植物色素的营养价值，维持色素的自然光泽，提高产品的美观度。
