西瓜中還原糖檢測及含量的估測

汪興澤 華 溢

（1 泰興市教師發展中心 江蘇泰興 225400 2 泰興市第一高級中學 江蘇泰興 225400）

“檢測生物組織中的還原糖”是高中生物學必修1 第2 章第1 節的第 1 個實驗。教材建議選擇含糖量高、顏色為無色或近于無色的植物組織，以蘋果、梨最好［1］。在一些試題及實際操作中，部分一線教師認為西瓜含有色素，對于鑒定時顏色變化起著掩蓋的作用，不能用于作為可溶性還原糖的鑒定材料。實際實驗中，一個普遍的現象是：無論蘋果還是梨，榨出汁后不久便由近于無色漸變為棕色，且隨放置時間的延長而加深。這是因為蘋果和梨果實中含有兒茶酚等物質，破碎后的細胞釋放的酚氧化酶將兒茶酚氧化成棕色的醌類化合物。嚴格地講，這些棕色的化合物也會在一定程度上干擾實驗［2］。

閆計春［3］通過相關實驗證明西瓜勻漿、西紅柿等有色材料與斐林試劑混合并水浴加熱后都出現明顯的紅色沉淀，但實驗并未排除瓜汁中有色物質對實驗的干擾。仔細觀察發現西瓜靠近瓜皮一側汁液基本無色，紅（或黃）色瓜瓤汁久置后有不明顯的分層，上面的溶液相對較清。能否過濾到無色的瓜瓤汁？ 或用瓜皮汁做實驗，以排除干擾？

1 材料和方法

1.1 材料及器具 東臺西瓜8424、電子天平、天平、水果刀、研缽、試管、試管架、水浴鍋、燒杯、三腳架、漏斗、濾紙、微量移液器。

1.2 方法 用電子天平稱取3.91 g 分析純CuSO4·5H2O，用 50 mL 容量瓶稀釋，精確配制 0.05 g／mL的CuSO4溶液 （斐林試劑甲液 ）；用天平稱取NaOH固體20 g，用燒杯稀釋至 200 mL，粗略配制0.1 g／mL 的 NaOH 溶液（斐林試劑乙液）。

切開西瓜，分離瓜瓤和瓜皮，取近于白色的瓜皮適量，放入研缽中（不加水），以按壓為主擠出汁液，靜置片刻，將近于無色的瓜皮汁倒入小燒杯；取瓜瓤適量，同樣方法可制得紅色的瓜瓤汁。用濾紙過濾瓜瓤汁，可見無色的液體緩慢流下（提示瓜瓤中紅色色素是非水溶性物質），用小燒杯收集。注意留少許紅色瓜瓤汁不過濾。

2 2 種瓜瓤汁的比較試驗

2.1 方法與步驟 依據教材提供的試劑用量，分別用紅色瓜瓤汁和過濾后的無色瓜瓤汁做“檢測生物組織中的還原糖”實驗。①取2 支試管編號，依次分別加入0.5 mL 的斐林試劑甲液、0.5 mL的斐林試劑乙液，震蕩搖勻。②向2 支試管內分別加入2 種瓜瓤汁各2 mL，再次震蕩。仔細觀察：加紅色瓜瓤汁的試管中藍色完全覆蓋了紅色，2 支試管皆呈藍色，無明顯的區別。③將試管放入60℃水浴鍋內加熱，觀察顏色變化。

2.2 實驗結果的觀察與分析 仔細觀察發現：2支試管中混合液的顏色變化較快，皆由藍色向橙黃色轉變，反應過程和結果并無明顯的區別。實驗表明瓜瓤汁中的紅色素對“檢測生物組織中的還原糖”實驗干擾不明顯。

3 西瓜汁中還原糖大致含量的估測

依據《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》“生物科學的研究經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程”；“在重視定性實驗的同時，也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。教師應給學生提供機會學習生物學中的測定方法，實事求是地記錄、整理和分析實驗數據、定量表述實驗結果等”［4］。參照周明龍《“還原糖的檢測”中 2 個常見問題的探討》一文［5］，斐林試劑的配制采用向 2 mL 的 0.1 g／mL NaOH 中滴加 200 μL 0.05 g／mL 的 CuSO4（原文是滴 4 滴，本文為更精確，采用微量移液器滴加）。

葡萄糖在稀酸中相當穩定，但在堿性溶液中能發生多種反應，尤其在強堿溶液中會發生降解、分子內的氧化還原反應及復雜的羥醛縮合反應［6-7］。根據反應式：C6H12O6（葡萄糖）+2Cu（OH）2（葡萄糖酸）+Cu2O↓+2H2O 計算。0.05 g／mL CuSO4的摩爾濃度大約為0.312 mol／L。如果 CuSO4溶液的用量為200 μL 時，葡萄糖溶液用 50 μL 時恰好完全反應。則可判斷葡萄糖溶液的摩爾濃度大約是0.624 mol／L，換算成質量濃度約為 0.112 g／mL。

3.1 方法與步驟 ①取6 支潔凈的試管并編號。②先分別向各個試管中加入2 mL 斐林試劑甲液，再小心滴加 200 μL 斐林試劑乙液，震蕩搖勻。③按表1 所示向各個試管中小心滴加西瓜汁。④將6 支試管振蕩搖勻后，同時放到60℃水浴鍋中加熱。

表1 試管編號

3.2 實驗結果的觀察與分析 仔細觀察發現：反應過程中b1、b2 號試管中的混合液顏色變化不明顯，其中b2 號試管依稀可見淺藍色向藍黑色轉變；a1、b3 號試管反應稍慢些，但明顯可見藍色絮狀物漸變為鮮紅色；a2、a3 號試管中的混合液顏色變化相對快些，反應結束后a2 號試管混合液相對鮮紅，a3 號試管混合液稍顯橙黃色。待加熱結束后靜置一段時間，繼續觀察。記錄結果見表2。

表2 反應結束后靜置一段時間的結果記錄

從表2 可看出，當斐林試劑乙液的用量為200 μL 時，接近恰好完全反應的試管是b3 號，意味著所用瓜皮汁中的還原糖，折算成葡萄糖時含量接近0.034 g/mL。根據上表中的描述可判斷：瓜瓤汁的用量為 50 μL 時相對少了些，100 μL 時又相對多些，意味著折算成葡萄糖后含量在0.056～0.112 g／mL 之間。嘗試微調 CuSO4與瓜瓤汁的用量，發現 CuSO4使用 150 μL 時，瓜瓤汁使用 50 μL，接近恰好完全反應，意味著折算成葡萄糖后含量在0.084 g／mL 左右。由于西瓜汁中不僅含有葡萄糖，且強堿性條件會引起糖碳架結構的斷裂和分解，不能給出定量的醛糖酸產物［7］，所以上述糖的含量僅是估算而已。

4 小結與感悟

實際操作中，若不用微量移液器，可指導學生將每滴溶液的體積估算成50 μL，然后再設定量變做實驗。用紅色瓜瓤汁代替無色瓜瓤汁重復上述實驗，結果發現，與對應用量的試管在反應前、后的顏色變化并無明顯的差別。實驗表明，依據西瓜含有色素就斷然認為不能用于作為可溶性還原的鑒定材料是不正確的。但從嚴格意義上講，使用過濾后無色的瓜瓤汁做該實驗更有說服力。

用西瓜作“還原糖的檢測”的實驗材料，并對其中還原糖的含量進行估測，筆者認為實驗的微型化、定量化、生活化，與中學生物學實驗的開設要求相符合，能充分體現新課程標準的指導思想，具有以下幾點意義：①西瓜中汁液極為豐富，制取瓜汁時材料易取，步驟簡化（不需要磨漿機）易獲得。②過濾后的瓜瓤汁無色透明，相對于蘋果汁、梨汁而言久置后不變色，能排除有色物質對實驗的干擾。從這個意義上講，西瓜不失為做該實驗的好材料。③CuSO4用量很少（可避免用量相對多時藍色絮狀物易粘連在試管上），瓜汁用量也很少，甚至廢棄料瓜皮也可用，節約了藥品，實驗效果好。總而言之，基于質疑、探究和實事求是的科學精神，該實驗有利于提高學生的觀察、提問、實驗設計、數據分析、交流和討論的能力，促進學生科學探究能力這一關鍵能力的提升。

當然，由于不同版本的教材或教參對斐林試劑的配制方法、用量及組織樣液用量的說明不盡相同，所選材料等的不同都可能導致實驗結果存在差異。因此，教師有必要做預實驗，以探求最佳的實驗效果。