摘要：指導學生做「還原糖的檢測」實驗時遇到一些問題。筆者嘗試結合初中「葡萄糖的檢驗」方法做「還原糖的檢測」實驗，發現一些有趣的、值得探究的問題。
關鍵詞：葡萄糖、梨汁、鮮紅色、褐色
1實驗中的疑惑及初、高中教材相似內容的比較
還原糖的檢測實驗，（新）人教版高中生物學必修①先介紹檢測試劑——斐林試劑（斐林試劑甲液：質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，斐林試劑乙液：質量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液）；再介紹檢測的方法與步驟：①向試管中注入2mL待測組織樣液。②向試管內注入1mL斐林試劑（甲、乙液等量混合均勻後再注入）。③將試管放入盛有50～65℃溫水的大燒杯中加熱約2min。④觀察試管中出現的顏色變化。
生物組織樣液的製備參照（舊）人教版高中生物（第1冊）。將蘋果或梨洗淨、去皮，切成小塊後與等質量的水一起用研缽研磨（或用磨漿機榨汁），最後過濾製得。再依據上述方法與步驟指導學生做「還原糖的檢測」時發現：實驗中產生的沉澱顏色一般呈暗紅色或橙黃色不等，確實與一些紅磚頭顏色相似，但與高純度的Cu2O呈現的鮮紅色或深紅色差異明顯，這是為何？此外，靜置後的試管中上清液常呈現褐色，這又是為什麼呢？
滬教版化學9年級下冊有一個類似的實驗——葡萄糖的檢驗：在試管中加入2mL10%的NaOH溶液，滴加5%的硫酸銅4～5滴，混合均勻，生成藍色的Cu（OH）2。向上述試管中滴加幾滴10%的葡萄糖，並在酒精燈上加熱至沸，片刻生成紅色的Cu2O沉澱。比較可發現：初中教材講實驗中生成紅色的Cu2O沉澱，而高中教材說反應後生成磚紅色沉澱；2個實驗中試劑用量差異較大；加熱方法也有不同。如果用上述「葡萄糖的檢驗」方法來檢測組織樣液中的還原糖，結果會如何呢？
2結合「葡萄糖的檢驗」做「還原糖的檢測」
筆者嘗試結合初中教材介紹的方法做「還原糖的檢測」實驗。初中教材沒有具體規定葡萄糖溶液滴加的滴數。那麼，組織樣液（本實驗用皇冠梨的梨汁，時間一般為國慶節前後）使用多少滴實驗效果最好呢？
2.1方法與步驟
①分別配製0.1g/mLNaOH溶液、0.05g/mL的CuSO4溶液。②梨去皮、取少許切成小塊，放入研缽中研磨（不加水）。待磨碎後，在研缽中向一側擠壓磨碎物，並稍傾斜研缽，片刻即可得到基本無色的純梨汁。③取6支潔淨的試管（用帶刻度的離心管較為方便）編號，先分別向各個試管中加入2mL0.1g/mL的NaOH，再滴入4滴0.05g/mL的CuSO4，震蕩搖勻（多數教材、教參介紹的斐林試劑用此法配製，CuSO4溶液的用量範圍在4～6滴）。④按表1所示向各個試管中小心滴加梨汁。將6支試管振蕩搖勻後，同時放到熱水浴鍋加熱。
2.2實驗結果觀察與分析
仔細觀察發現：反應過程中0號試管顏色基本不變；1號試管儘管反應稍慢些，但明顯可見藍色絮狀沉澱向鮮紅色漸變；其他試管中的混合液顏色變化相對快些，皆會由淺藍色漸變為橙黃色。待加熱反應結束後靜置一段時間，繼續觀察。記錄結果見表2。
當CuSO4用量為4滴時，滴加1滴梨汁的試管鮮紅色沉澱中夾帶少量藍色沉澱，表明1滴梨汁的用量相對少了些；滴加2滴梨汁的試管中紅色沉澱周圍有少許褐色絮狀物，表明2滴梨汁的用量又相對多些。嘗試微調CuSO4與梨汁的用量，發現CuSO4使用6滴，梨汁使用2滴，即CuSO4的使用滴數（體積）是梨汁的3倍左右時，實驗效果較好。
3用葡萄糖替代梨汁重複實驗
0.05g/mL的CuSO4摩爾濃度大約是0.32mol/L,0.1g/mL葡萄糖摩爾濃度大約是0.56mol/L。根據反應式：C6H12O6（葡萄糖）+2Cu（OH）2（新制）=CH2OH（CHOH）4COOH（葡萄糖酸）+Cu2O↓+2H2O計算，如果每滴溶液的體積都相等的話，可得出當CuSO4溶液的用量為4滴時，葡萄糖用1.14滴最恰當。
配製0.1g/mL的葡萄糖溶液，代替梨汁重複上述各組實驗。結果發現滴加1滴葡萄糖溶液的試管反應後，試管中沉澱物的顏色比滴加1滴梨汁的試管更鮮紅，且鮮紅色的沉澱中不易見夾帶藍色沉澱，與上述計算結果基本吻合。滴加2～5滴葡萄糖的試管與滴加相應梨汁滴數的試管實驗結果基本相同，只是產生的褐色物質相對多些。特別是滴加5滴葡萄糖溶液的試管反應後，不僅褐色物質較多，而且管壁附著的紅色金屬光澤物質更為明顯。
通過對2組實驗結果進行比較，暗示該實驗所選梨汁單位體積還原Cu2+的能力低於0.1g/mL的葡萄糖，換句話說梨汁中還原糖的濃度可能低於0.1g/mL。相似的結論如楊清珍等人的研究表明鴨梨中的可溶性還原糖在成熟前半個月達到最高峰，為96.61mg/g，成熟時下降為91.44mg/g。王娟等人的研究表明隨貯藏期的延長梨汁中可溶性還原糖的含量持續下降。
4探究上清液呈現褐色的原因
上述實驗還表明還原糖的用量多了，靜置後上清液顏色會出現褐色，且隨葡萄糖的使用量增加而顏色加深。這是為什麼呢？
查閱資料發現：葡萄糖在稀酸中相當穩定，但在鹼性溶液中能發生多種反應，尤其在強鹼溶液中會發生降解、分子內的氧化還原反應以及複雜的羥醛縮合反應。據此猜測反應中生成的褐色物質可能是葡萄糖（或梨汁中的還原糖）在強鹼、加熱條件下轉化生成的。
為驗證上述猜測，繼續如下實驗：取一支試管，先向其中加入2mL0.1g/mL的NaOH，後滴入3滴梨汁或0.1g/mL的葡萄糖溶液，混合均勻後加熱。觀察發現：試管均會由無色漸變為淡黃綠色並漸變為褐色，並產生明顯的褐色絮狀沉澱。實驗結果支持上述猜測。
5結論與分析
用斐林試劑檢驗還原糖，如果還原糖的用量相對過少，Cu（OH）2就過剩，Cu2O會因生成量少而影響其呈現鮮紅色；如果還原糖的用量相對過多，會產生褐色物質影響Cu2O呈現鮮紅色。只有斐林試劑中Cu（OH）2和還原糖的使用量恰當時，形成的沉澱物中Cu2O純度才高，鮮紅色才明顯。本實驗表明0.05g/mLCuSO4的使用體積是所選純梨汁的3倍時，實驗效果較好。
（新）人教版高中生物學必修「還原糖的檢測」中斐林試劑用量為1mL，據提供的配比可算出0.05g/mL的CuSO4用量是0.5mL左右；組織樣液的用量是2mL，如果是在加了等質量的水後再研磨、過濾所製得，可估算出純梨（蘋果）汁的用量大約是1mL。由此判斷據（新）人教版高中生物學必修提供的方法做實驗，反應後試管中產生的沉澱顏色一般呈暗紅色或橙黃色的原因是還原糖用量相對過多，產生了褐色物質影響Cu2O呈現鮮紅色，並導致上清液也常呈現褐色。但這些褐色物質究竟是何物質？以及管壁附著的具紅色金屬光澤物質是否就是金屬銅？尚需進一步探討。
6小結與感悟
正如普通高中生物學課程標準（實驗）所講「生物科學的研究經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程」；「在重視定性實驗的同時，也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。教師應向學生提供機會學習量的測定，實事求是地記錄、整理和分析實驗資料、定量表述實驗結果等」。結合「葡萄糖的檢驗」做「還原糖的檢測」，探求較好的實驗效果，筆者認為不僅體現了上述指導思想，還有如下幾點意義：①將初、高中教材進行聯繫和比較，有利於學生加深對已學知識的理解。②製取梨汁時不需要過濾（也不要磨漿機），簡化了步驟。③由於梨汁和CuSO4用量很少，不僅節約藥品，而且減少梨汁等組織樣液中可能存在的有色物質對實驗的幹擾，實驗效果好。
當然，由於不同版本的教材或教參對斐林試劑和組織樣液的用量說明不盡相同，所選材料等的不同也可能導致實驗結果存在差異。因此，教師有必要做預實驗，探求最佳的實驗效果，以利於培養學生的質疑、探究和實事求是的科學精神。
作者單位：江蘇省泰興市第一高級中學