用斐林試劑檢測還原糖時一定要加熱嗎

徐樹文

1 問題的提出

筆者有一次在進行還原糖檢測實驗時，已經向梨汁中加入了斐林試劑，因為臨時有其他事情需要處理，沒有來得及進行水浴加熱，就將試管放置于試管架上離開了一段時間。當返回實驗室時竟發現試管內也出現了磚紅色沉淀，當時大為驚訝。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頁以及高中化學教科書，在講解還原糖檢測方法時均要求水浴加熱。為什么這支沒有加熱的試管內試劑竟然變成了磚紅色了呢？由此產生疑問：用斐林試劑檢測還原糖時一定需要加熱嗎？對此，筆者經過實驗探究與分析，試圖給出合理的可供參考的解釋。

2 實驗探究

2.1 斐林試劑檢測還原糖的實驗原理

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，它們的分子內都含有還原性基團（游離醛基或游離酮基）。斐林試劑由質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液和質量濃度為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，溶液的顏色變化過程為：淺藍色→棕色→磚紅色（沉淀）。水浴加熱則會促進上述反應的進行，縮短反應所需時間。水浴溫度為60℃時，反應完成約需2 min。

2.2 不加熱，還原糖與斐林試劑也能完成顯色反應

室溫條件下（即未經水浴加熱），還原糖與斐林試劑能否反應產生磚紅色沉淀？若能完成顯色反應，又需要多長時間？筆者設計了如下實驗進行探究。

實驗步驟（該實驗的環境溫度為24℃）：

（1） 向試管內注入2 mL梨汁。

（2） 向試管內注入1 mL斐林試劑，震蕩搖勻后插到試管架上。

（3） 適時震蕩試管中的溶液，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。

實驗結果：當環境溫度為24℃時，在梨汁中加入斐林試劑后，隨著反應時間的延長，溶液顏色為淺藍色→墨綠色→棕色→棕紅色→橙紅色→磚紅色。可見在室溫條件下，不經過水浴加熱，還原糖與斐林試劑也能發生反應，產生磚紅色沉淀。只是完成顯色反應所需時間延長，約需50 min后才能出現磚紅色沉淀。

2.3 不同溫度對還原糖與斐林試劑顯色反應的影響

前面探究了室溫條件下，完成顯色反應所需時間的長短。但其他溫度條件下，完成顯色反應需多長時間？筆者又設計了系列實驗，探究了不同溫度條件下完成顯色反應所需時間的長短。

實驗步驟：

（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磚紅色沉淀所需的反應時長。

實驗結果：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磚紅色沉淀所需時間縮短。

3 實驗結論

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

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

參考文獻：

[1] 普通高中課程標準實驗教科書·化學2[M].南京：江蘇教育出版社，2011：75。

[2] 王程杰.中學化學實驗研究[M].上海：華東師大出版社，2005.

[3] 左延柏.對糖類鑒定實驗中典型問題的分析和思考[J].中學生物教學，2014（8）：36-37.