劉江 李涵

文件編號(hào)： 1003 - 7586（2015）10 - 0045 - 02

“生物組織中的糖類的檢測(cè)”是人教版高中生物學(xué)《必修1·分子與細(xì)胞》第二章第一節(jié)“細(xì)胞中的元素和化合物”中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是生物高考考綱中所要求的實(shí)驗(yàn)之一，多次出現(xiàn)在全國(guó)各地的高考試題中?？梢姳緦?shí)驗(yàn)在高中階段是學(xué)生必須掌握的重要實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不但要熟知實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還應(yīng)該掌握原理的內(nèi)涵和外延、材料的選擇、實(shí)驗(yàn)操作中顏色的變化等。在為學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料的過程中，材料加工后顏色較深，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程的顏色變化有一定的干擾，筆者通過熱處理方法有效地控制了材料加工后的顏色，且實(shí)驗(yàn)效果良好。

1 實(shí)驗(yàn)中的不足

1.1 材料顏色的干擾

教材中提供的實(shí)驗(yàn)材料是蘋果勻漿和馬鈴薯勻漿，可當(dāng)這些材料制備好放入容器后，材料本身的顏色很快就會(huì)發(fā)生變化，呈褐色。而鑒定這些物質(zhì)利用的是顯色反應(yīng)（通過化學(xué)變化改變了化學(xué)物質(zhì)的顏色），這就要求待檢測(cè)的樣品與顯色劑之間的顏色差別要大，這樣顯色時(shí)的顏色變化才鮮明，否則會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而影響實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)的判斷。例如在還原糖的鑒定過程中，筆者選擇的實(shí)驗(yàn)材料是蘋果勻漿，如果不經(jīng)過處理，顏色呈褐色，而還原糖與斐林試劑水浴加熱后顏色呈磚紅色，顏色變化不鮮明，這樣就得出蘋果中含有還原糖的結(jié)論說服力還不夠。

1.2 不改進(jìn)的弊端

基于顯色反應(yīng)對(duì)材料和顯色劑顏色的要求，高中教材中有關(guān)顯色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料一般應(yīng)為無色或白色。如果讓學(xué)生用褐變后的材料去完成實(shí)驗(yàn)，教師根據(jù)蘋果勻漿顏色、斐林試劑顏色和二者混合后的顏色，不難發(fā)現(xiàn)：將蘋果勻漿與斐林試劑混合后發(fā)生的顏色變化較大。那么在混合后蘋果勻漿與斐林試劑是否已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)？但理論上還原糖與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)需要在50～65 ℃水浴加熱的條件下才進(jìn)行。

這樣必然會(huì)讓學(xué)生感覺到實(shí)驗(yàn)室真正的操作和教師課堂所講的一些實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)不同，學(xué)生勢(shì)必會(huì)覺得生物學(xué)不是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，從而打擊其學(xué)習(xí)生物的興趣和積極性，改變其對(duì)生物科學(xué)的認(rèn)識(shí)，不利于學(xué)生生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)以及生物學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

2 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及現(xiàn)象

2.1 改進(jìn)依據(jù)的原理

實(shí)驗(yàn)材料蘋果勻漿和馬鈴薯勻漿放置后呈褐色屬于褐變反應(yīng)。

馬鈴薯的褐變有2個(gè)方面的原因。一方面是在酶的催化條件下進(jìn)行的，所以又叫酶促褐變。酶促褐變主要由多酚氧化酶（PPO）引起，這種酶催化內(nèi)源性的酚類底物及酚類衍生物而發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，最終形成褐色或黑色物質(zhì)。在完整的馬鈴薯組織中，PPO與酚類底物是分離的；細(xì)胞內(nèi)多酚氧化酶（PPO）與質(zhì)體、線粒體等細(xì)胞器內(nèi)膜結(jié)合，因此活性很低，此時(shí)褐變不會(huì)發(fā)生。當(dāng)植物細(xì)胞受到破壞后，生物體組織完整性被破壞，特別是膜系統(tǒng)受到傷害后，潛在的PPO可被激活，正常的呼吸鏈被打斷，氧氣的侵入造成酚類物質(zhì)在酚酶的作用下迅速氧化生成鄰醌，轉(zhuǎn)而又通過快速的聚合作用形成褐色素或黑色素。另一方面馬鈴薯中含有還原糖（葡萄糖、果糖）和氨基酸，在加熱過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，此過程也稱為酶促褐變。

蘋果的褐變與馬鈴薯的褐變一樣存在酶促褐變和非酶促褐變2種原因，而且兩者機(jī)理相同。

2.2 材料的處理

馬鈴薯和蘋果勻漿的褐變主要是酶促褐變。蘋果勻漿控制pH為3.0、遮光、熱處理5 min、添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0.05%的維生素溶液和0.5%的檸檬酸溶液、4 ℃存放、隔離氧氣以及榨汁前后護(hù)色等處理?xiàng)l件，對(duì)控制蘋果汁褐變有較好的效果。馬鈴薯勻漿可通過控制pH在3.5以下，以及采用Ca2+濃度為0.6%、抗壞血酸濃度300×10-6、NaHSO3濃度為60×10-6、檸檬酸濃度為0.2%的護(hù)色劑處理，來有效地抑制PPO引起的褐變和非酶褐變。但低濃度的檸檬酸有激活PPO活性的作用，而高濃度的NaHSO3有漂白成品的效應(yīng)。

從上述研究中，可以看出，抑制褐變的方法很多，其中熱處理是高中實(shí)驗(yàn)處理的一個(gè)非常方便和理想的方法。因此可用75～85 ℃熱水處理20～45 s，使多酚氧化酶失活從而抑制褐變。將馬鈴薯和蘋果迅速切塊后放入80 ℃的熱水中處理45 s，然后取出放入榨汁機(jī)中并加入一定量的水榨汁，結(jié)果與不經(jīng)處理直接榨汁相比，明顯抑制褐變現(xiàn)象。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過熱處理后的蘋果鑒定結(jié)果是出現(xiàn)磚紅色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與未處理相同。經(jīng)過熱處理后的馬鈴薯鑒定結(jié)果呈藍(lán)色，且藍(lán)色較未處理更深、實(shí)驗(yàn)效果好。

3 總結(jié)

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的處理，解決了褐變的問題，使得實(shí)驗(yàn)更加科學(xué)合理。這有利于教學(xué)中的理論講解和實(shí)驗(yàn)中的操作結(jié)果相一致，真正地達(dá)到了理論和實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)一；有利于學(xué)生通過理論的學(xué)習(xí)去設(shè)計(jì)和解決實(shí)驗(yàn)中的問題，通過實(shí)驗(yàn)操作加深對(duì)理論知識(shí)的記憶和理解；有利于學(xué)生形成生物學(xué)習(xí)方法和研究方法，提高學(xué)生生物學(xué)素養(yǎng)。而高中階段的學(xué)生本身對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿好奇和激情，實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的改進(jìn)有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和激情，這將成為學(xué)生生物學(xué)學(xué)習(xí)的助推器。

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