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carsin

铜虫 (初入文坛)

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[资源] 淀粉和糖类鉴别中的显色问题解析

近日由于工作需要，查了一些关于淀粉和糖类鉴别中的显色方法的资料，发现原来自己以为很简单的鉴别试验中竟存在着许多与理论结果不相符的复杂问题。我看了许多资料，估计下面的内容对大家更有用一些，在此转贴过来，呵呵，希望能对需要的人有所帮助～～～

   正文：

   淀粉是多糖类（C6H10O5）的一种，现行高中课本第三册中指出：“淀粉跟碘作用呈现蓝色”，高等学校《有机化学实验》教材也指出：“淀粉在百万分之几时仍能给出碘试验的正性结果”。因此，在生化领域的生产和检验中，都广泛地利用淀粉和碘化钾组成的混合液作为氧化还原反应一类滴定的指示剂，或用碘证实淀粉的存在。但在实际操作中，往往会出现淀粉液（包括市售可溶性淀粉）在遇一定量碘时出现颜色后又立即消褪的现象。而且，当再加入较多量的碘时，颜色也不一定显蓝色，有时会出现紫蓝、紫、紫红、赭蓝，甚至是赭色等。这是什么缘故呢？

   其一：淀粉从分子结构上可分为直链淀粉和支链淀粉两种。市售的可溶性淀粉一般是在55℃—65℃间将能溶于水的部分提取的。直链淀粉遇碘变蓝，而支链淀粉遇碘变紫至紫红色，这是大家都知道的。但是，55℃—65℃提取的“直链淀粉”只可以说是在此温度下提取能溶于水的那部分淀粉，也就是分子量较小的那部分淀粉，并非真的提取到的淀粉其分子都不含支链，其中有一部分只是所含的支链少些、短些的支链淀粉罢了。

   其二：天然淀粉中肯定含有油脂，且不同的植物，其淀粉中油脂的含量有所不同。我们知道，油脂是有碘值的（即能与碘反应褪色），碘溶于油脂中，会使得液体呈现红至橙红色。

   其三：淀粉分子末端单糖所含有的醛基也可被碘水氧化，使碘水褪色。

   针对上述的问题，笔者经过反复的实验探索，发现可以用以下的方法处理淀粉，从而减小变色与课本不符，以及颜色消褪等的实验误差。可用市售的可溶性淀粉（55℃—65℃），最好是在55℃左右提取的可溶性淀粉干燥后，用CCL4在40℃—65℃下浸泡半小时，过滤，并用CCL4多次洗涤，进行脱脂处理。将上述提取的淀粉干燥后，用3%的H2O2浸泡二十分钟以上，过滤，并用蒸馏水反复洗涤，除去淀粉分子末端单糖的醛基。碘水或KI的用量要适宜，不应太浓或太大量，以免过量的碘产生颜色干扰。经上述处理过的淀粉，试验时可使产生的蓝色较为准确。也观察不到颜色的消褪现象，用这样处理过的淀粉配制的淀粉碘化钾溶液作指示剂，也可以避免了指示剂引入误差，使检验结果更准确。笔者想着重说明的是，在中学的生化实验中，用碘检验未经处理的植物根、茎、叶和果实等中含有的淀粉时，所得到的现象是呈紫蓝、紫、紫红、赭蓝、甚至是赭色等等，这些都是确切的客观现象。中学教材中指出的“淀粉跟碘作用呈蓝色”的说法未免太不准确了，这或许是因高中化学不宜对有关问题叙述得太复杂的缘故吧。若把这句话改为“有些淀粉跟碘作用呈蓝色”。就更严谨些了。

   常见的多糖化合物有以下几种：
1. 淀粉(starch)
为D-葡萄糖的高聚物，通式为(C6H10O5)n。淀粉是植物体内贮藏的营养物质，具有一定的形态，通常为白色颗粒状粉末，不溶于冷水、乙醇及有机溶剂，在热水中形成胶体溶液，可被稀酸水解成葡萄糖，也可被淀粉酶水解成麦芽糖。
按淀粉的结构可分为两类：
一类是胶淀粉(amylopectin)，又称淀粉精，位于淀粉粒外周，约占淀粉的80%。胶淀粉为支链淀粉，由1000个以上D-葡萄吡喃糖以a -1,4连接，并带有a -1,6连接的支链，分子量5万～10万，在热水中膨胀成粘胶状，遇碘液呈紫色或红紫色。
另一类为糖淀粉(amylose)，又称淀粉糖，位于淀粉粒中央，约占淀粉的20%。糖淀粉为直链淀粉，由约300个D-葡萄吡喃糖以a-1,4连接而成，分子量1万～5万，可溶于热水，遇碘液显深蓝色。淀粉通常无明显的药理作用，大量用作制取葡萄糖的原料，在制剂中常作为赋形剂、润滑剂或保护剂。淀粉粒的形态结构是生药显微鉴定的特征之一。
　　淀粉常用碘液反应来鉴定，即淀粉遇碘液呈蓝紫色，加热后蓝色消失，冷却后蓝紫色复现。
2. 菊糖(inulin)
为约35个D-果糖以b -2，1连接而成，最后接D-葡萄糖。这种果聚糖广泛分布于菊科和桔梗科植物中。菊糖溶解于细胞液中。遇乙醇可形成球状结晶析出。能溶于热水，微溶或不溶于冷水，不溶于有机溶剂，遇碘液不显色。常用于肾功能检查。菊糖的形态结构可作为生药显微鉴定的特征之一。
3. 树胶(gum)
为高等植物干枝受伤或受菌类侵袭后自伤口渗出的分泌物，在空气中干燥后形成半透明的无定形固体。树胶的形成是由于细胞壁、细胞内含物质受酶的作用分解变质（树胶化）所致。主要分布于蔷薇科、豆科、芸香科与梧桐科等多种植物。
　树胶是一种有分支结构的杂多糖，水解后产生L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸等。糖醛酸常与钙、镁、钾结合成盐。
　树胶在水中膨胀成胶体溶液，不溶于有机溶剂，与醋酸铅或碱式醋酸铅溶液产生沉淀。
　常的树胶有阿拉伯胶(acacia)、西黄芪胶(tragacanth)、杏胶、桃胶等，主要用作制剂的赋形剂、混悬剂、粘合剂和乳化剂。
4. 粘液质(mucilage)
为存在于种子、果实、根、茎的粘液细胞和海藻中的一类粘多糖，是保持植物水分的基本物质，是植物正常的生理产物。如车前子胶(plantosan)是车前种子中的粘液质。
　粘液质的组成与树胶相似，多为无定形固体。在热水中形成胶体溶液，冷后成冻状，不溶于有机溶剂，可与醋酸铅溶液产生沉淀。
5. 粘胶质(pectic substance)
　为高等植物细胞间质的构成物质。如果胶(pectin)是由D-半乳糖醛酸a-1,4连接而成的直链化合物，具止泻作用。
6. 纤维素(cellulose)与半纤维素(semicellulose)
纤维素为b -1,4相连的直链葡聚糖，半纤维素为酸性多糖，它们与木质素共同组成细胞壁。
7. 动物多糖
　　(1) 肝糖元(glycogan)：是动物的贮藏养料，存在于肌肉与肝脏中。其结构与胶淀粉相似，遇碘液呈红褐色。
　　(2) 甲壳素(chitin)：是组成甲壳类昆虫外壳的多糖。其结构与纤维素类似，不溶于水，对稀酸和碱都很稳定。甲壳素的水解产物葡萄糖胺是重要的合成原料。
　　(3) 肝素(heparin)：主要存在于肝与肺中，为高度硫酸酯化的左旋多糖。有很强的抗凝血作用，用于防治血栓形成。
　　(4) 硫酸软骨素(chondroitin sulgate)：为动物组织的基础物质，用以保持组织的水分和弹性，也是软骨的主成分。它与肝素相似，在动物体内与蛋白质结合而存在。具有降低血脂活性。
　　(5) 透明质酸(hyaluronic acid)：为酸性粘多糖，存在于眼球玻璃体、关节液、皮肤等组织中作为润滑剂，并能阻止微生物的入侵。

糖类成分的鉴别

1. Fehling试验
生药的水浸液加Fehling试剂，于沸水浴加热数分钟，若有还原性糖类成分存在，则产生砖红色氧化亚铜沉淀。若有非还原性低聚糖及多糖存在，则必须加稀酸水解后，才能与Fehling试剂呈阳性反应。

2. Molish试验生药水浸液，加a -萘酚试剂数滴，摇匀后沿管壁滴加浓硫酸，若有糖类成分与甙类存在，则在二液面交界处出现紫红色环。

3. 成脎试验生药的水浸液与盐酸苯肼液共热，只要有糖类成分存在，即生成黄色的糖脎结晶。镜检结晶，可视结晶的形状而鉴定出糖的种类。

4. 层析法取生药浸出液（多糖类需水解），以某种糖为对照品一起进行层析检测。常用纸层析法，正丁醇-乙酸-水（4 : 1 : 5上层）作展开剂，新配制的氨化硝酸银溶液为显色剂，结果还原糖形成黑色斑点。

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