摘 要：“新陈代谢与酶”是高中生物学的一个重要内容，学生须通过实验探究酶的特征。在指导学生探究不同温度下淀粉酶催化淀粉水解的实验中，笔者发现用碘液检验是否存在淀粉时温度不仅影响酶的活性还会影响碘与淀粉的显色反应，因此，出现了与预期不符的实验现象。经查阅资料弄清了缘由，并对与预期不符的结果产生的原因进行了实验验证。
关键词：实验方案 预期实验 现象分析 验证实验
淀粉遇碘变蓝色，因其反应灵敏被广泛用于检验淀粉或者碘的存在。在高中生物必修一“探究温度对淀粉酶活性的影响”中可以用碘液来检验淀粉的水解情况。但是，在不同温度下淀粉与碘的显色反应只与酶的活性有关吗？
在一节实验教学中出现了与预期不相符的实验结果，实验方案如下：
一、实验题目
探究温度对淀粉酶活性的影响。
二、实验原理
1.α-淀粉酶水解淀粉的最适温度是60℃。在低于60℃时，随着温度升高酶的催化效率升高；高于60℃时，随着温度升高，催化效率降低，直到失活。
2.淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖，淀粉与碘变蓝色，麦芽糖与碘不变蓝色。
三、材料用具
质量分数为0.25%α-淀粉酶溶液,3%可溶性淀粉溶液，碘液,试管,试管刷，试管架,刻度吸管,恒温水浴箱（水温分别保持在60℃、100℃),冰块,铅笔。
四、实验准备
1.实验前教师应配制好0.25%α-淀粉酶溶液和3%可溶性淀粉溶液，碘液。
2.课前打开2个恒温水浴箱，并调好温度。
五、方法步骤
1.取6支洁净的试管，编上1、1′、2、2′、3、3′号，向1、2、3号试管分别注入 1mL0.25%α-淀粉酶，向1′、2′、3′号试管加入1mL可溶性淀粉溶液。
2.将1和1′号试管放置在冰块中,2和2′号试管放置于的60℃水浴锅中,3和3′号试管放置于100℃的水浴锅中，每支试管各保温5分钟。
3.分别将同温度下的淀粉溶液注入淀粉酶溶液中（即1`号试管注入到1号试管中）摇匀后，各自保温5分钟。
4.在3支试管中各滴入1滴碘液，摇匀。
5.观察并记录颜色变化。
六、预期实验现象
1号试管加碘后出现蓝色（原因：低温抑制酶的活性，淀粉水解受阻）。
2号试管加碘后不出现蓝色（原因：60℃为α-淀粉酶最适合温度，此时酶的活性最高，淀粉被完全水解）。
3号试管加碘后出现蓝色（原因：高温破坏酶的空间结构导致酶失去活性，淀粉酶无法分解淀粉）。
七、实际实验现象
1号和2号试管颜色变化与预期实验相符，而3号试管颜色变化与预期实验结果不相符。
表1.在不同温度下α-淀粉酶催化淀粉水解反应
八、实验现象的分析
在此实验操作中针对3号试管出现了与预期不符的现象，可以提出以下几种假说：
1.100℃时α-淀粉酶的结构没有被破坏，因此淀粉酶水解了淀粉，加入碘液没有出现蓝色。
2.100℃时α-淀粉酶的结构被破坏无法水解淀粉，但是淀粉的结构可能改变导致与碘液不变蓝色。
3.100℃时α-淀粉酶的结构和淀粉的结构都改变导致淀粉与碘液不变蓝色。
经过查阅资料得到了淀粉的分类、结构及与碘反应原理：自然界中的淀粉从分子结构可看做两种：一种是直链淀粉，另一种是支链淀粉。
直链淀粉可溶于水俗称可溶性淀粉，支链淀粉不溶于水，一般的显色实验用到的都是直链淀粉。直链淀粉是由葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合而成的链状化合物，但并非线形结构。淀粉分子中各葡萄糖单位有游离羟基，可以形成分子内氢键而形成螺旋结构，每一圈螺旋大约有六个葡萄糖单位。螺旋结构中有一定的空腔，刚好能容纳碘分子钻入。碘分子与淀粉之间借助于范德华力联系在一起，形成一种络合物，这种络合物能够吸收除了蓝色以外的其他可见光，因此使淀粉呈现出蓝色。
由此得出：直链淀粉与碘分子反应的实质是形成具有螺旋结构的络合物，但是当加热到75℃以上时淀粉的螺旋结构被破坏，不能与碘分子结合形成络合物，因此溶液不会变蓝色。一旦冷却螺旋结构恢复，蓝色就会呈现。
九、验证实验
在教学中实际实验与预期实验不符的情况下学生也很想知道其原因，通过引导学生，给学生提供了淀粉与碘反应的资料信息，笔者就开始要求学生来设计实验验证哪种解释更合理。
下表就是学生通过思考讨论自己设计的实验过程和实验之后的结论：
表2. 在常温和 100℃下淀粉与碘液的显色反应
十、实验反思
1.通过表1、表2和表3实验可知在100℃条件下淀粉不能与碘液反应出现蓝色，α-淀粉酶也在此温度下失去活性不能催化淀粉水解，因此假说3是正确的。
2.在实验教学中不能囿于已有的实验结论，要善于引导学生观察现象、发现问题、解决问题。
本实验中出现了意外的现象，教师引导学生注意此现象后进行了猜想，同时给与学生一些信息资料，激发了学生实验探究的积极性，也充分显示了学生群体的智慧，使学生在认识生物知识的过程中掌握了科学方法，提升了科学素养。
十一、实验建议
在进行温度对淀粉酶活性实验中，探究较高温度条件下α-淀粉酶催化淀粉水解情况时不应将淀粉与0.25%α-淀粉酶溶液均放置在100℃下保温，以避免温度影响淀粉的结构进而导致遇碘液无法变蓝色，最终出现实验误差。
参考文献
刘雅琴 陈海魁 李瑞雪 α-淀粉酶产生菌分离筛选及酶学性质研究[J].农业科学与技术，2010，11，(7)，56-58。
论文作者:于红炜,刘燕妮
论文发表刊物:《中小学教育》2016年11月第259期
论文发表时间:2016/11/21
标签：淀粉论文; 淀粉酶论文; 试管论文; 温度论文; 蓝色论文; 溶液论文; 结构论文; 《中小学教育》2016年11月第259期论文;