用碘量法探究維生素C含量的活動設計

趙惠新 趙和平 甘 甜

(1 新疆師范大學干旱區植物逆境生物學實驗室 烏魯木齊 830054； 2 新疆烏魯木齊八一中學 烏魯木齊 830002)

人教版初中教材《生物學》七年級第2章第2節“探究食物中的營養物質”中，可通過探究活動方式來學習不同食物中維生素C(Vc)的含量，幫助學生了解Vc來源，并提高學生提出問題、作出假設、制定探究計劃、處理數據和分析探究結果的能力。關于Vc含量的測定方法，目前報道并應用的達三十多種，其中碘量法不需要復雜的設備，經簡化就可應用于學生的探究性學習。對照教材中給出的各種食品營養成分的含量表，選擇日常食用的幾種蔬菜、水果，設計出以下的探究活動方案。

1 設計重點

探究活動是以學生為主體，在學生初步了解滴定方法及Vc水中溶解特性的基礎上進行設計，提出“學會Vc樣品的提取”“學會碘量法的滴定要點”“學會按照測定數據計算樣品中的Vc含量”和“了解不同食物中Vc含量的差異”等重點解決問題，讓學生帶著問題和任務進行探究性活動，提高學生思考問題、解決問題的能力。

2 材料準備

植物材料：蘋果、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醫用)、新鮮配制的終濃度為300μg/mL的I2-KI標準溶液(簡稱碘液)，1%淀粉溶液、蒸餾水、天平1臺、10mL量筒2個、研缽1個、膠頭吸管30支、漏斗、50L小燒杯8個、紗布等。

3 實驗原理

用Vc注射劑配制成一定濃度梯度的標準液。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行滴定，樣品變藍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系。再取一定體積待測樣液，測定滴定至不褪色所需碘液標準溶液的量。對照標準的Vc含量和所需滴定劑間聯系，計算待測測樣液中Vc的含量。

4 探究過程

4.1 提出探究問題 首先設計以下問題，讓學生進行討論交流，引申出探究的問題。

問題1：用Vc注射劑如何配制不同濃度的標準Vc溶液？

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

問題2：食物中的Vc怎樣制備成待測樣品？

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

問題3：比較不同食物中Vc含量高低怎樣做到準確地定量？

提示：取材時要定量，加蒸餾水嚴格定量，最后可以比較相同質量的不同食物中的Vc含量。

問題4：淀粉起什么作用?

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

問題5：哪個食品來源的樣液可不加淀粉就能進行測定？

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。

問題6：滴定剛開始時，為什么樣品中加入碘液是產生藍色后還會褪色？

提示：滴定剛開始時，局部碘過量可與淀粉現藍色，但混勻后碘被Vc還原，所以藍色會褪色，但當Vc被消耗盡后就不會再褪色了。

問題7：很可能不同組的學生測得同一種食品的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判斷等，使得最終結果間有差異(啟發學生思考，誤差不可避免，但盡可能減小)。

建議：為了使各組學生探究結果間可比性更好，建議每組學生統一取材量。如都取5g，并加10mL蒸餾水進行研磨。研磨后用紗布過濾并量濾液的體積，進行記錄。測定時取4mL提取液即可最后換算。

4.2 探究活動開展 具體如下：

4.2.1 取材并制備待測樣品溶液 通過探究問題的討論，學生了解了食品樣液的提取方法，隨后按日常實驗分組并領取實驗材料及用品。

注意事項：提醒學生不可浪費，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)。并設置思考問題，留作探究活動之后討論。

問題1：用現在的方法，能不能對小麥種子、木耳和干蘑菇等食品中的Vc進行檢測呢?如果能該怎么進行?

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就會溶解到水中，取浸提液進行測定，最后再換算就可得出一定質量的樣品中含有的Vc量。

問題2：滴定過程中終點溶液誤判，造成測定誤差怎么減小？

提示：Vc還原碘需要一個過程，所以加碘液不能太快，且需要不斷地搖動，避免局部過量提前誤判為終點。

4.2.2 配制系列Vc標準溶液 教師和學生一起看Vc注射劑說明書，啟發學生完成Vc標準溶液的配制。

問題1：每瓶Vc注射劑含Vc量是多少?

提示：1g/2.5mL。

問題2：根據現有條件怎樣量出配制不同濃度的標準溶液需要的Vc注射劑液體呢?

提示：如果需要的體積太小，現有條件不能滿足。可先將注射劑倒入量筒中，再加蒸餾水稀釋到10mL，充分混勻，再按稀釋后的溶液計算需要的體積。可以用膠頭滴管吸取，看剩余的液體刻度，確定吸取的體積數。

問題3：相同體積的不同濃度的Vc標準溶液(含指示劑)，在滴加I2-KI標準溶液的過程中，預測顏色變化情況。

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

問題4：標準梯度濃度的Vc溶液，加碘液至不褪色終點時，高濃度和低濃度的哪個需要的碘液多？

提示：高濃度的多，低濃度的少。

4.2.3 待測樣品進行碘—淀粉不褪色檢測 建立了碘—淀粉不褪色滴定體系后，引導學生取一定體積(按經驗，取42mL為宜)的待測樣品，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樣液中，并邊加邊混勻。等出現藍色不再褪去，測量剩余的碘液，計算用去的碘液。也可以先測定多少滴碘液為1mL，算出1滴約為多少毫升，這樣可以用數滴法記錄所用的碘液體積。

4.2.4 計算所選各種食材中Vc的含量 按照之前建立的標準梯度濃度的Vc溶液建立的Vc含量與碘液間的關系，計算樣品Vc含量。

問題：測定結果是不是就直接可看作5g食物中的Vc含量？

提示：不是，需要通過折算。

5 結果分析

通過上述探究活動后，各組學生匯報自己小組的探究結果。學生共同比較各組間的差異，以及與教材中所給的數據差異，分析原因。教師選擇標準Vc不褪色系做得較好組的數據進行分析，并演示樣品液的折算過程。

例如，4mL的25mg/mL標準液中加1.2mL碘液達到不褪色終點，4mL的50mg/mL標準液中加2.2mL碘液達到不褪色終點，則推算出如果需要1mL的碘液能夠達到不褪色終點，則樣品中的Vc量約為1/2×[(25×4)÷1.2+(50×4)÷2.2]=87.12mg。也就是說需要1mL的碘液對應的樣品中含有Vc的量為87.12mg。如果5g大白菜提取液體是10mL，測定時所取體積是4mL，滴定達到不褪色終點所用的碘液為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，可計算出所取的各種材料的Vc含量。

討論：各組間測出的同種材料的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就存在差異；②探究過程，各步驟難免有誤差；③提取過程中研磨不夠充分，Vc釋放不徹底。

(基金項目：新疆師范大學“十三五”校級重點生物學科資助，No.17SDKD0201)