西瓜中还原糖检测及含量的估测

汪兴泽 华 溢

（1 泰兴市教师发展中心 江苏泰兴 225400 2 泰兴市第一高级中学 江苏泰兴 225400）

“检测生物组织中的还原糖”是高中生物学必修1 第2 章第1 节的第 1 个实验。教材建议选择含糖量高、颜色为无色或近于无色的植物组织，以苹果、梨最好［1］。在一些试题及实际操作中，部分一线教师认为西瓜含有色素，对于鉴定时颜色变化起着掩盖的作用，不能用于作为可溶性还原糖的鉴定材料。实际实验中，一个普遍的现象是：无论苹果还是梨，榨出汁后不久便由近于无色渐变为棕色，且随放置时间的延长而加深。这是因为苹果和梨果实中含有儿茶酚等物质，破碎后的细胞释放的酚氧化酶将儿茶酚氧化成棕色的醌类化合物。严格地讲，这些棕色的化合物也会在一定程度上干扰实验［2］。

闫计春［3］通过相关实验证明西瓜匀浆、西红柿等有色材料与斐林试剂混合并水浴加热后都出现明显的红色沉淀，但实验并未排除瓜汁中有色物质对实验的干扰。仔细观察发现西瓜靠近瓜皮一侧汁液基本无色，红（或黄）色瓜瓤汁久置后有不明显的分层，上面的溶液相对较清。能否过滤到无色的瓜瓤汁？ 或用瓜皮汁做实验，以排除干扰？

1 材料和方法

1.1 材料及器具 东台西瓜8424、电子天平、天平、水果刀、研钵、试管、试管架、水浴锅、烧杯、三脚架、漏斗、滤纸、微量移液器。

1.2 方法 用电子天平称取3.91 g 分析纯CuSO4·5H2O，用 50 mL 容量瓶稀释，精确配制 0.05 g／mL的CuSO4溶液 （斐林试剂甲液 ）；用天平称取NaOH固体20 g，用烧杯稀释至 200 mL，粗略配制0.1 g／mL 的 NaOH 溶液（斐林试剂乙液）。

切开西瓜，分离瓜瓤和瓜皮，取近于白色的瓜皮适量，放入研钵中（不加水），以按压为主挤出汁液，静置片刻，将近于无色的瓜皮汁倒入小烧杯；取瓜瓤适量，同样方法可制得红色的瓜瓤汁。用滤纸过滤瓜瓤汁，可见无色的液体缓慢流下（提示瓜瓤中红色色素是非水溶性物质），用小烧杯收集。注意留少许红色瓜瓤汁不过滤。

2 2 种瓜瓤汁的比较试验

2.1 方法与步骤 依据教材提供的试剂用量，分别用红色瓜瓤汁和过滤后的无色瓜瓤汁做“检测生物组织中的还原糖”实验。①取2 支试管编号，依次分别加入0.5 mL 的斐林试剂甲液、0.5 mL的斐林试剂乙液，震荡摇匀。②向2 支试管内分别加入2 种瓜瓤汁各2 mL，再次震荡。仔细观察：加红色瓜瓤汁的试管中蓝色完全覆盖了红色，2 支试管皆呈蓝色，无明显的区别。③将试管放入60℃水浴锅内加热，观察颜色变化。

2.2 实验结果的观察与分析 仔细观察发现：2支试管中混合液的颜色变化较快，皆由蓝色向橙黄色转变，反应过程和结果并无明显的区别。实验表明瓜瓤汁中的红色素对“检测生物组织中的还原糖”实验干扰不明显。

3 西瓜汁中还原糖大致含量的估测

依据《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》“生物科学的研究经历了从现象到本质、从定性到定量的发展过程”；“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应给学生提供机会学习生物学中的测定方法，实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等”［4］。参照周明龙《“还原糖的检测”中 2 个常见问题的探讨》一文［5］，斐林试剂的配制采用向 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，本文为更精确，采用微量移液器滴加）。

葡萄糖在稀酸中相当稳定，但在碱性溶液中能发生多种反应，尤其在强碱溶液中会发生降解、分子内的氧化还原反应及复杂的羟醛缩合反应［6-7］。根据反应式：C6H12O6（葡萄糖）+2Cu（OH）2（葡萄糖酸）+Cu2O↓+2H2O 计算。0.05 g／mL CuSO4的摩尔浓度大约为0.312 mol／L。如果 CuSO4溶液的用量为200 μL 时，葡萄糖溶液用 50 μL 时恰好完全反应。则可判断葡萄糖溶液的摩尔浓度大约是0.624 mol／L，换算成质量浓度约为 0.112 g／mL。

3.1 方法与步骤 ①取6 支洁净的试管并编号。②先分别向各个试管中加入2 mL 斐林试剂甲液，再小心滴加 200 μL 斐林试剂乙液，震荡摇匀。③按表1 所示向各个试管中小心滴加西瓜汁。④将6 支试管振荡摇匀后，同时放到60℃水浴锅中加热。

表1 试管编号

3.2 实验结果的观察与分析 仔细观察发现：反应过程中b1、b2 号试管中的混合液颜色变化不明显，其中b2 号试管依稀可见浅蓝色向蓝黑色转变；a1、b3 号试管反应稍慢些，但明显可见蓝色絮状物渐变为鲜红色；a2、a3 号试管中的混合液颜色变化相对快些，反应结束后a2 号试管混合液相对鲜红，a3 号试管混合液稍显橙黄色。待加热结束后静置一段时间，继续观察。记录结果见表2。

表2 反应结束后静置一段时间的结果记录

从表2 可看出，当斐林试剂乙液的用量为200 μL 时，接近恰好完全反应的试管是b3 号，意味着所用瓜皮汁中的还原糖，折算成葡萄糖时含量接近0.034 g/mL。根据上表中的描述可判断：瓜瓤汁的用量为 50 μL 时相对少了些，100 μL 时又相对多些，意味着折算成葡萄糖后含量在0.056～0.112 g／mL 之间。尝试微调 CuSO4与瓜瓤汁的用量，发现 CuSO4使用 150 μL 时，瓜瓤汁使用 50 μL，接近恰好完全反应，意味着折算成葡萄糖后含量在0.084 g／mL 左右。由于西瓜汁中不仅含有葡萄糖，且强碱性条件会引起糖碳架结构的断裂和分解，不能给出定量的醛糖酸产物［7］，所以上述糖的含量仅是估算而已。

4 小结与感悟

实际操作中，若不用微量移液器，可指导学生将每滴溶液的体积估算成50 μL，然后再设定量变做实验。用红色瓜瓤汁代替无色瓜瓤汁重复上述实验，结果发现，与对应用量的试管在反应前、后的颜色变化并无明显的差别。实验表明，依据西瓜含有色素就断然认为不能用于作为可溶性还原的鉴定材料是不正确的。但从严格意义上讲，使用过滤后无色的瓜瓤汁做该实验更有说服力。

用西瓜作“还原糖的检测”的实验材料，并对其中还原糖的含量进行估测，笔者认为实验的微型化、定量化、生活化，与中学生物学实验的开设要求相符合，能充分体现新课程标准的指导思想，具有以下几点意义：①西瓜中汁液极为丰富，制取瓜汁时材料易取，步骤简化（不需要磨浆机）易获得。②过滤后的瓜瓤汁无色透明，相对于苹果汁、梨汁而言久置后不变色，能排除有色物质对实验的干扰。从这个意义上讲，西瓜不失为做该实验的好材料。③CuSO4用量很少（可避免用量相对多时蓝色絮状物易粘连在试管上），瓜汁用量也很少，甚至废弃料瓜皮也可用，节约了药品，实验效果好。总而言之，基于质疑、探究和实事求是的科学精神，该实验有利于提高学生的观察、提问、实验设计、数据分析、交流和讨论的能力，促进学生科学探究能力这一关键能力的提升。

当然，由于不同版本的教材或教参对斐林试剂的配制方法、用量及组织样液用量的说明不尽相同，所选材料等的不同都可能导致实验结果存在差异。因此，教师有必要做预实验，以探求最佳的实验效果。