舒端陽?。ń谊柸A僑高級中學 廣東揭陽 522000)
人教版高中生物學必修1第18頁介紹了對還原糖、脂肪和蛋白質這3種物質的鑒定方法,實驗分別選擇了榨好的蘋果汁或梨汁、花生子葉(筆者所在學校因考慮到制作花生子葉徒手切片的難度,直接選用了金龍魚大豆油)和稀釋的蛋清液作為材料,與斐林試劑、蘇丹Ⅲ染液和雙縮脲試劑反應,通過相應的顏色反應進行鑒別,即蘋果汁和斐林試劑水浴加熱出現(xiàn)磚紅色沉淀,大豆油在加入蘇丹Ⅲ后會變成橘黃色,而稀釋蛋清液在加入雙縮脲A液和B液后輕微震蕩則會呈現(xiàn)紫色。
以往講授該實驗都是教師在課堂上先將實驗原理、步驟和結果灌輸給學生,然后學生在實驗室根據(jù)課堂講解按部就班地驗證這三大類有機物的存在,結果往往學生一般不用一節(jié)課就可以完成這個實驗。通過對以往這種傳統(tǒng)實驗教學策略的反思,筆者發(fā)現(xiàn)這種教學模式有利于學生對實驗步驟和結論的掌握,在考試中能夠得高分,但不利于學生創(chuàng)新和探索能力的鍛煉,與新課程標準中對學生實驗動手技能的培養(yǎng)這一宗旨也不相符。其次筆者認為教材中所提供的實驗材料作為鑒定對象本身沒有問題,但是若不加以引導,會給學生造成認知誤區(qū):即梨汁中只有還原糖,花生種子里只有脂肪,蛋清只含有蛋白質。事實上教材所述生物體中都含有糖類、脂質、蛋白質、水和無機鹽等幾大類物質,本身在種類上沒有差異,只是數(shù)量上會存在很大差別,受到這一啟發(fā),筆者在生活中發(fā)現(xiàn)全脂奶粉中也含有一定量的脂肪,以及較多的蛋白質和乳糖(乳糖是一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖縮合的產(chǎn)物,本身也是還原糖),所以可否用全脂奶粉來替代上述各種材料探究其中的蛋白質、還原糖和脂肪的存在?
1.1實驗方案本實驗的操作步驟與教材大致相同,但是實驗所選用的全脂甜奶粉中蛋白質、脂肪和乳糖的含量分別為28%、21.5%和37%,為了避免出現(xiàn)在某個濃度下檢測還原糖的效果好,但不利于鑒定蛋白質和脂肪的現(xiàn)象,將奶粉溶液配制成濃度梯度為 5%、10%、15%、20%、25%、30%的6組溶液待用。
教師將學生分成7組,第1組利用5%的奶液分別鑒定還原糖、脂肪和蛋白質,第2~6組依次用濃度分別為 10%、15%、20%、25%、30%的等量溶液作為實驗材料,第7組用蒸餾水進行對照實驗。為了與以往傳統(tǒng)實驗結果進行對比,本實驗也對蘋果汁、食用油和蛋清液同時進行驗證,驗證組由教師本人操作。實驗分8組,分別選最成功的一組進行操作展示。
1.2實驗材料榨好的新鮮蘋果汁、金龍魚大豆油、稀釋的雞蛋清、蒸餾水、斐林試劑、蘇丹Ⅲ染液、雙縮脲試劑、試管、燒杯、鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、伊利全脂甜奶粉,并將奶粉配制成濃度為5%、10%、15%、20%、25%、30%的溶液待用。
1.3實驗步驟
1)奶粉中還原糖的鑒定。
取8支試管,分別向其中加入5 mL的蒸餾水、 蘋果汁、5%、10%、15%、20%、25%、30%的全脂奶粉溶液,按順序放入試管架上。向各試管中同時加入斐林試劑甲液和乙液各2.5 mL,搖勻。將試管放入60℃溫水中,水浴加熱10 min后觀察現(xiàn)象并記錄結果。
2)奶粉中脂肪的鑒定。
另取8支試管,分別向其中加入5 mL蒸餾水, 大豆油,5%、10%、15%、20%、25%、30%的全脂奶粉溶液,同時滴加蘇丹Ⅲ試劑5~6滴,搖勻后觀察現(xiàn)象。
3)奶粉中蛋白質的鑒定。
取8支潔凈試管,分別加入5 mL的蒸餾水,稀釋的蛋清,5%、10%、15%、20%、25%、30%的全脂奶粉溶液。向各試管中加入雙縮脲A液2 mL,搖勻。再向試管中滴加6~7滴B液后搖勻,觀察現(xiàn)象并記錄結果。
2.1還原糖的鑒定實驗準備過程中發(fā)現(xiàn)蘋果汁在剛榨好不久,其顏色就開始逐步變深,待到水浴實驗結束后,盛有蘋果汁的試管整個變成深褐色,所以磚紅色沉淀需要靠近并仔細觀察才能看到。這是因為蘋果等果實中存在多元酚和兒茶酚等物質,當蘋果果肉被榨汁機破碎后,酚氧化酶被釋放出來,將兒茶酚氧化成棕色的醌類化合物,并且放置越久顏色越深,因而在一定程度上影響了對磚紅色沉淀現(xiàn)象的觀察;而選用全脂奶粉則不會出現(xiàn)這樣的問題,因奶粉溶液呈白色,性質比較穩(wěn)定。奶粉中的乳糖經(jīng)水浴加熱后發(fā)現(xiàn)5%、10%、15%、20%濃度的樣品中效果不明顯,很可能是濃度較低、乳糖含量較少,而第5組和第6組學生選用的25%和30%的乳液還原糖含量稍高,現(xiàn)象比較顯著(圖1、圖 2、圖 7,本文附圖見封四)。因此建議以后的實驗教學中可采用奶粉作為還原糖鑒定的實驗材料,而且濃度在25%~30%為佳,而且速溶奶粉容易配制,比蘋果汁的榨取更加簡便。
2.2脂肪的鑒定結果觀察發(fā)現(xiàn)各濃度的牛奶在與蘇丹Ⅲ染液反應后的效果都不明顯,牛奶沒有呈現(xiàn)出橘黃色,而是粉紅色。究其原因可能是全脂奶粉中脂肪含量較少(100 g奶粉中只含有大約20 g脂肪),這樣原本紅色的蘇丹Ⅲ染液溶解在白色的牛奶中,被沖淡稀釋就呈現(xiàn)出粉紅色。相反大豆油中脂肪的含量較高,所以橘黃色很明顯(圖3、圖4)。
相比之下教材選用了花生作為材料,對其子葉進行徒手切片,然后用蘇丹Ⅲ染液進行染色后觀察脂肪粒的分布;筆者所在的學校曾經(jīng)也用這種方法進行實驗教學,可教師發(fā)現(xiàn)由于高中生初次接觸徒手切片,因此短時間內很難切出理想的切片,而且切片過程中很容易被刀片割傷手,加之染色后也很難將浮色徹底洗去,最后導致觀察效果不佳,所以目前我校師生都是選用蘇丹Ⅲ染液直接對大豆油加進行染色,輕微震蕩后就可以很快觀察到橘黃色出現(xiàn),效果明顯。因此筆者建議,如果實驗教學時間有限,可優(yōu)先選擇大豆油作為實驗材料,其操作過程比花生子葉切片簡單,如果使用濃度較高的牛奶,實驗現(xiàn)象也會比較明顯。
2.3蛋白質的鑒定向各組試管加入雙縮脲試劑后,發(fā)現(xiàn)蛋清液各濃度的牛奶都變成了紫色,尤其是第2組10%乳液的顯色效果在所有牛奶樣品中最為明顯(圖5、圖6),這說明全脂奶粉和蛋清一樣,都可以作為蛋白質鑒定的實驗材料。通過實驗發(fā)現(xiàn)并非牛奶濃度越高,雙縮脲反應現(xiàn)象就越明顯,其最適范圍初步探究為濃度在10%~15%時效果比較理想,具體更精確的濃度還需后續(xù)實驗進一步探究。
本實驗將學生分成多組,目的是讓更多學生得到探究和摸索的機會,但每組學生的操作可能會有誤差,所以指導教師要進行預實驗,做到心中有數(shù),從而更好地對學生的實驗結果進行分析指導;其次本實驗配制的牛奶溶液梯度有限,未能檢測35%、40%等濃度更高的樣品,今后實驗尚需完善和補充。本實驗給學生打開了進一步想象和探究的空間,使他們深入思考今后能否用這種方法測定不同品牌的奶粉中蛋白質、還原糖的含量?
本實驗說明全脂奶粉在濃度低于30%的情況下不適合脂肪的鑒定實驗,但可以作為還原糖和蛋白質這2種物質的鑒定材料。利用牛奶作為實驗材料不僅省去了蘋果榨汁的時間,避免了果汁被氧化顏色變深的困擾,也省去了逐個敲碎雞蛋并對蛋清進行稀釋處理的時間,奶粉可以做到即沖即溶,只要一次制備較多的牛奶溶液樣品就可以供多個實驗小組同時使用,因此可將實驗變得簡單便捷。