茚三酮溶液检验氨基酸实验的实证与优化-《化学教学》(2017年4期).docx

龙源版权所有 茚三酮溶液检验氨基酸实验的实证与优化作者：刘海生 孟海莲来源：《化学教学》2017年第04期 摘要：针对茚三酮检验氨基酸实验的教学困惑，在查阅相关文献、调查氨基酸市场售价的基础上，通过实验探究了pH、温度及试剂相对用量等因素对显色效果的影响，认为教材上的实验方案在氨基酸选择、试剂相对用量、水浴温度控制等方面存在不足，进而提出了改进建议。新方案以甘氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸为对象，控制茚三酮与氨基酸相对用量比5：1及水浴温度70℃，具有实验现象明显、试剂成本低、操作性强、内容衔接顺畅等优点。 关键词：水合茚三酮；显色反应；氨基酸检验；等电点；实验探究 文章编号：1005–6629（2017）4–0067–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 1 困惑 茚三酮与氨基酸的反应在药品检验、临床分析和食品工业等领域被广泛应用。在高中有机化学内容的教学时，若能适时开展氨基酸检验的实验探究活动，对帮助学生认识氨基酸的化学性质及检验方法是大有裨益的。本地区所用的人教版教材有机部分未编排该实验内容，翻阅其他版本的教材，唯独苏教版提供了操作步骤：取1mL 0.1%的茚三酮溶液，加入1%的甘氨酸溶液，将试管放入热水浴中，观察现象。用色氨酸溶液替代甘氨酸溶液，重复上述实验。 在仔细研读以上方案后，发现存有诸多困惑，主要有以下几点： （1）方案中向1mL 0.1%的茚三酮溶液加入的1%甘氨酸或色氨酸溶液的用量未具体指明，是数滴（少量）、几毫升，还是其他可能的用量？ （2）实验时所用的热水浴控制多少温度合适？能否采用酒精灯直接加热？ （3）同一课时“问题解决”栏目在帮助学生了解肽键形成时，选择甘氨酸和丙氨酸为例探讨，本方案又为什么选择甘氨酸和色氨酸作为研究对象？ 对此，我们专门做了一些实证探索，得出了一些结果，供各位同仁参考。 2 探索 在分析茚三酮显色原理与20种L型氨基酸市场售价基础上，我们重点实证探索了氨基酸种类、pH、温度及试剂相对用量等因素对显色效果的影响，进而优化选择了茚三酮检验氨基酸实验的条件。 2.1 茚三酮反应的基本原理 茚三酮在溶液中会形成水合茚三酮，两者的结构如图1所示。 氨基酸中的氨基和羧基共同參与和茚三酮的反应。水合茚三酮引起氨基酸氧化脱氨、脱羧反应，形成的还原产物可以与氨基酸分解产生的氨结合，再与另一分子还原茚三酮缩合，互变异构成蓝紫色化合物（该化合物最大吸收峰在570nm处）[1]。具体过程见图2。 2.2 常见氨基酸的市场价格调查 迄今人类已发现的数百种氨基酸中，从蛋白质水解得到的最常见的有20种。为方便购买化学试剂及降低实验开设成本的考虑，我们在阿里巴巴化工品销售平台上查阅相关商品的市场价格，以教材出现的20种L型氨基酸为例（甘氨酸不存在L型），2015年8月食品级试剂的平均售价见表1。 2.3 氨基酸与茚三酮显色反应条件的探索 氨基酸和茚三酮在一定条件下会发生显色反应，显色情况受氨基酸种类、溶液pH、试剂相对用量、反应温度等多种因素的共同影响。 （1）pH对氨基酸与茚三酮显色反应的影响 实验1 分别吸取pH为3～11的缓冲溶液2mL，再加入1mL 1%的茚三酮溶液和4滴1%的氨基酸溶液，混匀后在热水浴下加热10min，取出并观察，记录溶液颜色。实验结果见表2。 结果表明，氨基酸与茚三酮的显色反应对介质pH非常敏感，不同种类氨基酸与茚三酮溶液呈现的颜色在不同pH下均会有明显的变化，大部分氨基酸显色的最佳pH在5～7。因此，要使实验出现的蓝色现象明显，从溶液酸碱性角度宜控制反应在弱酸性环境下进行。 （2）常见氨基酸的等电点及水溶液的pH 氨基酸的等电点（pI）是氨基酸的重要物理常数，常用于氨基酸的分离与纯化。当溶液pH···试读结束