Chromatographie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xantophyll 06:44 min

Chromatographie der Blattfarbstoffe

Hallo! Die meisten Blätter sind grün, weil sie große Mengen an Chlorophyll besitzen. Aber weißt Du auch, warum sich viele Blätter im Herbst bunt verfärben? Das liegt daran, dass Blätter nicht nur grüne Blattfarbstoffe besitzen, sondern noch weitere Farbstoffe, die sonst aber nicht sichtbar sind. In diesem Video siehst du, welche Blattfarbstoffe das sind und wie man sie mittels Chromatographie auftrennen kann. Schau es Dir an!

Um die Blattfarbstoffe auftrennen zu können, musst du sie zunächst aus einem Blatt extrahieren, also sozusagen herausziehen. Dazu zerkleinerst du zunächst grüne Blätter mit Pistel und Mörser. Anschließend gibst du ein Gemisch aus Aceton und Petrolether hinzu und schon hast du ein flüssiges Farbstoffextrakt.

Diesen Extrakt tropfst du mit etwas Abstand vom unteren Rand auf eine Dünnschichtchromatographie-Platte auf. Diese Platten sind mit besonderen Materialien beschichtet. Weit verbreitet ist das so genannte Kieselgel.

Stell es dir einfach als ganz feinen Sand vor. Durch die kleinen Poren zwischen den Sandkörnern, muss sich deine Probe später durchbewegen, das Kieselgel bewegt sich dabei natürlich nicht mit und bleibt fest. Darum nennt man das Kieselgel auch Stationäre-Phase und deine flüssige Probe die Mobile-Phase.

Bevor es mit der Chromatographie losgehen kann, musst du zunächst eine Chromatographie-Kammer vorbereiten. Dazu mischst du das unpolare Lösungsmittel Petrolether mit wenig Wasser und Isopropanol gut durch. Wasser und Isopropanol sind im Gegensatz zu Petrolether polare Lösungsmittel.

Das Gemisch füllst du nun in die Kammer, sodass der Boden etwa 5 mm hoch bedeckt ist. Die Kammer lässt du dann noch einige Minuten geschlossen stehen, damit sich der gesamte Raum mit den verdampfenden Flüssigkeiten füllt. Anschließend stellst du die Chromatographie-Platte, auf der du den Farbstoffextrakt aufgetragen hast, in die Kammer und verschließt sie wieder. Wichtig ist, dass die Start-Linie mit deinen Proben nach unten zeigt, dabei aber nicht in die Flüssigkeit eintaucht.

Das Lösungsmittel steigt nun an der Chromatographie-Platte hinauf und zieht die Blattfarbstoffe mit. Weil das Lösungsmittel die Platte hinauf “läuft”, nennt man es auch Laufmittel. Nach einiger Zeit siehst Du, wie sich die Blattfarbstoffe in deiner Probe auftrennen.

Hat das Lösungsmittel den oberen Rand der Chromatographieplatte erreicht, wird diese aus der Kammer genommen. Du kannst dann sehen, dass es grüne Blattfarbstoffe, die Chlorophylle, und gelbe Farbstoffe, die Carotine und Xanthophylle, gibt.

Ganz oben findet du das goldgelbe Carotin. Ein ganzes Stück weiter unten befinden sich die grünen Farbstoffe. Sie setzen sich aus einer olivgrünen Bande (Phäophytin), einer blaugrünen Bande (Chlorophyll a) und einer gelbgrünen Bande (Chlorophyll b) zusammen. Knapp darunter befinden sich die gelben Banden der Xantophylle.

Aber wie kommt es, dass die verschiedenen Blattfarbstoffe so unterschiedlich schnell auf der Chromatographieplatte wandern? Das liegt daran, dass sie unterschiedlich stark von dem unpolaren Lösungsmittel mitgezogen werden. Vereinfacht kann man sagen: sehr unpolare Farbstoffe sind gut in unpolaren Lösungsmitteln löslich und werden daher stark mitgezogen. Du findest sie oben auf der Chromatographieplatte.

Und andersherum: Polare Blattfarbstoffe sind in unpolarem Lösungsmittel weniger gut löslich und werden nicht so stark mitgezogen. Du findest sie unten auf der Chromatographieplatte. Carotin ist also sehr unpolar, während die Chlorophylle polarer sind. Die Xanthophylle sind demnach also noch polarer als die Chlorophylle da sie noch weiter unten sind.

Aber welche Funktion haben die einzelnen Blattfarbstoffe eigentlich? Die Chlorophylle a und b kennst du als Bestandteile der Photosysteme. Chlorophylle absorbieren Licht im roten und blauen Bereich des Spektrums und sind Bestandteil der Lichtreaktion der Fotosynthese. Phäophytin ist ein Abbauprodukt der Chlorophylle, das bei der Extraktion der Farbstoffe entsteht.

Die Xanthophylle und Carotin sind Bestandteile von sogenannten Lichtsammelkomplexen. Diese sind dafür zuständig, dass sie Lichtenergie einsammeln und an die Photosysteme weitergeben. Xanthophylle und Carotin können Licht in einem anderen Wellenlängenbereich absorbieren als Chlorophyll a und b und können die Energie dann auf die Chlorophylle übertragen. So kann eine Pflanze auch in Wellenlängenbereichen fotosynthetisch aktiv sein, in denen die Chlorophylle gar nicht absorbieren.

Jetzt kannst du Dir sicher auch vorstellen, woher die bunte Färbung der Blätter im Herbst kommt. Laubbäume werfen im Herbst ihre Blätter ab. Vor dem Abwerfen werden alle Substanzen des Blattes abgebaut und die Energie daraus wird zum Beispiel in der Wurzel gespeichert.

Die Pflanze beginnt damit, das grüne Chlorophyll der Blätter abzubauen, so dass die anderen Blattfarbstoffe, die sonst natürlich auch in dem Blatt vorliegen, sichtbar werden, zudem entstehen Abbauprodukte mit einer anderen Färbung. So ist die gelb-rote Herbstfärbung vieler Blätter zu erklären.

Außerdem hast du gelernt, dass du Blattfarbstoffe wie Chlorophyll, Carotin oder Xanthophyll per Dünnschichtchromatographie ganz leicht auftrennen kannst.

Tschüss und bis bald!