用土豆淀粉探讨糖类水解及水解程度

邵金华 何福林 黄国文

(湖南科技学院化学与生物工程学院 永州 425100)

“糖类水解以及水解程度的判断”是人教版高中生物学教材(必修1)“细胞中的糖类和脂质”一节中的一个重点和难点，并且也是大学生物化学课“糖类”章节中的一个重要内容。大学实验注重实验设计、结果以及讨论；中学实验重点考察基础知识以及基础操作的掌握情况。实验过程中，学生往往对糖类水解判断的依据界限不能很好地区分，识记不深。本探究组结合大学和中学的实验教材，在前人实验的基础上，把教材上的实验材料改为生活中常见的土豆中提取的淀粉。针对如何正确判断淀粉水解程度的依据，以及实验现象分别进行了实验设计。

通过对本实验的研究，可帮助学生更好地认识糖类的组成和性质特点，掌握糖类重要的代谢物葡萄糖、蔗糖和淀粉的组成和重要的性质，以及它们之间的相互转变；同时，可使学生进一步体验对化学物质研究的过程，掌握基本的实验操作方法，提高其思维和动手能力。

1 实验原理和方法

1.1 实验原理 淀粉不溶或难溶于水，土豆中的淀粉具备淀粉性质，土豆与水混合成淀粉浆，将其静置沉淀，土豆淀粉就会从淀粉浆中析出，本实验用这个原理来制备土豆淀粉。吸附在淀粉上的碘，会形成络合物，络合物能够比较均匀地吸收除了蓝光以外的其他可见光，从而使淀粉溶液呈现出蓝色；由于络合物不稳定，容易被外界的化学和物理因素影响，使其褪去蓝色。淀粉在酸加热条件下被水解，其会被水解成较小分子量的糖，最终水解为葡萄糖。葡萄糖不会与碘作用，溶液不变色，此时会出现单糖的还原性，能发生银镜反应。

1.2 材料和试剂 土豆，纱布，研钵，布氏漏斗，表面皿，试管，量筒，电炉，烧杯，试管架；10%氢氧化钠，20%硫酸，Cu(OH)2溶液，银氨溶液等。

1.3 实验方法 将学生分成4个大组，每大组有5个小组，每小组2位学生。在课前进行任务布置，每大组设计自己的实验，确定自己的实验步骤。结果各大组确定了下面的实验步骤进行实验。

第1个大组设计方案：将制备的土豆淀粉配置成0.5%溶液共计10 mL，将其放入小烧杯内，向小烧杯内加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉网上小火加热；沸腾后每隔2 min取出反应液2滴置于白瓷板上再滴入碘液，直至没有颜色变化后，用10%氢氧化钠溶液中和，使溶液呈碱性，向其中滴入银氨溶液，观察反应现象。

第2个大组设计方案： 将制备的土豆淀粉配置成0.5%溶液共计10 mL，将其放入小烧杯之内，向小烧杯内加入20%的硫酸溶液1 mL，放在石棉网上小火进行加热；沸腾后停止加热，用10%氢氧化钠溶液进行中和，从其中取出2滴置于白瓷板上滴加碘液，观察颜色的变化。

第3个大组设计方案： 将制备的土豆淀粉配置成0.5%溶液共计10 mL，将其放入小烧杯内，向小烧杯内加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉网上小火加热；煮沸后，停止加热并冷却至室温，向烧杯内加入新配制的Cu(OH)2溶液，并观察颜色的变化。

第4个大组设计方案： 将制备的土豆淀粉配置成0.5%溶液共计10 mL，将其放入小烧杯内，向小烧杯内加入20%硫酸溶液1 mL，放在石棉网上小火加热；沸腾后停止加热，用10%氢氧化钠溶液中和，从其中取出2滴置于白瓷板上滴入碘液后变蓝，又从其中取出2滴置于白瓷板上滴入新配置的Cu(OH)2溶液后有砖红色沉淀析出，然后向其中加入银氨溶液，观察反应现象。

2 实验结果和分析

4大组实验现象和结论见表1。

表1 各大组实验现象和结论

第1组的结论是正确的，在淀粉溶液中加入稀硫酸并加热使其水解，用碘液检验淀粉不存在后，用NaOH溶液中和硫酸使溶液呈碱性，然后加入银镜溶液鉴别；第2大组结论不正确，如果淀粉仅部分水解，则淀粉未水解的部分在碘(I2)存在下也会呈蓝色；第3大组结论不正确，如果淀粉水解，则生成葡萄糖，但水解液产物不用NaOH溶液中和，并且添加的Cu(OH)2溶解在硫酸中，导致不能氧化葡萄糖，没有生成砖红色沉淀，但此时存在淀粉部分水解；第4组结论正确，水解后取水解液2滴向其中加入碘液后溶液变蓝，说明淀粉可能未被水解，也可能是淀粉部分水解；接着从水解液中取出2滴，向其中加入新配置的Cu(OH)2溶液，有砖红色沉淀生成，说明淀粉被酸催化后有葡萄糖生成，进一步说明淀粉是部分发生水解；最后直接向水解液中加入了银氨溶液，有银镜现象，说明淀粉水解后有葡萄糖生成，最终确定淀粉部分水解。

3 讨论

淀粉提取时温度不能超过50℃，否则会增加溶解度而影响淀粉产量。本实验用高速离心法取代了静止沉淀制备淀粉，避免了淀粉浪费。浓硫酸加热的时候不能对着自己或旁人，以免造成伤害，取用的时候必须小心。本实验要求学生不仅要掌握生化实验的基本操作，还要结合知识和实验技能，分析和评价实验得到的现象，以得出正确的结论。

淀粉是否水解的关键是测试葡萄糖是否产生[1]；淀粉部分水解的关键是通过实验证明葡萄糖的形成，并通过实验证明未水解淀粉的存在[2]；淀粉已不存在是证明淀粉水解的关键。在加热的条件之下向淀粉溶液中加入稀硫酸是淀粉水解的条件；在碱性环境当中(必须用过量的NaOH溶液中和硫酸)，用新制Cu(OH)2悬浊液或者用银氨溶液都能说明水解产物葡萄糖存在。

在本次实验中，学生对自己的实验方案进行了验证，经过和各组同学以及教师的讨论，会发现自己的不足。可加深对糖类以及糖类水解过程的认识，教学效果会得到较大的提升。