淀粉加碘液为什么会变成灰色

淀粉加碘液为什么会变成灰色

淀粉和碘的显色机理直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。这些显色反应的灵敏度很高，可以用作鉴别淀粉的定量和定性的方法，也可以用它来分析碘的含量。纺织工业上用它来衡量布匹退浆的完全度。为什么碘遇淀粉或糊精会出现不同的颜色呢?

以前认为，淀粉能吸附碘，使碘吸收的可见光的波长向短的波长方向移动，棕色的碘液就变成蓝色。同理，支链淀粉和糊精也能吸附碘，不过吸附的程度不同，因此呈现的颜色不同。这种解释的有力根据是碘的淀粉液在加热时蓝色消失。这就被认为是加热后分子动能增大，引起解吸的缘故。

近年来用先进的分析技术(如X射线、红外光谱等)研究碘跟淀粉生成的蓝色物，证明碘和淀粉的显色除吸附原因外，主要是由于生成包合物的缘故。什么是包合物呢?直链淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体，每个葡萄糖单元都仍有羟基暴露在螺旋外。碘分子跟这些羟基作用，使碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位。碘跟淀粉的这种作用叫做包合作用，生成物叫做包合物。

在淀粉跟碘生成的包合物中，每个碘分子跟6个葡萄糖单元配合，淀粉链以直径0.13 pm绕成螺旋状，碘分子处在螺旋的轴心部位。淀粉跟碘生成的包合物的颜色，跟淀粉的聚合度或相对分子质量有关。在一定的聚合度或相对分子质量范围内，随聚合度或相对分子质量的增加，包合物的颜色的变化由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色。例如，直链淀粉的聚合度是200～980或相对分子质量范围是32 000～160 000时，包合物的颜色是蓝色。分支很多的支链淀粉，在支链上的直链平均聚合度20～28，这样形成的包合物是紫色的。糊精的聚合度更低，显棕红色、红色、淡红色等。下表就是淀粉的聚合度和生成碘包合物的颜色。表7-1淀粉的聚合度和生成碘包合物的颜色葡萄糖单位的聚合度3.8 7.4 12.9 18.3 20.2 29.3 34.7以上包合物的颜色无色淡红红棕红紫色蓝紫色蓝色淀粉跟碘生成的包合物在pH＝4时最稳定，所以它的显色反应在微酸性溶液里最明显。淀粉和碘的显色机理直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。这些显色反应的灵敏度很高，可以用作鉴别淀粉的定量和定性的方法，也可以用它来分析碘的含量。纺织工业上用它来衡量布匹退浆的完全度。为什么碘遇淀粉或糊精会出现不同的颜色呢?

碘遇淀粉真的都显蓝色吗?

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。

第二，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。