淀粉的種類及其與碘的顯色作用

徐建飛+劉艷琴

摘要：通過(guò)文獻(xiàn)檢索和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)教材中“碘遇淀粉顯藍(lán)色”的結(jié)論有失偏頗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明碘遇淀粉顯色與多種因素有關(guān)，碘遇直鏈淀粉變藍(lán)色，遇支鏈淀粉變紫色，遇混合淀粉則顯示藍(lán)與紫之間的混合色。分析了魯教版化學(xué)九年級(jí)教材（下冊(cè)）一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中“碘遇淀粉顯色出現(xiàn)異常現(xiàn)象”的原因，并對(duì)現(xiàn)行化學(xué)教材和生物教材中對(duì)碘遇淀粉顯色現(xiàn)象的描述提出了建議。

關(guān)鍵詞：直鏈淀粉；支鏈淀粉；顯色反應(yīng)；淀粉聚合度

文章編號(hào)：1005–6629（2015）2–0087–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

山東教育出版社出版的義務(wù)教育教科書(shū)（魯教版）九年級(jí)化學(xué)教材下冊(cè)第79頁(yè)上有一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)[1]。具體內(nèi)容如下：

“實(shí)驗(yàn)探究10-1檢驗(yàn)食物中的淀粉 分別向面包片、米飯、土豆片和蘋(píng)果片上滴加幾滴碘水，觀察現(xiàn)象。由此你能得出什么結(jié)論？”

教材接著寫(xiě)道：“上述實(shí)驗(yàn)中的幾種食物雖味道各不相同，但在與碘水作用時(shí)，都呈現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明它們均含有一種相同的物質(zhì)，這種物質(zhì)就是淀粉。”

“碘遇淀粉顯藍(lán)色”是生物教材、科學(xué)教材和化學(xué)教材中一個(gè)常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)。魯教版教材不用實(shí)驗(yàn)室中的淀粉試劑做實(shí)驗(yàn)，而以日常生活中學(xué)生熟悉的面包片、米飯、土豆片和蘋(píng)果片為實(shí)驗(yàn)用品。這種活躍課堂氣氛、體現(xiàn)生活中處處有化學(xué)的做法，非常符合新課改的理念，給人耳目一新的感覺(jué)。但是，“面包片、米飯、土豆片和蘋(píng)果片與碘水作用都呈藍(lán)色的”的結(jié)論，值得商榷。

1 影響淀粉與碘的顯色因素及原因

1.1 淀粉的種類

淀粉是植物體內(nèi)最為重要的貯藏性多糖，在植物體內(nèi)如種子、塊根、塊莖中含量特別豐富。淀粉以淀粉顆粒的形式存在，因植物種類不同而呈球形、卵形、不規(guī)則形等形狀。

淀粉除了外形有區(qū)別外，淀粉分子的結(jié)構(gòu)也有不同，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同，淀粉還可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉和支鏈淀粉不僅結(jié)構(gòu)不同，而且相對(duì)分子質(zhì)量相差很大。所以，直鏈淀粉和支鏈淀粉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也有很大的差異。

1.1.1 直鏈淀粉

直鏈淀粉是一種白色或淡黃色粉末，無(wú)臭無(wú)味，不溶于冷水，在熱水中可形成透明的溶液，所以直鏈淀粉又稱為可溶性淀粉。通常大米、玉米、小米、土豆中所含的淀粉大多為可溶性淀粉，但以紅薯中含有的淀粉制得的可溶性淀粉質(zhì)量最好。

1.1.2 支鏈淀粉

支鏈淀粉又稱膠淀粉，分子相對(duì)較大，一般由幾千個(gè)葡萄糖殘基組成。支鏈淀粉難溶于水，其分子中有很多非還原性末端，故支鏈淀粉沒(méi)有還原性。常見(jiàn)的糯米中，支鏈淀粉含量很高。支鏈淀粉中葡萄糖分子之間除以α-（1，4）糖苷鍵相連外，還有以α-（1，6）糖苷鍵相連的，所以帶有分支。約20個(gè)葡萄糖單位就有一個(gè)分支，只有外圍的支鏈能被淀粉酶水解為麥芽糖。所以，支鏈淀粉在冷水中不溶，在熱水中會(huì)膨脹成糊狀。

直鏈淀粉和支鏈淀粉主要性質(zhì)列于表1中。

1.2 淀粉的糊化

配制淀粉溶液時(shí)，要加熱使淀粉糊化，否則所配淀粉溶液顯色的靈敏度很低。筆者在室溫（20℃）條件下將碘水滴于生的土豆片、蘋(píng)果片上，結(jié)果過(guò)了2分鐘也沒(méi)有看到有明顯的藍(lán)色呈現(xiàn)，即無(wú)明顯顏色變化。分析其原因有兩種，一是淀粉沒(méi)有糊化；二是生土豆片和蘋(píng)果片中的淀粉被細(xì)胞壁包裹著也是導(dǎo)致其變色異常的因素之一。

1.3 水的作用

碘與淀粉作用顯藍(lán)色或紫色，還一定要有水的參與，無(wú)水條件下碘遇淀粉不會(huì)顯色，水量少則顯黑色或黑紫色。筆者在室溫（20℃）條件下將2滴碘水滴于干的面包片上，面包片上滴加碘水處不是呈現(xiàn)藍(lán)色而是黑色，在室溫（20℃）條件下將2滴碘酒滴于很干的面包片上，經(jīng)半分鐘面包片滴加碘酒處無(wú)明顯變色現(xiàn)象產(chǎn)生，其變色異常的主要原因都是缺少水分。

1.4 溫度的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)[2]，淀粉遇碘變色，溶液溫度必須低于70℃，當(dāng)溶液溫度過(guò)高（>70℃）時(shí)，藍(lán)色會(huì)褪去。

1.5 淀粉的聚合度的影響

市場(chǎng)上所售的淀粉中含有聚合度不一的各種糊精，由于聚合度不同，其與碘的顯色也有差異。如藍(lán)糊精溶液與碘作用可顯示出藍(lán)色；紫糊精溶液與碘作用卻顯紫色；紅糊精溶液與碘作用卻顯紅色；還有無(wú)色糊精溶液與碘作用竟不顯色，當(dāng)然，無(wú)色糊精等從結(jié)構(gòu)上分析已不屬于高分子化合物[3]。表2是淀粉的聚合度和生成碘包合物顏色變化關(guān)系。

1.6 淀粉與碘反應(yīng)的原理

淀粉與碘反應(yīng)的本質(zhì)是生成了一種包合物[4]（碘分子被包在淀粉分子的螺旋結(jié)構(gòu)中），這種新的物質(zhì)改變了吸收光而產(chǎn)生變色現(xiàn)象。另外，碘水中含有KI，也可大大提升其與淀粉顯色的靈敏度[5]。

所以淀粉遇碘究竟顯什么顏色，取決于淀粉分子結(jié)構(gòu)等多種原因，例如，有些豆類中所含的淀粉幾乎全是直鏈淀粉，其所配溶液遇碘會(huì)顯藍(lán)色；糯米中所含的淀粉幾乎全是支鏈淀粉，其所配溶液遇碘會(huì)顯紫色。其他天然物質(zhì)中一般既含有直鏈淀粉又含有支鏈淀粉，所以其所配溶液遇碘則顯示藍(lán)色與紫色之間的混合色（藍(lán)紫色）。

2 結(jié)論與討論

2.1 “碘遇淀粉一定顯藍(lán)色”之定論常與事實(shí)不符

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和生物實(shí)驗(yàn)室中所用的淀粉試劑一般都是從化學(xué)試劑商店購(gòu)買的。而化學(xué)試劑商店提供的一般都是可溶性淀粉（其主要成分是直鏈淀粉），所以做碘與淀粉的顯色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，看到的現(xiàn)象是碘與淀粉顯藍(lán)色。

但是通過(guò)上文分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，如果用支鏈淀粉或直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合物配成的溶液做碘與淀粉顯色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，看到的現(xiàn)象一定不是藍(lán)色，而是紫色或藍(lán)色和紫色之間的混合色（藍(lán)紫色）。

另外，碘遇淀粉是否一定顯藍(lán)色還與淀粉是生是熟、是否糊化有關(guān)；還與水的多少、溫度的高低、淀粉的聚合度等因素有關(guān)。

由于上述原因，筆者建議化學(xué)教材和生物教材應(yīng)以事實(shí)為根據(jù)，把“碘遇淀粉顯藍(lán)色”的定義，改為“碘遇淀粉溶液通常顯藍(lán)色或藍(lán)紫色”更符合實(shí)際。

2.2應(yīng)以事實(shí)為依據(jù)，正確描述碘與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

如果用天然物質(zhì)做淀粉與碘的顯色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)以實(shí)際觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為結(jié)論。例如魯教版教材中的演示實(shí)驗(yàn)“分別向面包片、米飯、土豆片和蘋(píng)果片上滴加幾滴碘水”，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就應(yīng)以實(shí)際看到的顏色為準(zhǔn)，千萬(wàn)不能“指鹿為馬”。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢華林，盧巍.義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)）（下冊(cè)）[M].濟(jì)南：山東教育出版社，2013：79.

[2]張平，竺際舜.生活中化學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2013：175.

[3]王程杰.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[M].上海：華東師大出版社，2005：222.

[4][5]王瑛.淀粉遇碘都顯藍(lán)色嗎[J].化學(xué)教學(xué)，2007，（1）：75～76.