甘蔗含还原糖吗

孙嘉圻 董笑之

本期点评专家

张永强  中学高级教师，湖南省十佳科技教师。科普中国2021年十大科普人物奖获得者，全国校园发明创意大赛、湖南省青少年科技创新大赛、湖南省创新编程与智能设计大赛、湖南省科学调查体验活动评审专家组成员。

在做《生物学》必修一“生物组织中还原糖的检测”实验时，我们常以梨匀浆为材料，而不以甘蔗、甜菜等为材料。对此，很多资料中的解释是：甘蔗富含蔗糖，而蔗糖是非还原糖。

甘蔗那么甜，真的不含还原糖吗？如果有，含量大概是多少？蔗糖是否因为还原糖含量过低而不被选为实验材料？

我们在宁波市数字图书馆网站中以“甘蔗中的还原糖”为关键词，查阅到王霞的《检测蔗汁中的还原糖实验研究》和张耀、刘云云、孙伟伟等的《以两种甘蔗为代用材料来检测还原糖的实验》，两者的研究都证明了甘蔗中含有还原糖。王霞还以CuSO4溶液用量200μL、蔗汁65μL时恰好完全反应来估算甘蔗汁中还原糖的含量。

结合校本课程《生物学实验拓展》中所学的方法，能否利用光电比色法定量测定甘蔗汁中的还原糖含量呢？为此，我们开展了实验探究。

一、甘蔗汁是否含还原糖的定性探究

（一）实验原理

还原糖与斐林试剂在加热条件下生成沉淀。生成沉淀的颜色取决于颗粒的大小，而颗粒的大小又与反应速度有关。

反应速度快时，生成的颗粒较小，沉淀呈黄绿色；反应速度慢时，生成的颗粒较大，呈砖红色。用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，在沉淀析出的过程中，反应液的颜色经历了蓝色、绿色、黄色、砖红色的变化。反应较快时，可直接观察到砖红色沉淀。如果溶液中还原糖的含量较低，产生的沉淀较少，只会观察到绿色、混浊的黄色或橙色沉淀等。

（二）实验原料和试剂

广东青皮甘蔗，葡萄糖溶液（质量分数为1 mg/mL、10 mg/mL）、蔗糖溶液（质量分数为1 mg/mL）、蒸馏水等试剂，榨汁机、烧杯、漏斗、玻璃棒、纱布、试管6支、试管架、10 mL量筒、滴管、水浴锅（60 ℃）、计时器等器材。

将NaOH溶液（质量分数为0.1 g/ mL）

与CuSO4溶液（质量分数为0.05 g/mL）等体积混合，配成斐林试剂。

（三）实验过程

1.制备甘蔗汁

将甘蔗切碎后放入榨汁机，用双层纱布过滤甘蔗汁至小烧杯，然后进行5倍、10倍稀释。

2.以葡萄糖和蔗糖为对照进行斐林试剂颜色反应

用葡萄糖溶液与蔗糖溶液为对照，分别取1 mL的甘蔗汁原液、稀释5倍的甘蔗汁、稀释10倍的甘蔗汁、1 mg/mL葡萄糖溶液、10 mg/mL葡萄糖溶液、1 mg/mL蔗糖溶液于1—6号试管中。往每支试管中倒入1 mL配置的斐林试剂后轻轻摇晃，并将所有试管同时放入60 ℃水浴锅中加热2分钟。观察实验过程中的颜色变化并记录。

1、3、5号试管出现砖红色沉淀，2、4号试管出现棕红色沉淀，6号试管无明显变化。这表明，甘蔗汁中含还原糖。砖红色沉淀的颜色深浅不一，是因为溶液中还原糖的含量不同。稀释10倍的甘蔗汁与10 mg/mL葡萄糖溶液的显色相近。

二、甘蔗汁中还原糖定量探究

（一）材料和试剂

以稀释10倍的甘蔗汁为原材料进行实验，利用光电比色法测OD值（吸光值），使用葡萄糖（质量分数为1 mg/mL）、DNS试剂、蒸馏水等试剂，试管8支、试管架、滴管、玻璃棒、小烧杯、移液管、水浴锅（90 ℃）、光电比色计、计时器等。

（二）测定并绘制葡萄糖标准曲线

以葡萄糖浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，测定结果如图3和表2。应用geogebra软件绘制葡萄糖标准曲线如图4。

（三）测定甘蔗汁的OD值，计算还原糖的含量

将10倍稀释的甘蔗汁按上述表格中操作后进行1∶3稀释，测出其吸光值为0.384。在标准曲线上查出相应的葡萄糖含量为1.01 mg，根据两次稀释的情况，进而可获知甘蔗原汁中还原糖的质量分数相当于40.4 mg/mL的葡萄糖溶液。

三、体会与反思

（一）总体来说，这次实验比较顺利，但也遇到了一些困难和问题。如使用移液器吸取液体因操作不当引起取样体积偏大，经过反复对照，终于找出了原因——吸溶液时不能将移液器按到底，而应慢慢松开操作按钮。又如，在实验过程中曾出现OD值数据爆表的情况，对此，我们展开了分析：爆表是由于一开始未选取合适浓度的甘蔗汁稀释液，以致加入DNS试剂且加热水后，颜色过深，超出仪器量程。为解决这个问题，我们将1 mL原爆表的溶液与3 mL蒸馏水混合进行稀释后倒入比色皿，置于光电比色计中测量，得到了可用的数据。这些经验带给我们的启示是，预实验能提高实验效率。

（二）实验结果表明，甘蔗汁中的还原糖含量较高，实验现象十分明显，所以，甘蔗是一种很好的检测还原糖的实验材料。但是，甘蔗一般在每年10月左右才开始大量上市，且需在实验前研磨得到甘蔗汁，这与高一学习还原糖定性实验的时间不一致。

（三）俗话说“甘蔗不能两头甜”，这次实验我们选取的是一根产自广东的青皮甘蔗的中段，榨汁后估算出其还原糖含量相当于40.4 mg/mL的葡萄糖溶液，属个例研究。甘蔗中的还原糖含量会随着品种、取材时间和取材部位的不同有所差异。（指导老师：邵江樵）

作者心声

在做实验时，我们面临的一切都是未知的，需要科学假设，再胆大心细地尝试。倘若在定性实验中没有看到明显的现象，后续的定量实验就很难进行。经过一次次尝试，我们最终找到了合适的溶液比例，得到了有效数据，印证了王霞、刘云云等人的结论，还用光电比色法获得了还原糖的含量，这令我们很欣喜。这次的实验探究也培养了我们敢于尝试、不畏失败的心理。

感谢邵老师对文献检索、方案制订和论文撰写的悉心指导以及实验过程中的陪伴；感谢生物实验室的俞佳老师提供的支持；感谢家长对我们开展本次探究活动的支持。

专家点评

作者结合校本课程《生物学实验拓展》中所学的方法，探究了能否利用光电比色法定量测定甘蔗汁中的还原糖含量。

优点在于：1.详细介绍了实验背景，让读者对作者所做的工作有基本的了解；2.在实验准备上花了大量的时间与精力，提高了实验的科学性，保证了實验方案的客观性、可行性；3.实验过程科学连贯，对比效果显著，实验图片清晰直观地表现了实验结果，提高了可读性；4.利用专业软件进行了科学分析，增强了实验的可信度；5.实验结果结合了实验现象，现象与分析互相印证；6.反思了实验过程中的不足，并能完善实验步骤；7.敢于挑战权威，敢于质疑，勇于探索，这种科学精神可嘉。

建议每个实验都进行多次，实验结果取平均值，使实验结果更精准。