斐林试剂和本尼迪特试剂检测效果对比分析

倪伟海 （宁波市镇海中学 浙江宁波 315299）

在高中生物学教学中，“检测生物组织中的糖类”是一个经典且重要的实验。在2019 版人教版教材中，该实验所用检测试剂为斐林试剂。在2019 版浙科版教材中则使用本尼迪特试剂（也称为班氏试剂）。斐林试剂是由0.1 g/mL NaOH 和0.05 g/mL CuSO4配制而成。其中0.1 g/mL NaOH 溶液称为斐林试剂甲液，0.05 g/mL CuSO4称为斐林试剂乙液。本尼迪特试剂的配制方法为：将4.3 g硫酸铜（CuSO4·5H2O）溶解在50 mL 水中，加热使之溶解，冷却后加水至40 mL；另将43 g 柠檬酸钠和25 g 无水碳酸钠溶解于150 mL 水中，加热使之溶解。冷却后将上述2 份溶液混合，用水稀释至250 mL，当溶液不澄清时可过滤。本尼迪特试剂常被认为是斐林试剂的改良试剂，避免了斐林试剂必须现配现用的缺点，可长期保存。斐林试剂在储存上具有缺点，而人教版仍选择其作为检测试剂是否存在其他原因？斐林试剂在其他方面，例如，检测速度和灵敏度等是否具有优势？

1 研究背景

斐林试剂和本尼迪特试剂反应原理具有一定共性：都是利用Cu（OH）2与还原性糖的醛基在加热条件下反应，生成砖红色的Cu2O 沉淀以检测还原性糖的存在。但二者产生Cu（OH）2的方式存在差别。斐林试剂的甲液与乙液直接反应产生Cu（OH）2，Cu（OH）2再与还原性糖反应产生砖红色沉淀。而本尼迪特试剂中Cu（OH）2的产生过程是：柠檬酸钠和碳酸钠均是强碱弱酸盐，在水中水解产生OH-，与CuSO4溶液混合时，生成的Cu（OH）2与还原性糖反应生成砖红色沉淀。从原理分析，斐林试剂甲液与乙液强烈反应产生Cu（OH）2，Cu（OH）2很容易沉淀，浓度相对较高。因此，可推测其检测还原性糖的灵敏度较高。而本尼迪特试剂利用柠檬酸钠和碳酸钠水解产生OH-，与CuSO4混合后产生的Cu（OH）2。因为水解产生的OH-数量较少，产生的Cu（OH）2浓度也相对较低。虽可长期保存，但据此可推测本尼迪特试剂检测还原性糖的灵敏度较低。

斐林试剂和本尼迪特试剂与葡萄糖反应时，常可见颜色从蓝色到砖红色的变化过程。当反应体系扩大至400 mL 时，可清楚地观察到整个颜色变化过程：蓝色、蓝绿色、绿色、浅绿色、黄绿色、黄色、橙黄色、橙色、橙红色、砖红色、棕黑色[1]。绿色是黄色和蓝色等量混合，橙色是黄色和红色等量混合，因而该反应会发生这种颜色依次变化的过程。因此，可通过观察不同浓度的葡萄糖标准液的颜色变化检测试剂灵敏度[2]。

2 材料与方法

2.1 实验材料 斐林试剂甲液：0.1 g/mL NaOH、斐林试剂乙液：0.05 g/mL CuSO4、本尼迪特试剂、不同浓度的葡萄糖标准液（分别为0 g/L、1 g/L、5 g/L、8 g/L、10 g/L、13 g/L、16 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L）、电子天平、烧杯、试管、试管架、恒温水浴锅、一次性手套、移液器。

2.2 实验步骤 取20 支试管，均分为2 组（斐林试剂组和本尼迪特试剂组），各组每支分别依次编号为1～10。依次向每支试管注入3 mL 葡萄糖标准液（分别为0 g/L、1 g/L、5 g/L、8 g/L、10 g/L、13 g/L、16 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L）。斐林试剂组每支试管分别注入3 mL 斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再注入），本尼迪特试剂组每支试管分别注入3 mL 本尼迪特试剂。将20 支试管置于盛有60℃的恒温水浴锅中加热1 min、5 min 和20 min。观察试管中出现的颜色变化。

3 实验结果与讨论

3.1 斐林试剂与本尼迪特试剂中Cu（OH）2含量比较 葡萄糖标准液分别加入斐林试剂和本尼迪特试剂时颜色如图1。观察图1 发现，斐林试剂组的蓝色显著比本尼迪特试剂组的要深。仔细观察，斐林试剂组内存在蓝色絮状沉淀（图2），本尼迪特试剂组均澄清。这表明斐林试剂产生的Cu（OH）2浓度相对较高，析出沉淀，而本尼迪特组的Cu（OH）2浓度相对较低。

图1 葡萄糖标准液分别加入斐林试剂和本尼迪特试剂颜色变化

图2 斐林试剂

3.2 斐林试剂与本尼迪特试剂对葡萄糖检测速度比较 葡萄糖标准液60 ℃热水浴1 min 和5 min 时颜色变化见图3 和图4。从图3 中可知，热水浴加热1 min 后，斐林试剂组的30 g/L 葡萄糖标准液呈现黄绿色，25 g/L 葡萄糖标准液呈现蓝绿色，而本尼迪特试剂组均未发生明显颜色变化。从图4 中可知，热水浴加热5 min 后，本尼迪特试剂组30 g/L 葡萄糖标准液上层呈现轻微黄绿色时，斐林试剂组的30 g/L、25 g/L、20 g/L、16 g/L、13 g/L 葡萄糖标准液均出现了砖红色沉淀。这表明斐林试剂与相同浓度的葡萄糖标准液反应时，产生砖红色沉淀的速度更快，现象更明显。

图3 热水浴1 min 葡萄糖标准液颜色变化

图4 热水浴5 min 葡萄糖标准液颜色变化

3.3 斐林试剂和本尼迪特试剂对葡萄糖检测灵敏度比较 葡萄糖标准液60 ℃热水浴1 min 和5 min 时颜色变化见图3 和图4。仔细观察5 min后各支试管的颜色变化，发现从20 min 开始，各支试管的颜色均不再发生可见的变化（图5）。因此，可近似的认为Cu（OH）2与葡萄糖的醛基反应完全。分析图5 可知，本尼迪特试剂组的13 g/L、16 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L 组出现明显的砖红色沉淀，而斐林试剂组的5 g/L、8 g/L、10 g/L、13 g/L、16 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L 组均出现明显的砖红色沉淀。分析可知，相较于本尼迪特试剂，斐林试剂可检测含低浓度葡萄糖的溶液。

图5 热水浴20 min 葡萄糖标准液颜色变化

实验结果表明：斐林试剂检测还原性糖时，其产生砖红色沉淀的速度快于本尼迪特试剂，检测还原性糖的灵敏度也高于本尼迪特试剂。就检测还原性糖的效果，斐林试剂要好于本尼迪特试剂。这是因为斐林试剂中的Cu（OH）2浓度相对本尼迪特试剂较高，因此，能更快更多地与还原必须现配现用，实际生活中通常用于研究或针对个别病人的检验。而本尼迪特试剂可长期保存，在实际中通常用于生产和大多数病人的检验。