徐樹文

1 問題的提出

筆者有一次在進(jìn)行還原糖檢測實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)向梨汁中加入了斐林試劑，因?yàn)榕R時(shí)有其他事情需要處理，沒有來得及進(jìn)行水浴加熱，就將試管放置于試管架上離開了一段時(shí)間。當(dāng)返回實(shí)驗(yàn)室時(shí)竟發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)也出現(xiàn)了磚紅色沉淀，當(dāng)時(shí)大為驚訝。人教版高中生物必修一教材第18頁、蘇教版高中生物必修一教材第15頁以及高中化學(xué)教科書，在講解還原糖檢測方法時(shí)均要求水浴加熱。為什么這支沒有加熱的試管內(nèi)試劑竟然變成了磚紅色了呢？由此產(chǎn)生疑問：用斐林試劑檢測還原糖時(shí)一定需要加熱嗎？對此，筆者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究與分析，試圖給出合理的可供參考的解釋。

2 實(shí)驗(yàn)探究

2.1 斐林試劑檢測還原糖的實(shí)驗(yàn)原理

生物組織中存在的還原糖種類較多，常見的有葡萄糖、果糖和麥芽糖等，它們的分子內(nèi)都含有還原性基團(tuán)（游離醛基或游離酮基）。斐林試劑由質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液混合配制而成，兩者混合后，立即生成淡藍(lán)色的Cu（OH）2沉淀。Cu（OH）2與加入的葡萄糖，能夠生成磚紅色的Cu2O沉淀，而葡萄糖本身被氧化成葡萄糖酸。其反應(yīng)式如下：

CH2OH-（CHOH）4-CHO+2Cu（OH）2→CHOH-（CHOH）4-COOH+Cu2O↓+2H2O

用斐林試劑鑒定還原糖時(shí)，溶液的顏色變化過程為：淺藍(lán)色→棕色→磚紅色（沉淀）。水浴加熱則會促進(jìn)上述反應(yīng)的進(jìn)行，縮短反應(yīng)所需時(shí)間。水浴溫度為60℃時(shí)，反應(yīng)完成約需2 min。

2.2 不加熱，還原糖與斐林試劑也能完成顯色反應(yīng)

室溫條件下（即未經(jīng)水浴加熱），還原糖與斐林試劑能否反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀？若能完成顯色反應(yīng)，又需要多長時(shí)間？筆者設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

實(shí)驗(yàn)步驟（該實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度為24℃）：

（1） 向試管內(nèi)注入2 mL梨汁。

（2） 向試管內(nèi)注入1 mL斐林試劑，震蕩搖勻后插到試管架上。

（3） 適時(shí)震蕩試管中的溶液，觀察試管中溶液的顏色變化，每隔10 min記錄下試管中溶液的顏色。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)環(huán)境溫度為24℃時(shí)，在梨汁中加入斐林試劑后，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，溶液顏色為淺藍(lán)色→墨綠色→棕色→棕紅色→橙紅色→磚紅色。可見在室溫條件下，不經(jīng)過水浴加熱，還原糖與斐林試劑也能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生磚紅色沉淀。只是完成顯色反應(yīng)所需時(shí)間延長，約需50 min后才能出現(xiàn)磚紅色沉淀。

2.3 不同溫度對還原糖與斐林試劑顯色反應(yīng)的影響

前面探究了室溫條件下，完成顯色反應(yīng)所需時(shí)間的長短。但其他溫度條件下，完成顯色反應(yīng)需多長時(shí)間？筆者又設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)，探究了不同溫度條件下完成顯色反應(yīng)所需時(shí)間的長短。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1） 取5支試管編號為1～5號，分別加人2 mL梨汁。

（2） 在5支試管中分別加入1 mL斐林試劑，震蕩搖勻后分別放在30℃、45℃、60℃、75℃、90℃的水浴鍋中保溫。

（3） 適時(shí)震蕩試管中的溶液，觀察試管中溶液的顏色變化。記錄下每支試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀所需的反應(yīng)時(shí)長。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：從表2可以看出，隨著溫度的升高，在梨汁中加入斐林試劑后溶液中出現(xiàn)磚紅色沉淀所需時(shí)間縮短。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

斐林試劑與還原糖反應(yīng)生成磚紅色Cu2O沉淀的變化在不加熱的條件（即室溫）下也能進(jìn)行，加熱只是為了提高反應(yīng)的速率，讓學(xué)生能夠在較短時(shí)間內(nèi)看到明顯的顏色變化。

當(dāng)溫度是45℃或更低時(shí)，需等待5 min或更長的時(shí)間才能看到明顯的現(xiàn)象（24℃室溫時(shí)要等待50 min左右）；當(dāng)溫度是100℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又出現(xiàn)得太快，大約只需20 s。給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)得太慢或太快，都不利于學(xué)生觀察。再從實(shí)驗(yàn)安全和實(shí)驗(yàn)成本考慮，也不宜使用高溫水浴。當(dāng)溫度是60℃時(shí)，大約2 min即可看到明顯的現(xiàn)象，水溫與時(shí)長都較適宜，所以高中生物教材建議，還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)選擇在50～65℃溫水中加熱約2 min。

參考文獻(xiàn)：

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