甘蔗含還原糖嗎

孫嘉圻 董笑之

本期點評專家

張永強? 中學高級教師，湖南省十佳科技教師?？破罩袊?021年十大科普人物獎獲得者，全國校園發(fā)明創(chuàng)意大賽、湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽、湖南省創(chuàng)新編程與智能設計大賽、湖南省科學調(diào)查體驗活動評審專家組成員。

在做《生物學》必修一“生物組織中還原糖的檢測”實驗時，我們常以梨勻漿為材料，而不以甘蔗、甜菜等為材料。對此，很多資料中的解釋是：甘蔗富含蔗糖，而蔗糖是非還原糖。

甘蔗那么甜，真的不含還原糖嗎？如果有，含量大概是多少？蔗糖是否因為還原糖含量過低而不被選為實驗材料？

我們在寧波市數(shù)字圖書館網(wǎng)站中以“甘蔗中的還原糖”為關(guān)鍵詞，查閱到王霞的《檢測蔗汁中的還原糖實驗研究》和張耀、劉云云、孫偉偉等的《以兩種甘蔗為代用材料來檢測還原糖的實驗》，兩者的研究都證明了甘蔗中含有還原糖。王霞還以CuSO4溶液用量200μL、蔗汁65μL時恰好完全反應來估算甘蔗汁中還原糖的含量。

結(jié)合校本課程《生物學實驗拓展》中所學的方法，能否利用光電比色法定量測定甘蔗汁中的還原糖含量呢？為此，我們開展了實驗探究。

一、甘蔗汁是否含還原糖的定性探究

（一）實驗原理

還原糖與斐林試劑在加熱條件下生成沉淀。生成沉淀的顏色取決于顆粒的大小，而顆粒的大小又與反應速度有關(guān)。

反應速度快時，生成的顆粒較小，沉淀呈黃綠色；反應速度慢時，生成的顆粒較大，呈磚紅色。用斐林試劑鑒定可溶性還原糖時，在沉淀析出的過程中，反應液的顏色經(jīng)歷了藍色、綠色、黃色、磚紅色的變化。反應較快時，可直接觀察到磚紅色沉淀。如果溶液中還原糖的含量較低，產(chǎn)生的沉淀較少，只會觀察到綠色、混濁的黃色或橙色沉淀等。

（二）實驗原料和試劑

廣東青皮甘蔗，葡萄糖溶液（質(zhì)量分數(shù)為1 mg/mL、10 mg/mL）、蔗糖溶液（質(zhì)量分數(shù)為1 mg/mL）、蒸餾水等試劑，榨汁機、燒杯、漏斗、玻璃棒、紗布、試管6支、試管架、10 mL量筒、滴管、水浴鍋（60 ℃）、計時器等器材。

將NaOH溶液（質(zhì)量分數(shù)為0.1 g/ mL）

與CuSO4溶液（質(zhì)量分數(shù)為0.05 g/mL）等體積混合，配成斐林試劑。

（三）實驗過程

1.制備甘蔗汁

將甘蔗切碎后放入榨汁機，用雙層紗布過濾甘蔗汁至小燒杯，然后進行5倍、10倍稀釋。

2.以葡萄糖和蔗糖為對照進行斐林試劑顏色反應

用葡萄糖溶液與蔗糖溶液為對照，分別取1 mL的甘蔗汁原液、稀釋5倍的甘蔗汁、稀釋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號試管中。往每支試管中倒入1 mL配置的斐林試劑后輕輕搖晃，并將所有試管同時放入60 ℃水浴鍋中加熱2分鐘。觀察實驗過程中的顏色變化并記錄。

1、3、5號試管出現(xiàn)磚紅色沉淀，2、4號試管出現(xiàn)棕紅色沉淀，6號試管無明顯變化。這表明，甘蔗汁中含還原糖。磚紅色沉淀的顏色深淺不一，是因為溶液中還原糖的含量不同。稀釋10倍的甘蔗汁與10 mg/mL葡萄糖溶液的顯色相近。

二、甘蔗汁中還原糖定量探究

（一）材料和試劑

以稀釋10倍的甘蔗汁為原材料進行實驗，利用光電比色法測OD值（吸光值），使用葡萄糖（質(zhì)量分數(shù)為1 mg/mL）、DNS試劑、蒸餾水等試劑，試管8支、試管架、滴管、玻璃棒、小燒杯、移液管、水浴鍋（90 ℃）、光電比色計、計時器等。

（二）測定并繪制葡萄糖標準曲線

以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光值為縱坐標，測定結(jié)果如圖3和表2。應用geogebra軟件繪制葡萄糖標準曲線如圖4。

（三）測定甘蔗汁的OD值，計算還原糖的含量

將10倍稀釋的甘蔗汁按上述表格中操作后進行1∶3稀釋，測出其吸光值為0.384。在標準曲線上查出相應的葡萄糖含量為1.01 mg，根據(jù)兩次稀釋的情況，進而可獲知甘蔗原汁中還原糖的質(zhì)量分數(shù)相當于40.4 mg/mL的葡萄糖溶液。

三、體會與反思

（一）總體來說，這次實驗比較順利，但也遇到了一些困難和問題。如使用移液器吸取液體因操作不當引起取樣體積偏大，經(jīng)過反復對照，終于找出了原因——吸溶液時不能將移液器按到底，而應慢慢松開操作按鈕。又如，在實驗過程中曾出現(xiàn)OD值數(shù)據(jù)爆表的情況，對此，我們展開了分析：爆表是由于一開始未選取合適濃度的甘蔗汁稀釋液，以致加入DNS試劑且加熱水后，顏色過深，超出儀器量程。為解決這個問題，我們將1 mL原爆表的溶液與3 mL蒸餾水混合進行稀釋后倒入比色皿，置于光電比色計中測量，得到了可用的數(shù)據(jù)。這些經(jīng)驗帶給我們的啟示是，預實驗能提高實驗效率。

（二）實驗結(jié)果表明，甘蔗汁中的還原糖含量較高，實驗現(xiàn)象十分明顯，所以，甘蔗是一種很好的檢測還原糖的實驗材料。但是，甘蔗一般在每年10月左右才開始大量上市，且需在實驗前研磨得到甘蔗汁，這與高一學習還原糖定性實驗的時間不一致。

（三）俗話說“甘蔗不能兩頭甜”，這次實驗我們選取的是一根產(chǎn)自廣東的青皮甘蔗的中段，榨汁后估算出其還原糖含量相當于40.4 mg/mL的葡萄糖溶液，屬個例研究。甘蔗中的還原糖含量會隨著品種、取材時間和取材部位的不同有所差異。（指導老師：邵江樵）

作者心聲

在做實驗時，我們面臨的一切都是未知的，需要科學假設，再膽大心細地嘗試。倘若在定性實驗中沒有看到明顯的現(xiàn)象，后續(xù)的定量實驗就很難進行。經(jīng)過一次次嘗試，我們最終找到了合適的溶液比例，得到了有效數(shù)據(jù)，印證了王霞、劉云云等人的結(jié)論，還用光電比色法獲得了還原糖的含量，這令我們很欣喜。這次的實驗探究也培養(yǎng)了我們敢于嘗試、不畏失敗的心理。

感謝邵老師對文獻檢索、方案制訂和論文撰寫的悉心指導以及實驗過程中的陪伴；感謝生物實驗室的俞佳老師提供的支持；感謝家長對我們開展本次探究活動的支持。

專家點評

作者結(jié)合校本課程《生物學實驗拓展》中所學的方法，探究了能否利用光電比色法定量測定甘蔗汁中的還原糖含量。

優(yōu)點在于：1.詳細介紹了實驗背景，讓讀者對作者所做的工作有基本的了解；2.在實驗準備上花了大量的時間與精力，提高了實驗的科學性，保證了實驗方案的客觀性、可行性；3.實驗過程科學連貫，對比效果顯著，實驗圖片清晰直觀地表現(xiàn)了實驗結(jié)果，提高了可讀性；4.利用專業(yè)軟件進行了科學分析，增強了實驗的可信度；5.實驗結(jié)果結(jié)合了實驗現(xiàn)象，現(xiàn)象與分析互相印證；6.反思了實驗過程中的不足，并能完善實驗步驟；7.敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，敢于質(zhì)疑，勇于探索，這種科學精神可嘉。

建議每個實驗都進行多次，實驗結(jié)果取平均值，使實驗結(jié)果更精準。