能否用斐林試劑鑒定“溫度對酶活性的影響”實驗

作者簡介：金葉麗（1988-），女，漢族，安徽亳州人，中教二級，本科，研究方向：生物科學。

摘要：“溫度對酶活性的影響”實驗是人教版高中生物必修一中的重要實驗。教材中選用淀粉酶來做這個實驗，在實驗設計中，對實驗結果的檢測選用了碘液檢測反應物淀粉的方法作為判斷酶活性的依據。而我們知道，淀粉酶催化淀粉分解為麥芽糖和葡萄糖，兩者都是還原糖，那么為什么不選用可以鑒定還原糖的斐林試劑去檢測產物來判斷酶活性呢？帶著這個問題，我們結合實驗來探討幾種不同的觀點。

關鍵詞：高中生物；教學實驗；探討研究

中圖分類號：G633文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）11-0069-01

觀點一：不能用斐林試劑作指示劑，因水浴加熱會使低溫處理的酶活性恢復。

持有這種觀點的老師認為：在“溫度對酶活性的影響”實驗中，教材設置了溫度為0℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中）的三個條件。因為實驗目的是觀察不同溫度對酶活性的影響，如果用斐林試劑作為指示劑，需要在試劑加入之后進行水浴加熱，而這樣做就已經改變了原來三只試管的溫度條件，所顯示的結果也就難于保證就能代表原來的三種溫度條件下真實的實驗結果。因為加熱本來處于0℃（冰水中）的那支試管中的淀粉酶，在溫度逐漸升高的過程中，活性有可能恢復，催化淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖，這支試管中也會出現磚紅色沉淀！這樣，實驗結果就不真實了。因此，在“溫度對酶活性的影響”實驗中，不能選用斐林試劑作指示劑，只能選用碘液作指示劑。

觀點二：可用斐林試劑作指示劑，但不能觀察反應的動態變化過程。

持有這種觀點的老師認為：隨著溫度升高，酶活性恢復的問題應該不會出現，因為所加斐林試劑堿性較強，會導致淀粉酶變性失活，鑒定過程中反應不會進行，因此也可以選用斐林試劑作為指示劑，但這樣做卻不能觀察反應的動態變化過程。因為“溫度對酶活性的影響”實驗是要觀察不同的溫度對酶活性的影響，不是要證明有沒有反應產物——還原糖生成。選用碘液作為指示劑，最大的好處是可通過淀粉溶液褪色過程，直觀地顯示出不同溫度下，反應的動態變化過程。

在教材選擇的溫度0℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中）的條件下，選擇斐林試劑時可得出只有60℃的溫度條件下處理的淀粉溶液才有磚紅色沉淀生成，即反應在60℃時能夠進行，其它兩溫度條件下無磚紅色沉淀生成，反應不能進行。而隨溫度升高，酶活性恢復的問題應該不會出現，因為所加斐林試劑堿性較強，會導致淀粉酶變性失活，鑒定過程中反應不會進行因此也可以選用斐林試劑作為指示劑，但卻不能觀察反應的動態變化過程。兩者比較，還是選擇碘液更好。

觀點三：可用斐林試劑作指示劑，能得出“溫度影響酶活性”的結論。

持有這種觀點的老師認為：因為斐林試劑堿性較強，確實不會因水浴加熱而使酶活性恢復，因此選用碘液和斐林試劑兩種試劑均可。就課本中設置的三個溫度而言，選擇斐林試劑進行鑒定，應該能看到條件為0℃的試管中生成磚紅色沉淀極少，條件為100℃的試管中無磚紅色沉淀生成，條件為60℃的試管中磚紅色沉淀生成較多，得出結論。同時，在0℃處理的那只試管即便是在加熱過程中即使有少量的還原糖生成，也并不影響實驗結論的得出，甚至還能更好地說明溫度對酶活性的影響——低溫降低酶活性，隨溫度升高酶活性增強，高溫導致酶失活，酶的作用需要適宜的溫度。

針對上面三種觀點，筆者查閱資料并結合實驗室中的實驗闡述自己的觀點

1.觀點一中的“因水浴加熱會使低溫處理的酶活性恢復”到底會不會發生呢？做實驗就可以驗證它的正確性。通過對反應試管中加斐林試劑，再水浴加熱，確實發現0℃下試管中幾乎沒有磚紅色沉淀，看來斐林試劑是可以讓淀粉酶變性，但是這樣的設計是不是沒有考慮本實驗的自變量是溫度，在檢測時卻改變了自變量，不符合實驗設計的原則呢？

2.觀點三中的“在0℃處理的那只試管即便是在加熱過程中有少量的還原糖生成，也并不影響實驗結論的得出，甚至還能更好地說明溫度對酶活性的影響”的觀點有問題。

筆者認為，斐林試劑在該實驗中是用于鑒定三種不同溫度條件下淀粉是否水解成了還原糖。也就是說，斐林試劑只能是用于確定先前的反應中是否生成了還原糖，如果在鑒定過程中生成了還原糖，斐林試劑就已經失去了作為指示劑的意義。因此，如果原本溫度條件為0℃的試管中“有少許還原糖生成”，那就真會影響實驗結論的得出了。因為實驗現象都是出現了磚紅色沉淀，只能說明溶液中有還原糖的存在，至于這些還原糖是先前的反應中生成的，還是在鑒定過程中生成的，無法說清。所以筆者認為，如果在鑒定過程中由于改變了先前的反應條件而能生成還原糖的話，實驗結果就不真實了，就不能反映0℃條件下酶促反應的真實情況，必然會導致我們得出錯誤的結論。觀點三顯然是顛倒了因果關系，是在用已有理論知識去解釋實驗現象，而不是從實驗現象來推出實驗結論！

3.觀點二中的“溫度對酶活性的影響”是要觀察不同溫度對酶活性的影響，用碘液作指示劑，可通過淀粉溶液褪色過程，顯示出在不同溫度條件下，反應的動態變化過程。選擇碘液不僅僅在于證明反應能不能進行，還能證明反應進行的程度。不選斐林試劑是因為它不能體現反應的動態變化。事實是這樣嗎？

我們知道教材上設計的實驗步驟是在實驗的最后一步才加碘液的，也就是說，是在淀粉酶與淀粉混合后，在三種不同溫度條件下保持5分鐘之后才加入碘液，這時加碘液只能檢驗三種溫度條件下淀粉是否已經被全部水解了，看不到淀粉溶液褪色過程，因而也無法“顯示出不同溫度條件下，反應的動態變化過程”？要想通過淀粉溶液褪色過程，直觀地顯示出不同溫度條件下，反應的動態變化過程，就必須必須改變實驗步驟。

為此，我要求學生對實驗進行了改進，讓部分學生將碘液提前到第二步加入后進行處理，通過預期實驗結果，通過討論大家認為結果為選用碘液除可確定反應是否進行外，確實還可以動態觀察現象變化（其間可能呈現紅褐色或紅棕色），而選擇的斐林試劑的化學性質的特殊性（堿性）和使用條件的特定性（水浴加熱，屬鑒定反應是否進行）而達不到這個目的。

綜上所述，該實驗應該選用碘液做為指示劑，如果選用斐林試劑則不能觀察實驗的動態變化，且因為在檢測過程改變了溫度條件，而本實驗的自變量恰恰就是溫度，不符合實驗設計的基本原則。

（作者單位：亳州三中）