用碘量法探究維生素C含量的活動(dòng)設(shè)計(jì)

趙惠新 趙和平 甘 甜

(1 新疆師范大學(xué)干旱區(qū)植物逆境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 烏魯木齊 830054； 2 新疆烏魯木齊八一中學(xué) 烏魯木齊 830002)

人教版初中教材《生物學(xué)》七年級(jí)第2章第2節(jié)“探究食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”中，可通過(guò)探究活動(dòng)方式來(lái)學(xué)習(xí)不同食物中維生素C(Vc)的含量，幫助學(xué)生了解Vc來(lái)源，并提高學(xué)生提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定探究計(jì)劃、處理數(shù)據(jù)和分析探究結(jié)果的能力。關(guān)于Vc含量的測(cè)定方法，目前報(bào)道并應(yīng)用的達(dá)三十多種，其中碘量法不需要復(fù)雜的設(shè)備，經(jīng)簡(jiǎn)化就可應(yīng)用于學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)。對(duì)照教材中給出的各種食品營(yíng)養(yǎng)成分的含量表，選擇日常食用的幾種蔬菜、水果，設(shè)計(jì)出以下的探究活動(dòng)方案。

1 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

探究活動(dòng)是以學(xué)生為主體，在學(xué)生初步了解滴定方法及Vc水中溶解特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出“學(xué)會(huì)Vc樣品的提取”“學(xué)會(huì)碘量法的滴定要點(diǎn)”“學(xué)會(huì)按照測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算樣品中的Vc含量”和“了解不同食物中Vc含量的差異”等重點(diǎn)解決問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題和任務(wù)進(jìn)行探究性活動(dòng)，提高學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2 材料準(zhǔn)備

植物材料：蘋(píng)果、檸檬、西瓜、大白菜、胡蘿卜、土豆、豆芽等。

藥品器皿：Vc注射劑(1g/2.5mL醫(yī)用)、新鮮配制的終濃度為300μg/mL的I2-KI標(biāo)準(zhǔn)溶液(簡(jiǎn)稱碘液)，1%淀粉溶液、蒸餾水、天平1臺(tái)、10mL量筒2個(gè)、研缽1個(gè)、膠頭吸管30支、漏斗、50L小燒杯8個(gè)、紗布等。

3 實(shí)驗(yàn)原理

用Vc注射劑配制成一定濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)液。以淀粉為指示劑，一定體積的不同濃度Vc溶液，用碘液做不褪色系滴定劑進(jìn)行滴定，樣品變藍(lán)后不再褪色所需滴定劑的量不同。建立Vc含量和所需滴定劑的量間聯(lián)系。再取一定體積待測(cè)樣液，測(cè)定滴定至不褪色所需碘液標(biāo)準(zhǔn)溶液的量。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)的Vc含量和所需滴定劑間聯(lián)系，計(jì)算待測(cè)測(cè)樣液中Vc的含量。

4 探究過(guò)程

4.1 提出探究問(wèn)題 首先設(shè)計(jì)以下問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，引申出探究的問(wèn)題。

問(wèn)題1：用Vc注射劑如何配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)Vc溶液？

提示：說(shuō)明書(shū)上給定了Vc注射劑的濃度，可以計(jì)算配制一定體積最高濃度的目的標(biāo)準(zhǔn)Vc溶液，需要取多少體積的注射劑，用多少蒸餾水進(jìn)行稀釋；再取一定體積配好的高濃度標(biāo)準(zhǔn)Vc溶液，用蒸餾水進(jìn)行稀釋，配成次高濃度標(biāo)準(zhǔn)Vc溶液，依次進(jìn)行配制梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)Vc溶液。

問(wèn)題2：食物中的Vc怎樣制備成待測(cè)樣品？

提示：Vc是水溶性的，汁液豐富的食物，榨汁出來(lái)就可以做待測(cè)樣品；汁液不豐富的食品，可以研磨并加入水，過(guò)濾去渣，其濾液可作為該食品的Vc含量待測(cè)樣品。

問(wèn)題3：比較不同食物中Vc含量高低怎樣做到準(zhǔn)確地定量？

提示：取材時(shí)要定量，加蒸餾水嚴(yán)格定量，最后可以比較相同質(zhì)量的不同食物中的Vc含量。

問(wèn)題4：淀粉起什么作用?

提示：在Vc溶液中不斷加入碘液，碘單質(zhì)就被Vc不斷還原，當(dāng)Vc被消耗盡后，再加入的碘就不再被還原，淀粉和過(guò)量的碘形成藍(lán)色。因此，淀粉作為Vc是否被消耗完的指示劑。

問(wèn)題5：哪個(gè)食品來(lái)源的樣液可不加淀粉就能進(jìn)行測(cè)定？

提示：土豆、小麥種子等，自身含有較高淀粉的材料，就可不加淀粉溶液。但為了避免體積影響，需要加相同體積的蒸餾水。

問(wèn)題6：滴定剛開(kāi)始時(shí)，為什么樣品中加入碘液是產(chǎn)生藍(lán)色后還會(huì)褪色？

提示：滴定剛開(kāi)始時(shí)，局部碘過(guò)量可與淀粉現(xiàn)藍(lán)色，但混勻后碘被Vc還原，所以藍(lán)色會(huì)褪色，但當(dāng)Vc被消耗盡后就不會(huì)再褪色了。

問(wèn)題7：很可能不同組的學(xué)生測(cè)得同一種食品的Vc含量有差異，為什么？

提示：取材部位差異、浸提充分與否、稱量及量取體積誤差以及終點(diǎn)判斷等，使得最終結(jié)果間有差異(啟發(fā)學(xué)生思考，誤差不可避免，但盡可能減小)。

建議：為了使各組學(xué)生探究結(jié)果間可比性更好，建議每組學(xué)生統(tǒng)一取材量。如都取5g，并加10mL蒸餾水進(jìn)行研磨。研磨后用紗布過(guò)濾并量濾液的體積，進(jìn)行記錄。測(cè)定時(shí)取4mL提取液即可最后換算。

4.2 探究活動(dòng)開(kāi)展 具體如下：

4.2.1 取材并制備待測(cè)樣品溶液 通過(guò)探究問(wèn)題的討論，學(xué)生了解了食品樣液的提取方法，隨后按日常實(shí)驗(yàn)分組并領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)材料及用品。

注意事項(xiàng)：提醒學(xué)生不可浪費(fèi)，并記錄所取食物及部位(如大白菜是葉的部位還是芯的部位)。并設(shè)置思考問(wèn)題，留作探究活動(dòng)之后討論。

問(wèn)題1：用現(xiàn)在的方法，能不能對(duì)小麥種子、木耳和干蘑菇等食品中的Vc進(jìn)行檢測(cè)呢?如果能該怎么進(jìn)行?

提示：Vc是水溶性的，小麥種子、木耳和干蘑菇等材料，只要研磨后加水浸提，Vc就會(huì)溶解到水中，取浸提液進(jìn)行測(cè)定，最后再換算就可得出一定質(zhì)量的樣品中含有的Vc量。

問(wèn)題2：滴定過(guò)程中終點(diǎn)溶液誤判，造成測(cè)定誤差怎么減??？

提示：Vc還原碘需要一個(gè)過(guò)程，所以加碘液不能太快，且需要不斷地?fù)u動(dòng)，避免局部過(guò)量提前誤判為終點(diǎn)。

4.2.2 配制系列Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液 教師和學(xué)生一起看Vc注射劑說(shuō)明書(shū)，啟發(fā)學(xué)生完成Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。

問(wèn)題1：每瓶Vc注射劑含Vc量是多少?

提示：1g/2.5mL。

問(wèn)題2：根據(jù)現(xiàn)有條件怎樣量出配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液需要的Vc注射劑液體呢?

提示：如果需要的體積太小，現(xiàn)有條件不能滿足?？上葘⒆⑸鋭┑谷肓客仓?，再加蒸餾水稀釋到10mL，充分混勻，再按稀釋后的溶液計(jì)算需要的體積?？梢杂媚z頭滴管吸取，看剩余的液體刻度，確定吸取的體積數(shù)。

問(wèn)題3：相同體積的不同濃度的Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液(含指示劑)，在滴加I2-KI標(biāo)準(zhǔn)溶液的過(guò)程中，預(yù)測(cè)顏色變化情況。

提示：剛開(kāi)始加碘液，由于Vc濃度高，形成藍(lán)色迅速會(huì)褪色，甚至幾乎不生成藍(lán)色，但隨不斷加入碘液，形成藍(lán)色后褪色會(huì)逐漸變緩，直至不再褪色。

問(wèn)題4：標(biāo)準(zhǔn)梯度濃度的Vc溶液，加碘液至不褪色終點(diǎn)時(shí)，高濃度和低濃度的哪個(gè)需要的碘液多？

提示：高濃度的多，低濃度的少。

4.2.3 待測(cè)樣品進(jìn)行碘—淀粉不褪色檢測(cè) 建立了碘—淀粉不褪色滴定體系后，引導(dǎo)學(xué)生取一定體積(按經(jīng)驗(yàn)，取42mL為宜)的待測(cè)樣品，加入0.5mL淀粉溶液，混勻。取一定體積的碘液，盛放在量筒或燒杯中，用膠頭滴管吸取并緩慢滴加到待測(cè)樣液中，并邊加邊混勻。等出現(xiàn)藍(lán)色不再褪去，測(cè)量剩余的碘液，計(jì)算用去的碘液。也可以先測(cè)定多少滴碘液為1mL，算出1滴約為多少毫升，這樣可以用數(shù)滴法記錄所用的碘液體積。

4.2.4 計(jì)算所選各種食材中Vc的含量 按照之前建立的標(biāo)準(zhǔn)梯度濃度的Vc溶液建立的Vc含量與碘液間的關(guān)系，計(jì)算樣品Vc含量。

問(wèn)題：測(cè)定結(jié)果是不是就直接可看作5g食物中的Vc含量？

提示：不是，需要通過(guò)折算。

5 結(jié)果分析

通過(guò)上述探究活動(dòng)后，各組學(xué)生匯報(bào)自己小組的探究結(jié)果。學(xué)生共同比較各組間的差異，以及與教材中所給的數(shù)據(jù)差異，分析原因。教師選擇標(biāo)準(zhǔn)Vc不褪色系做得較好組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并演示樣品液的折算過(guò)程。

例如，4mL的25mg/mL標(biāo)準(zhǔn)液中加1.2mL碘液達(dá)到不褪色終點(diǎn)，4mL的50mg/mL標(biāo)準(zhǔn)液中加2.2mL碘液達(dá)到不褪色終點(diǎn)，則推算出如果需要1mL的碘液能夠達(dá)到不褪色終點(diǎn)，則樣品中的Vc量約為1/2×[(25×4)÷1.2+(50×4)÷2.2]=87.12mg。也就是說(shuō)需要1mL的碘液對(duì)應(yīng)的樣品中含有Vc的量為87.12mg。如果5g大白菜提取液體是10mL，測(cè)定時(shí)所取體積是4mL，滴定達(dá)到不褪色終點(diǎn)所用的碘液為0.18mL，則5g食品材料中約含Vc為87.12×1.8×10/4=39.2mg，平均含約為39.2÷5=7.84mg/g。同樣，可計(jì)算出所取的各種材料的Vc含量。

討論：各組間測(cè)出的同種材料的Vc含量存在差異，而且與教材給定的也有差異。究其原因，主要在于：①取材部位差異，如大白菜葉的基部和梢部本來(lái)就存在差異；②探究過(guò)程，各步驟難免有誤差；③提取過(guò)程中研磨不夠充分，Vc釋放不徹底。

(基金項(xiàng)目：新疆師范大學(xué)“十三五”校級(jí)重點(diǎn)生物學(xué)科資助，No.17SDKD0201)