淀粉遇碘不一定变蓝_张前进

2014年第49卷第1期生物学通报53
淀粉遇碘（I2）呈蓝色这一特性，早已被人们所熟知，并因其反应灵敏而被广泛用于检测淀粉或碘的存在。

淀粉遇碘一定都会呈现蓝色吗?在中学生物学实验中，遇到了一些有趣的实验现象：1）实验室中配制的淀粉溶液加入碘液后并不一定出现蓝色，有时会出现蓝紫色、紫色、紫红色，甚至是赭色等。

2）如果对显蓝色的淀粉-碘混合液进行加热，蓝色会褪去，而待冷却后，蓝色又会重新出现。

3）如果向显蓝色的淀粉－碘混合液中滴加氢氧化钠，蓝色也会消失。

上述实验事实表明淀粉遇碘不一定都会呈现蓝色，那么产生上述颜色偏差的原因是什么呢？对此，查阅了《生物化学》、《无机化学》等大学教材以及相关学术论文，设计并实施了“探究影响淀粉和碘显色反应的因素”的实验，从淀粉和碘显色反应的原理、影响淀粉和碘显色反应的因素以及对中学生物学实验教学的启示3个方面探究了“淀粉遇碘不一定变蓝”的显色原理、影响条件及其实际意义。

1淀粉和碘显色反应的原理
1.1淀粉的组成和结构淀粉是一种植物多糖，由几百到几千个葡萄糖单体脱水缩合形成。

通常由直链淀粉和支链淀粉2部分组成，二者在淀粉中所占的比例随植物的种类而异，并且在结构与理化性质上也有一定区别。

直链淀粉可溶于热水，分子量比支链淀粉小，由300～400个D-葡萄糖分子以α-1，4-糖苷键相连而成，卷曲成螺旋形，每个螺旋有6个葡萄糖基。

支链淀粉不溶于冷水，与热水作用形成浆糊，分子量比直链淀粉大，由1300个或更多的D-葡萄糖分子缩合而成，有支链结构；主链是由α-1，4-糖苷键连接所形成的长链，而每个分支则是由α-1，6-糖苷键连接所形成的短链，大约相隔20个葡萄糖单位有1个分支，每个分支链的长度平均为24～30个葡萄糖基［1］。

1.2显色原理直链淀粉遇碘呈现蓝色，而支链淀粉遇碘呈现紫红色，二者显色不同的主要原因是生成的淀粉-碘包合物不同。

直链淀粉是由D－葡萄糖分子通过α-1，4-糖苷键连接的直链分子，卷曲成螺旋形，碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位，借助范德华力形成淀粉-碘包合物。

在淀粉中，每个碘分子跟1个螺旋中的6个葡萄糖基结合。

淀粉与碘生成的包合物的颜色与淀粉糖苷链的长度有关。

当链长小于6个葡萄糖基时，不能形成一个螺旋圈，因而不能呈色。

当平均长度为20个葡萄糖基时呈红色，大于30个葡萄糖基时呈蓝色。

支链淀粉的相对分子质量虽然较大，但支链淀粉的分支短链的长度只有20～30个葡萄糖基，碘分子进入长短不一的螺旋卷曲管内呈现出不同颜色，支链淀粉遇碘呈紫红色正是蓝、红混合色。

而直链淀粉的链长超过30个葡萄糖基，所以与碘作用呈现蓝色［2］。

由于不同植物的淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例有所不同，因此淀粉遇碘究竟呈现什么颜色，应取决于该淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例。

2影响淀粉和碘显色反应的因素
通过实验探究了以下4个因素对淀粉和碘显色反应的影响，除马铃薯匀浆、糯米匀浆外，实验中采用的淀粉均为可溶性淀粉。

2.1显色反应受淀粉类型的影响观察了1%的淀粉溶液、马铃薯匀浆、糯米匀浆（煮熟）遇碘的显色反应。

其中，淀粉溶液的配置方法：以配制
淀粉遇碘不一定变蓝
张前进（新疆实验中学新疆乌鲁木齐830049）
摘要针对中学生物学实验中遇到的“淀粉遇碘不一定变蓝”的现象，探究影响淀粉和碘显色反应的因素。

关键词淀粉碘淀粉-碘包合物显色反应
中国图书分类号：Q-33文献标识码：B
54生物学通报2014年第49卷第1期
100mL溶液为例，将1g可溶性淀粉加少量水调成糊状，边搅拌边加入100mL沸水，微沸2min，静置，取上层溶液，即为约1%的淀粉溶液。

实验发现：可溶性淀粉溶液遇碘呈现蓝色；马铃薯匀浆遇碘呈现紫红色；糯米匀浆遇碘呈现紫红色。

这是因为淀粉和碘的显色反应受淀粉类型的影响，若全部为直链淀粉，呈现蓝色，全部为支链淀粉，呈现紫红色，直链淀粉较多，呈现蓝紫色，支链淀粉较多，则呈现紫红色。

2.2显色反应受淀粉新鲜度的影响观察新配制的淀粉溶液、配制1周的淀粉溶液和配制1月的淀粉溶液（冰箱冷藏储存）遇碘的显色反应，发现：新配制和配制1周的淀粉溶液遇碘均呈现明显的蓝色，而配制1个月的淀粉溶液遇碘呈现蓝紫色。

这是因为淀粉溶液存放时间过长，导致部分淀粉水解为糊精，从而使反应呈现蓝紫色。

因此实验中最好采用新配制的淀粉溶液。

2.3显色反应受温度的影响观察了温度对淀粉和碘显色反应的影响。

将各加入2mL淀粉溶液的11支试管分别置于0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的不同温度中水浴保温5min后，再各加入2滴碘液，观察各试管中溶液颜色变化情况。

需要说明的是，温度的控制采用不同加冰量（低于室内水温的温度，如0℃和10℃）和恒温水浴锅加热（高于室内水温的温度）2种方法。

实验发现：当温度为30℃及以下时，蓝色不会褪去；当温度为40～50℃时，蓝色很快褪去；温度为60℃及以上时，不会出现蓝色。

这是因为淀粉分子受热时螺旋圈会由于膨胀而扩大，碘分子不能在螺旋圈中以氢键形成稳定的包合物，碘分子从螺旋圈中脱下而导致原有颜色逐渐褪去［3］。

因此，观察淀粉的显色反应要等冷却到30℃以下进行，这时显色现象会更加明显。

2.4显色反应受pH的影响观察pH=1～14等14个梯度pH对淀粉和碘显色反应的影响，pH梯度通过不同浓度的盐酸或氢氧化钠进行控制。

实验发现：pH=2及以下时，呈现蓝紫色；pH=3～8，呈现蓝色；pH=9及以上时，不显色。

这是因为：在强酸溶液中，淀粉会水解为糊精而呈现蓝紫色；在强碱溶液中，碘单质能迅速发生歧化反应生成碘酸盐和碘化物（3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O）［4］，没有碘单质的存在，就不能形成淀粉-碘包合物，因此不能显色；在弱酸、中性和弱碱溶液中，淀粉基本不水解，碘单质也基本不参加歧化反应，因而呈现蓝色。

3对中学生物学实验教学的启示
由于淀粉和碘的显色反应会因淀粉的类型、所处条件（温度和酸碱度）、分解程度等因素的不同而有所不同，因此在中学生物学的实验教学中，教师应当注意如下几个方面。

3.1实验设计在实验设计环节，如果实验中所涉反应的温度或pH不同，如在“探究温度（pH）对淀粉酶活性的影响”实验中［5］，建议不要采用“淀粉遇碘变蓝”的检测方法，而采用斐林试剂检测还原糖的方法。

3.2实验操作在实验操作环节，淀粉溶液最好采用新配制的可溶性淀粉溶液。

此外，在滴加碘液时，最好使待测溶液温度处于常温且酸碱度为中性或偏弱酸性，以减少实验误差。

3.3实验结果在分析实验结果时，要尊重实验结果并能合理地解释实验偏差。

如用碘液检测马铃薯匀浆时出现紫红色现象而非蓝色现象；在“探究温度对淀粉酶活性影响”的实验中，100℃的试管加酶反应不经冷却而直接滴加碘液不显色。

不要回避这一显色偏差，而是向学生传递“淀粉遇碘不一定变蓝”的正确观点，并向学生解释其原因。

主要参考文献
1周寿然，张佐，黄佩蓉．生物化学．南昌：江西高校出版社，2008：82．
2曾波．淀粉遇碘真的变蓝了吗．生物学教学，2001，26（6）：42—43．
3张秀清．淀粉与碘反应的显色原理和条件．实验教学与仪器, 2006，（12）：27—28．
4北京师范大学无机化学教研室，华中师范大学无机化学教研室，南京师范大学无机化学教研室．无机化学．第4版．北京：高等教育出版社，2002：476．
5人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材开发中心．普通高中课程标准实验教科书（必修）生物第1册．第2版．北京：人民教育出版社，2007：83—84．
（E－mail:qianjinzhang@）。