邵金華 何福林 黃國(guó)文

(湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院 永州 425100)

“糖類水解以及水解程度的判斷”是人教版高中生物學(xué)教材(必修1)“細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)”一節(jié)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，并且也是大學(xué)生物化學(xué)課“糖類”章節(jié)中的一個(gè)重要內(nèi)容。大學(xué)實(shí)驗(yàn)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果以及討論；中學(xué)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考察基礎(chǔ)知識(shí)以及基礎(chǔ)操作的掌握情況。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生往往對(duì)糖類水解判斷的依據(jù)界限不能很好地區(qū)分，識(shí)記不深。本探究組結(jié)合大學(xué)和中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教材，在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把教材上的實(shí)驗(yàn)材料改為生活中常見(jiàn)的土豆中提取的淀粉。針對(duì)如何正確判斷淀粉水解程度的依據(jù)，以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

通過(guò)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的研究，可幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)糖類的組成和性質(zhì)特點(diǎn)，掌握糖類重要的代謝物葡萄糖、蔗糖和淀粉的組成和重要的性質(zhì)，以及它們之間的相互轉(zhuǎn)變；同時(shí)，可使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)對(duì)化學(xué)物質(zhì)研究的過(guò)程，掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作方法，提高其思維和動(dòng)手能力。

1 實(shí)驗(yàn)原理和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原理 淀粉不溶或難溶于水，土豆中的淀粉具備淀粉性質(zhì)，土豆與水混合成淀粉漿，將其靜置沉淀，土豆淀粉就會(huì)從淀粉漿中析出，本實(shí)驗(yàn)用這個(gè)原理來(lái)制備土豆淀粉。吸附在淀粉上的碘，會(huì)形成絡(luò)合物，絡(luò)合物能夠比較均勻地吸收除了藍(lán)光以外的其他可見(jiàn)光，從而使淀粉溶液呈現(xiàn)出藍(lán)色；由于絡(luò)合物不穩(wěn)定，容易被外界的化學(xué)和物理因素影響，使其褪去藍(lán)色。淀粉在酸加熱條件下被水解，其會(huì)被水解成較小分子量的糖，最終水解為葡萄糖。葡萄糖不會(huì)與碘作用，溶液不變色，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)單糖的還原性，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。

1.2 材料和試劑 土豆，紗布，研缽，布氏漏斗，表面皿，試管，量筒，電爐，燒杯，試管架；10%氫氧化鈉，20%硫酸，Cu(OH)2溶液，銀氨溶液等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 將學(xué)生分成4個(gè)大組，每大組有5個(gè)小組，每小組2位學(xué)生。在課前進(jìn)行任務(wù)布置，每大組設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)，確定自己的實(shí)驗(yàn)步驟。結(jié)果各大組確定了下面的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

第1個(gè)大組設(shè)計(jì)方案：將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計(jì)10 mL，將其放入小燒杯內(nèi)，向小燒杯內(nèi)加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網(wǎng)上小火加熱；沸騰后每隔2 min取出反應(yīng)液2滴置于白瓷板上再滴入碘液，直至沒(méi)有顏色變化后，用10%氫氧化鈉溶液中和，使溶液呈堿性，向其中滴入銀氨溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

第2個(gè)大組設(shè)計(jì)方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計(jì)10 mL，將其放入小燒杯之內(nèi)，向小燒杯內(nèi)加入20%的硫酸溶液1 mL，放在石棉網(wǎng)上小火進(jìn)行加熱；沸騰后停止加熱，用10%氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，從其中取出2滴置于白瓷板上滴加碘液，觀察顏色的變化。

第3個(gè)大組設(shè)計(jì)方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計(jì)10 mL，將其放入小燒杯內(nèi)，向小燒杯內(nèi)加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網(wǎng)上小火加熱；煮沸后，停止加熱并冷卻至室溫，向燒杯內(nèi)加入新配制的Cu(OH)2溶液，并觀察顏色的變化。

第4個(gè)大組設(shè)計(jì)方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計(jì)10 mL，將其放入小燒杯內(nèi)，向小燒杯內(nèi)加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網(wǎng)上小火加熱；沸騰后停止加熱，用10%氫氧化鈉溶液中和，從其中取出2滴置于白瓷板上滴入碘液后變藍(lán)，又從其中取出2滴置于白瓷板上滴入新配置的Cu(OH)2溶液后有磚紅色沉淀析出，然后向其中加入銀氨溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

4大組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論見(jiàn)表1。

表1 各大組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論

第1組的結(jié)論是正確的，在淀粉溶液中加入稀硫酸并加熱使其水解，用碘液檢驗(yàn)淀粉不存在后，用NaOH溶液中和硫酸使溶液呈堿性，然后加入銀鏡溶液鑒別；第2大組結(jié)論不正確，如果淀粉僅部分水解，則淀粉未水解的部分在碘(I2)存在下也會(huì)呈藍(lán)色；第3大組結(jié)論不正確，如果淀粉水解，則生成葡萄糖，但水解液產(chǎn)物不用NaOH溶液中和，并且添加的Cu(OH)2溶解在硫酸中，導(dǎo)致不能氧化葡萄糖，沒(méi)有生成磚紅色沉淀，但此時(shí)存在淀粉部分水解；第4組結(jié)論正確，水解后取水解液2滴向其中加入碘液后溶液變藍(lán)，說(shuō)明淀粉可能未被水解，也可能是淀粉部分水解；接著從水解液中取出2滴，向其中加入新配置的Cu(OH)2溶液，有磚紅色沉淀生成，說(shuō)明淀粉被酸催化后有葡萄糖生成，進(jìn)一步說(shuō)明淀粉是部分發(fā)生水解；最后直接向水解液中加入了銀氨溶液，有銀鏡現(xiàn)象，說(shuō)明淀粉水解后有葡萄糖生成，最終確定淀粉部分水解。

3 討論

淀粉提取時(shí)溫度不能超過(guò)50℃，否則會(huì)增加溶解度而影響淀粉產(chǎn)量。本實(shí)驗(yàn)用高速離心法取代了靜止沉淀制備淀粉，避免了淀粉浪費(fèi)。濃硫酸加熱的時(shí)候不能對(duì)著自己或旁人，以免造成傷害，取用的時(shí)候必須小心。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生不僅要掌握生化實(shí)驗(yàn)的基本操作，還要結(jié)合知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)得到的現(xiàn)象，以得出正確的結(jié)論。

淀粉是否水解的關(guān)鍵是測(cè)試葡萄糖是否產(chǎn)生[1]；淀粉部分水解的關(guān)鍵是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明葡萄糖的形成，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明未水解淀粉的存在[2]；淀粉已不存在是證明淀粉水解的關(guān)鍵。在加熱的條件之下向淀粉溶液中加入稀硫酸是淀粉水解的條件；在堿性環(huán)境當(dāng)中(必須用過(guò)量的NaOH溶液中和硫酸)，用新制Cu(OH)2懸濁液或者用銀氨溶液都能說(shuō)明水解產(chǎn)物葡萄糖存在。

在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)和各組同學(xué)以及教師的討論，會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的不足?？杉由顚?duì)糖類以及糖類水解過(guò)程的認(rèn)識(shí)，教學(xué)效果會(huì)得到較大的提升。