用碘量法探究维生素C含量的活动设计

赵惠新 赵和平 甘 甜

(1 新疆师范大学干旱区植物逆境生物学实验室 乌鲁木齐 830054； 2 新疆乌鲁木齐八一中学 乌鲁木齐 830002)

人教版初中教材《生物学》七年级第2章第2节“探究食物中的营养物质”中，可通过探究活动方式来学习不同食物中维生素C(Vc)的含量，帮助学生了解Vc来源，并提高学生提出问题、作出假设、制定探究计划、处理数据和分析探究结果的能力。关于Vc含量的测定方法，目前报道并应用的达三十多种，其中碘量法不需要复杂的设备，经简化就可应用于学生的探究性学习。对照教材中给出的各种食品营养成分的含量表，选择日常食用的几种蔬菜、水果，设计出以下的探究活动方案。

1 设计重点

探究活动是以学生为主体，在学生初步了解滴定方法及Vc水中溶解特性的基础上进行设计，提出“学会Vc样品的提取”“学会碘量法的滴定要点”“学会按照测定数据计算样品中的Vc含量”和“了解不同食物中Vc含量的差异”等重点解决问题，让学生带着问题和任务进行探究性活动，提高学生思考问题、解决问题的能力。

2 材料准备

植物材料：苹果、柠檬、西瓜、大白菜、胡萝卜、土豆、豆芽等。

药品器皿：Vc注射剂(1g/2.5mL医用)、新鲜配制的终浓度为300μg/mL的I2-KI标准溶液(简称碘液)，1%淀粉溶液、蒸馏水、天平1台、10mL量筒2个、研钵1个、胶头吸管30支、漏斗、50L小烧杯8个、纱布等。

3 实验原理

用Vc注射剂配制成一定浓度梯度的标准液。以淀粉为指示剂，一定体积的不同浓度Vc溶液，用碘液做不褪色系滴定剂进行滴定，样品变蓝后不再褪色所需滴定剂的量不同。建立Vc含量和所需滴定剂的量间联系。再取一定体积待测样液，测定滴定至不褪色所需碘液标准溶液的量。对照标准的Vc含量和所需滴定剂间联系，计算待测测样液中Vc的含量。

4 探究过程

4.1 提出探究问题 首先设计以下问题，让学生进行讨论交流，引申出探究的问题。

问题1：用Vc注射剂如何配制不同浓度的标准Vc溶液？

提示：说明书上给定了Vc注射剂的浓度，可以计算配制一定体积最高浓度的目的标准Vc溶液，需要取多少体积的注射剂，用多少蒸馏水进行稀释；再取一定体积配好的高浓度标准Vc溶液，用蒸馏水进行稀释，配成次高浓度标准Vc溶液，依次进行配制梯度浓度的标准Vc溶液。

问题2：食物中的Vc怎样制备成待测样品？

提示：Vc是水溶性的，汁液丰富的食物，榨汁出来就可以做待测样品；汁液不丰富的食品，可以研磨并加入水，过滤去渣，其滤液可作为该食品的Vc含量待测样品。

问题3：比较不同食物中Vc含量高低怎样做到准确地定量？

提示：取材时要定量，加蒸馏水严格定量，最后可以比较相同质量的不同食物中的Vc含量。

问题4：淀粉起什么作用?

提示：在Vc溶液中不断加入碘液，碘单质就被Vc不断还原，当Vc被消耗尽后，再加入的碘就不再被还原，淀粉和过量的碘形成蓝色。因此，淀粉作为Vc是否被消耗完的指示剂。

问题5：哪个食品来源的样液可不加淀粉就能进行测定？

提示：土豆、小麦种子等，自身含有较高淀粉的材料，就可不加淀粉溶液。但为了避免体积影响，需要加相同体积的蒸馏水。

问题6：滴定刚开始时，为什么样品中加入碘液是产生蓝色后还会褪色？

提示：滴定刚开始时，局部碘过量可与淀粉现蓝色，但混匀后碘被Vc还原，所以蓝色会褪色，但当Vc被消耗尽后就不会再褪色了。

问题7：很可能不同组的学生测得同一种食品的Vc含量有差异，为什么？

提示：取材部位差异、浸提充分与否、称量及量取体积误差以及终点判断等，使得最终结果间有差异(启发学生思考，误差不可避免，但尽可能减小)。

建议：为了使各组学生探究结果间可比性更好，建议每组学生统一取材量。如都取5g，并加10mL蒸馏水进行研磨。研磨后用纱布过滤并量滤液的体积，进行记录。测定时取4mL提取液即可最后换算。

4.2 探究活动开展 具体如下：

4.2.1 取材并制备待测样品溶液 通过探究问题的讨论，学生了解了食品样液的提取方法，随后按日常实验分组并领取实验材料及用品。

注意事项：提醒学生不可浪费，并记录所取食物及部位(如大白菜是叶的部位还是芯的部位)。并设置思考问题，留作探究活动之后讨论。

问题1：用现在的方法，能不能对小麦种子、木耳和干蘑菇等食品中的Vc进行检测呢?如果能该怎么进行?

提示：Vc是水溶性的，小麦种子、木耳和干蘑菇等材料，只要研磨后加水浸提，Vc就会溶解到水中，取浸提液进行测定，最后再换算就可得出一定质量的样品中含有的Vc量。

问题2：滴定过程中终点溶液误判，造成测定误差怎么减小？

提示：Vc还原碘需要一个过程，所以加碘液不能太快，且需要不断地摇动，避免局部过量提前误判为终点。

4.2.2 配制系列Vc标准溶液 教师和学生一起看Vc注射剂说明书，启发学生完成Vc标准溶液的配制。

问题1：每瓶Vc注射剂含Vc量是多少?

提示：1g/2.5mL。

问题2：根据现有条件怎样量出配制不同浓度的标准溶液需要的Vc注射剂液体呢?

提示：如果需要的体积太小，现有条件不能满足。可先将注射剂倒入量筒中，再加蒸馏水稀释到10mL，充分混匀，再按稀释后的溶液计算需要的体积。可以用胶头滴管吸取，看剩余的液体刻度，确定吸取的体积数。

问题3：相同体积的不同浓度的Vc标准溶液(含指示剂)，在滴加I2-KI标准溶液的过程中，预测颜色变化情况。

提示：刚开始加碘液，由于Vc浓度高，形成蓝色迅速会褪色，甚至几乎不生成蓝色，但随不断加入碘液，形成蓝色后褪色会逐渐变缓，直至不再褪色。

问题4：标准梯度浓度的Vc溶液，加碘液至不褪色终点时，高浓度和低浓度的哪个需要的碘液多？

提示：高浓度的多，低浓度的少。

4.2.3 待测样品进行碘—淀粉不褪色检测 建立了碘—淀粉不褪色滴定体系后，引导学生取一定体积(按经验，取42mL为宜)的待测样品，加入0.5mL淀粉溶液，混匀。取一定体积的碘液，盛放在量筒或烧杯中，用胶头滴管吸取并缓慢滴加到待测样液中，并边加边混匀。等出现蓝色不再褪去，测量剩余的碘液，计算用去的碘液。也可以先测定多少滴碘液为1mL，算出1滴约为多少毫升，这样可以用数滴法记录所用的碘液体积。

4.2.4 计算所选各种食材中Vc的含量 按照之前建立的标准梯度浓度的Vc溶液建立的Vc含量与碘液间的关系，计算样品Vc含量。

问题：测定结果是不是就直接可看作5g食物中的Vc含量？

提示：不是，需要通过折算。

5 结果分析

通过上述探究活动后，各组学生汇报自己小组的探究结果。学生共同比较各组间的差异，以及与教材中所给的数据差异，分析原因。教师选择标准Vc不褪色系做得较好组的数据进行分析，并演示样品液的折算过程。

例如，4mL的25mg/mL标准液中加1.2mL碘液达到不褪色终点，4mL的50mg/mL标准液中加2.2mL碘液达到不褪色终点，则推算出如果需要1mL的碘液能够达到不褪色终点，则样品中的Vc量约为1/2×[(25×4)÷1.2+(50×4)÷2.2]=87.12mg。也就是说需要1mL的碘液对应的样品中含有Vc的量为87.12mg。如果5g大白菜提取液体是10mL，测定时所取体积是4mL，滴定达到不褪色终点所用的碘液为0.18mL，则5g食品材料中约含Vc为87.12×1.8×10/4=39.2mg，平均含约为39.2÷5=7.84mg/g。同样，可计算出所取的各种材料的Vc含量。

讨论：各组间测出的同种材料的Vc含量存在差异，而且与教材给定的也有差异。究其原因，主要在于：①取材部位差异，如大白菜叶的基部和梢部本来就存在差异；②探究过程，各步骤难免有误差；③提取过程中研磨不够充分，Vc释放不彻底。

(基金项目：新疆师范大学“十三五”校级重点生物学科资助，No.17SDKD0201)