用斐林試劑檢測還原糖時為什么選擇60℃水浴加熱

徐樹文

(江蘇省揚州中學 225009) 張玉明 (江蘇省儀征中學 211900)

用斐林試劑檢測溶液中的還原糖是高中生物學中的經(jīng)典實驗。在教材提供的實驗方法中，要求60℃水浴加熱，這是最佳條件嗎？對此，本文經(jīng)過實驗探究與分析，試圖給出合理的、可供參考的解釋。

1 斐林試劑檢測還原糖的實驗原理

生物組織中常見的還原糖有葡萄糖、果糖和麥芽糖等，它們的分子內(nèi)都含有還原性基團(游離醛基或游離酮基)。斐林試劑由質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液和質(zhì)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(yīng)式如下:

CH2OH-(CHOH)4-CHO+2Cu(OH)2→CH2OH-(CHOH)4-COOH+Cu2O↓+2H2O

用斐林試劑檢測還原糖時，溶液的顏色變化過程為:淺藍色→棕色→磚紅色(沉淀)。

2 室溫下(24℃)還原糖與斐林試劑完成顯色反應(yīng)所需的時間

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

實驗步驟(說明：該實驗的環(huán)境溫度為24℃)：準備1支試管，①向試管內(nèi)注入2 mL梨汁；②向試管內(nèi)注入1 mL斐林試劑，震蕩搖勻后放置于試管架上，并記錄下此時溶液的顏色；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(jié)果見表1。

表1 室溫下還原糖與斐林試劑完成顯色反應(yīng)所需時間

從表1可以看到，當環(huán)境溫度為24℃時，在梨汁中加入斐林試劑后，隨著反應(yīng)時間的延長，溶液顏色逐漸由淺藍色→墨綠色→棕色→棕紅色→橙紅色→磚紅色。可見在室溫條件下，不經(jīng)過水浴加熱，還原糖與斐林試劑也能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生磚紅色沉淀。只是完成顯色反應(yīng)所需時間延長，約需50 min后才能出現(xiàn)磚紅色。

3 不同溫度對還原糖與斐林試劑顯色反應(yīng)的影響

在探究了室溫條件下完成顯色反應(yīng)所需時間后，筆者又設(shè)計了系列實驗，探究了不同溫度條件下完成顯色反應(yīng)所需時間的長短。

實驗步驟：①取6支試管編號為1～6號，分別加入2 mL梨汁；②在6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℃、100℃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。記錄每支試管中出現(xiàn)磚紅色所需的反應(yīng)時長(表2)。

表2 不同溫度條件下還原糖與斐林試劑完成顯色反應(yīng)所需時間

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(xiàn)磚紅色沉淀所需時間縮短。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(xiàn)象(24℃室溫時要等待50min左右)，而當溫度是100℃時，實驗現(xiàn)象在24 s內(nèi)很快出現(xiàn)。

4 結(jié)論

斐林試劑與還原糖反應(yīng)生成磚紅色的Cu2O沉淀在不加熱的條件(即室溫)下也能進行，加熱只是為了提高反應(yīng)的速率，使學生能夠在較短時間內(nèi)看到明顯的顏色變化。當溫度是60℃時，大約2 min即可看到明顯的現(xiàn)象，水溫與時長都較適宜，所以高中生物學教材建議，還原糖檢測實驗選擇在50℃～65℃溫水中加熱約2 min。從實驗安全和節(jié)約實驗成本考慮，也不宜使用高溫水浴。