高中生物科技实践活动案例——2,6-二氯靛酚比色法测定、比较不同水果中维生素C的含量

2011-04-23秦羽

海峡科学 2011年12期

秦羽

秦羽

福州华侨中学

以比色法测定、比较不同水果中维生素C的含量，既是学生课本知识的延伸和拓展，也与学生日常生活关系密切。该课题从实验材料的选择、实验方案的设计、实施、到实验结果的分析及结论的产生，都是中学生物教学开展研究性学习的典型案例，对于提高学生的生物科学素养和实践能力都具有积极的意义。该文以案例形式呈现活动的过程与结果。

比色法维生素C 研究性学习

1 选题依据

以比色法测定、比较不同水果中维生素C的含量，作为我校高中生物研究性学习的课题，是基于以下几个方面的考虑。第一、维生素C是新鲜水果中的重要营养素，对人体的健康至关重要，了解不同水果中维生素C的含量对于指导健康合理的饮食具有重要意义。这些知识既是学生课本知识的延伸和拓展，也与学生日常生活关系密切，是学生十分感兴趣的课题；第二、测定水果中维生素C的含量，方法很多，但受制于实验条件，适于中学生在传统中学实验室条件下进行的方法很难找到。而随着近年来我校创建了数字化生化探究实验室后，不仅在实验设施上得到保障，而且在实验结果的数据采集、记录上具有极大的优越性，也使得生物学科教学与信息技术的整合提到一个新的高度；第三、本课题从材料的选择、实验方案的设计到实验结果的数据分析及结论的产生，都是开展探究性学习的典型案例，不仅开拓学生的学科视野、培养学生的学科兴趣，还与高中生物新课程实施中所倡导的提高学生的生物科学素养，倡导探究性学习、注重于现实生活联系的理念相一致。

2 基本原理及解析

本课题实验的基本原理：（1）维生素C能还原染料2,6－二氯靛酚，被还原后颜色消失。（2）在没有杂质干扰时，一定量的样品提取液还原标准2.6-二氯靛酚的量与样品中所含维生素C的量成正比；（3）用定量的 2,6－二氯靛酚染料与试样中的维生素 C进行氧化还原反应，后比色,在一定范围内,吸光度与2.6-二氯靛酚被还原的量呈线性相关；（4）在设定的波长内（红光区）测定不同样品的吸光度，根据不同样品引起2,6－二氯靛酚被还原褪色所需的用量大小及相应的吸光度变化，判断不同样品中维生素C的含量。

本实验原理包含了生物、化学、物理及简单的数学模型的构建的综合内容，须对学生进行一定的讲解，梳理其中的逻辑关系。如学生比较模糊的问题是：（1）维生素C即抗坏血酸的还原性；（2）2,6－二氯靛酚染料在该实验中的作用；（3）吸光度的概念；（4）吸光度与2,6－二氯靛酚染料分子数的关系，及进而体现与待测样品维生素C即抗坏血酸的关系；从该课题实施过程来看，只要讲清了上述基本概念后，高中学生对本实验的基本原理及其中知识之间的关联性是很容易理解的。

3 准备阶段

3.1 仪器

色度计、采集器、电脑（数字化实验室专用软件系统）

3.2 试剂的配置

1）2.6—二氯靛酚溶液：称取碳酸氢钠52mg，溶于200mL沸水中，然后称取2.6-二氯靛酚50mg，溶解在上述碳酸氢钠的溶液中，待冷却，置于冰箱中过夜，次日过滤置于250mL量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此液应贮于棕色瓶中并冷藏。

2）新榨柠檬、西瓜、西红柿、柚子、猕猴桃、哈密瓜、杨桃、火龙果、葡萄、雪莲果等水果果汁。

4 实验方案的讨论

在指导学生查找资料、分组讨论的基础上，本课题的实施我们共确定了三种方案。

方案一：即目视比色法，以待测果汁样品滴定一定浓度2,6－二氯靛酚，根据不同样品引起2,6－二氯靛酚被还原褪色所需的用量大小（滴数）、判断不同样品中维生素C的含量。该方案在实施过程中操作简便，现象明显，也可作为方案三的预实验。

方案二：即目视比色法，以一定浓度的染料分别滴定等量的果汁，2,6－二氯靛酚被样品中维生素C还原褪色，随着滴加的2,6－二氯靛酚量增多，维生素C逐渐消耗，比色皿中液体逐渐表现出2,6－二氯靛酚的颜色，根据不同样品所滴加2,6－二氯靛酚的用量，判断不同样品中维生素C的含量。滴数多的说明对应的果汁维生素C含量高，见表1。

表1 测定比较不同水果、蔬菜中的Vc含量实验记录表

方案三：即光电比色法，以待测果汁样品滴定一定浓度2,6－二氯靛酚，测定吸光值，滴定至各实验组吸光值降到不变的数值为止，将吸光度对滴数作图。根据不同样品吸光度下降的趋势判断不同样品中维生素C的含量。与第一套方案目视比色法相比,该方法消除了一些主观误差,提高了测量准确度。其具体操作步骤如下：

1）连接色度计于采集器，并将采集器于电脑相连。打开数字化实验室软件系统通用软件，打开新建实验，点击快速实验，设置采集方式为手动采集。

2）取2mL 2,6—二氯靛酚溶液于色度计的比色皿中，放入色度计中测量；取出比色皿，向其中加入一滴待测样品1，摇匀，放入色度计测量；重复这一步骤直到2,6－二氯靛酚溶液的颜色完全褪去，统计一共采集了多少个数据点。

3）点击图线编辑器的重叠显示功能，用同样的方法，测定其它待测样品2、3、4等，记录2,6－二氯靛酚溶液完全退色所需要的滴数及相应吸光值的变化，见表2、图1。

图1 不同水果中维生素C含量的测定

5 实验结果及分析

以方案二的结果来看，不同水果中的维生素C含量不同。

1）柠檬汁液只需三滴就可将2.6—二氯靛酚溶液退色完全，其它水果汁液使2,6－二氯靛酚溶液退色完全得滴数不等；由少到多顺序依次为：柠檬、猕猴桃、葡萄、柚子、杨桃、西红柿、（西瓜、雪莲果、火龙果、哈密瓜），其中，后面四种果汁由于维生素C含量极低，测得的吸光值在误差范围内没有变化，均为0.7。

2）相对应的不同水果汁液使2,6－二氯靛酚吸光值降低的变化趋势不同，由此得出的实验结论为：实验的10种水果中维生素C的含量不同，由高到低依次为：柠檬、猕猴桃、葡萄、柚子、杨桃、西红柿。而西瓜、雪莲果、火龙果、哈密瓜这四种水果使2,6－二氯靛酚吸光值在误差许可范围内没有任何变化，由此得知这四种水果中维生素C含量极低，在本次试验中受到比色皿体积的限制，无法将其含量与其他水果进行比较。