用土豆淀粉探討糖類水解及水解程度

邵金華 何福林 黃國文

(湖南科技學院化學與生物工程學院 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教材(必修1)“細胞中的糖類和脂質”一節中的一個重點和難點，并且也是大學生物化學課“糖類”章節中的一個重要內容。大學實驗注重實驗設計、結果以及討論；中學實驗重點考察基礎知識以及基礎操作的掌握情況。實驗過程中，學生往往對糖類水解判斷的依據界限不能很好地區分，識記不深。本探究組結合大學和中學的實驗教材，在前人實驗的基礎上，把教材上的實驗材料改為生活中常見的土豆中提取的淀粉。針對如何正確判斷淀粉水解程度的依據，以及實驗現象分別進行了實驗設計。

通過對本實驗的研究，可幫助學生更好地認識糖類的組成和性質特點，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，以及它們之間的相互轉變；同時，可使學生進一步體驗對化學物質研究的過程，掌握基本的實驗操作方法，提高其思維和動手能力。

1 實驗原理和方法

1.1 實驗原理 淀粉不溶或難溶于水，土豆中的淀粉具備淀粉性質，土豆與水混合成淀粉漿，將其靜置沉淀，土豆淀粉就會從淀粉漿中析出，本實驗用這個原理來制備土豆淀粉。吸附在淀粉上的碘，會形成絡合物，絡合物能夠比較均勻地吸收除了藍光以外的其他可見光，從而使淀粉溶液呈現出藍色；由于絡合物不穩定，容易被外界的化學和物理因素影響，使其褪去藍色。淀粉在酸加熱條件下被水解，其會被水解成較小分子量的糖，最終水解為葡萄糖。葡萄糖不會與碘作用，溶液不變色，此時會出現單糖的還原性，能發生銀鏡反應。

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 實驗方法 將學生分成4個大組，每大組有5個小組，每小組2位學生。在課前進行任務布置，每大組設計自己的實驗，確定自己的實驗步驟。結果各大組確定了下面的實驗步驟進行實驗。

第1個大組設計方案：將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計10 mL，將其放入小燒杯內，向小燒杯內加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網上小火加熱；沸騰后每隔2 min取出反應液2滴置于白瓷板上再滴入碘液，直至沒有顏色變化后，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，觀察反應現象。

第2個大組設計方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計10 mL，將其放入小燒杯之內，向小燒杯內加入20%的硫酸溶液1 mL，放在石棉網上小火進行加熱；沸騰后停止加熱，用10%氫氧化鈉溶液進行中和，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個大組設計方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計10 mL，將其放入小燒杯內，向小燒杯內加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網上小火加熱；煮沸后，停止加熱并冷卻至室溫，向燒杯內加入新配制的Cu(OH)2溶液，并觀察顏色的變化。

第4個大組設計方案： 將制備的土豆淀粉配置成0.5%溶液共計10 mL，將其放入小燒杯內，向小燒杯內加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉網上小火加熱；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，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，觀察反應現象。

2 實驗結果和分析

4大組實驗現象和結論見表1。

表1 各大組實驗現象和結論

第1組的結論是正確的，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)存在下也會呈藍色；第3大組結論不正確，如果淀粉水解，則生成葡萄糖，但水解液產物不用NaOH溶液中和，并且添加的Cu(OH)2溶解在硫酸中，導致不能氧化葡萄糖，沒有生成磚紅色沉淀，但此時存在淀粉部分水解；第4組結論正確，水解后取水解液2滴向其中加入碘液后溶液變藍，說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，說明淀粉被酸催化后有葡萄糖生成，進一步說明淀粉是部分發生水解；最后直接向水解液中加入了銀氨溶液，有銀鏡現象，說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

淀粉提取時溫度不能超過50℃，否則會增加溶解度而影響淀粉產量。本實驗用高速離心法取代了靜止沉淀制備淀粉，避免了淀粉浪費。濃硫酸加熱的時候不能對著自己或旁人，以免造成傷害，取用的時候必須小心。本實驗要求學生不僅要掌握生化實驗的基本操作，還要結合知識和實驗技能，分析和評價實驗得到的現象，以得出正確的結論。

淀粉是否水解的關鍵是測試葡萄糖是否產生[1]；淀粉部分水解的關鍵是通過實驗證明葡萄糖的形成，并通過實驗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；在堿性環境當中(必須用過量的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明水解產物葡萄糖存在。

在本次實驗中，學生對自己的實驗方案進行了驗證，經過和各組同學以及教師的討論，會發現自己的不足。可加深對糖類以及糖類水解過程的認識，教學效果會得到較大的提升。