油菜中营养素检测的实验探究
2022-06-08
摘要：为了开发课程资源，培养学生实验探究能力，设计了油菜中营养素检测的实验。利用常用仪器并通过微型实验，介绍了实验原理、油菜试样的处理及进行多种营养素定性检测的实验方法，结果证明油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾与磷。该实验实用、安全，实验方法可靠、灵敏度较高，仪器简单、操作方便，污染小、成本低，适宜作为学生探究实验。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：油菜营养素；定性检测；实验探究；微型实验
文章编号：1005?C6629（2014）7?C0070?C02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
油菜是人们喜食的主要蔬菜之一。据营养学家分析，油菜中含有丰富的营养素，在膳食中适量食用油菜，可以维持身体中营养素的平衡[1]。我们参考文献[2]中定性鉴定茶叶中某些元素的方法，就油菜中的营养素蛋白质、维生素、钙、磷、铁、锌、镁、钾、钠、铜、锰[3]，利用常用仪器、微型实验进行了实验探究。实验结果表明，油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷。参考实验结果与方法，把该实验设计为学生探究性实验，既能提高学生学习兴趣，也利于学生正确认识化学对人们生活与健康的影响，强化化学与生活的联系。
2 实验部分
2.1 实验用品
仪器与材料：托盘天平、烧杯若干、研钵、胶头滴管若干、铁架台、长颈漏斗、玻璃棒、离心机、离心管、白色点滴板、黑色点滴板、恒温水浴锅、药勺、试管夹、纱布、滤纸、小刀
试剂：活性炭、NaOH溶液（5%、10%、20%、30%、40%）、HCl溶液（0.5 mol/L、1 mol/L）、高锰酸钾稀溶液、淀粉碘化钾溶液、碘水、饱和KSCN溶液、0.05 g/mL Na3[Co（NO2）6]溶液、饱和BaCl2溶液；钙试剂（1g指示剂与100g NaCl研细混匀）、镁试剂（0.5 g/L，溶解0.05g对硝基偶氮间苯二酚于10mL 2 mol/L NaOH中）、双缩脲试剂（双缩脲试剂A：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液；双缩脲试剂B：质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液）、钼酸铵溶液[0.1 mol/L，把124g（NH4）6Mo7O24?4H2O溶解在1L水中，后把所得溶液倒入1L 6 mol/L HNO3中。把溶液放置24h，取其澄清溶液]（以上试剂均为分析纯）试样：新鲜油菜2.2 实验原理
我们所探测的是油菜本身液汁中的营养素，只要把油菜洗净切碎，在研钵中研碎，用口罩布挤出液汁，通过脱色、离心、分离，处理为接近无色的溶液，即可利用物质（元素）特征反应来检测。它们各自的特征反应如下：
在碱性条件下，蛋白质分子中的肽键与Cu2+作用，形成紫色或紫红色的络合物[4]。
Mg2+与对硝基偶氮间苯二酚（镁试剂）的碱性溶液反应生成天蓝色沉淀。镁试剂在酸性溶液中显黄色，在碱性溶液中显紫红色，被Mg（OH）2吸附后显天蓝色[7]。反应式为：
2.3 试样处理
称取100g油菜，洗净沥干，用刀切成小段后放入研钵中研磨，研碎后将汁和渣转入盖在200mL烧杯口上的纱布上，用纱布将油菜汁拧入烧杯中，可得到60mL液体。向烧杯中加入一勺活性炭，用玻璃棒搅拌后将烧杯中的液体转移至离心管中进行离心操作，离心后将上层液体倾入100mL烧杯中。如此重复脱色3～4次后把得到的液体用8层滤纸进行过滤，得到40～45mL稍显黄色的试液。
2.4 实验探究
2.4.1 油菜中维生素C的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，再分别滴入1d KMnO4稀溶液（1d淀粉碘化钾溶液；1d碘水），做3次平行实验，观察、记录实验现象（紫红色逐渐褪去，蓝色逐渐褪去，黄色迅速褪去），作出判断（含有维生素C）。
2.4.2 油菜中蛋白质的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后滴入2d双缩脲试剂A，再滴入2d双缩脲试剂B，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现紫色），作出判断（含有蛋白质）。
2.4.3 油菜中铁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 0.5～1 mol/L HCl溶液，再加入1d饱和KSCN溶液，做3次平行实验，观察、记录实验现象（浅红色）；在该实验条件下（针对0.5～1 mol/L HCl）做空白实验（无色），作出判断（含有铁）。
2.4.4 油菜中钙元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 5%～40%NaOH溶液，再用药勺小头的背面加入少许钙试剂，做3次平行实验，观察、记录实验现象（由蓝色迅速变为酒红色），作出判断（含有钙）。
2.4.5 油菜中镁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 5%～40% NaOH溶液，再用玻璃棒蘸取少许镁试剂接触试液，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现天蓝色），作出判断（含有镁）。
2.4.6油菜中钾元素的定性检验
取1mL试液于离心管中，加入5d 0.05g/mL Na3[Co（NO2）6]溶液，水浴加热3～5min，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现黄色沉淀），作出判断（含有钾）。
2.4.7 油菜中磷元素的定性检验
取2mL试液于离心管中，加入20d钼酸铵溶液，水浴加热5min，冷却静置24h，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现黄色沉淀），作出判断（含有磷）。
3 结论与讨论
实验表明油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷营养素，在日常生活中我们可以通过适量食用油菜来摄入这些营养素。需要注意现做现切，切好的油菜不宜久放，适宜用大火爆炒，这样烹制出来的油菜既可以保持鲜脆的口感，又可以使营养成分最大程度地保留下来[11]。试样处理时，最好参照2.3进行。油菜中含有的锌、锰、铜等元素，在本实验条件下没有检出，原因有待进一步研究。该实验内容与人们的生活、健康密切相关且生动、有趣、实用、安全、可靠、灵敏度较高，仪器简单、污染小、成本低，每个学生都可以动手操作。
参考文献：
[1][3][11]崔钟雷.生活宜忌1500例[M].哈尔滨：黑龙江美术出版社，2012.
[2]李梅，韩丽，梁竹梅.化学实验与生活（第2版）[M].北京：化学工业出版社，2009.
[4]人民教育出版社等.生物1（必修）分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2004.
[5]肖常磊，钱杨义.中学化学实验教学论[M].北京：化学工业出版社，2008.
[6]何凤姣主编.无机化学[M].北京：科学出版社，2001.
[7]周祖新主编.无机化学实验[M].上海：上海交通大学出版社，2009.
[8]华中师范大学，东北师范大学等.分析化学[M].北京：高等教育出版社，2001.
[9]武汉大学主编.分析化学实验（第4版）[M].北京：高等教育出版社，1999.
[10]柯以侃主编.大学化学实验[M].北京：化学工业出版社，2001.
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关键词：油菜营养素；定性检测；实验探究；微型实验
文章编号：1005?C6629（2014）7?C0070?C02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
油菜是人们喜食的主要蔬菜之一。据营养学家分析，油菜中含有丰富的营养素，在膳食中适量食用油菜，可以维持身体中营养素的平衡[1]。我们参考文献[2]中定性鉴定茶叶中某些元素的方法，就油菜中的营养素蛋白质、维生素、钙、磷、铁、锌、镁、钾、钠、铜、锰[3]，利用常用仪器、微型实验进行了实验探究。实验结果表明，油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷。参考实验结果与方法，把该实验设计为学生探究性实验，既能提高学生学习兴趣，也利于学生正确认识化学对人们生活与健康的影响，强化化学与生活的联系。
2 实验部分
2.1 实验用品
仪器与材料：托盘天平、烧杯若干、研钵、胶头滴管若干、铁架台、长颈漏斗、玻璃棒、离心机、离心管、白色点滴板、黑色点滴板、恒温水浴锅、药勺、试管夹、纱布、滤纸、小刀
试剂：活性炭、NaOH溶液（5%、10%、20%、30%、40%）、HCl溶液（0.5 mol/L、1 mol/L）、高锰酸钾稀溶液、淀粉碘化钾溶液、碘水、饱和KSCN溶液、0.05 g/mL Na3[Co（NO2）6]溶液、饱和BaCl2溶液；钙试剂（1g指示剂与100g NaCl研细混匀）、镁试剂（0.5 g/L，溶解0.05g对硝基偶氮间苯二酚于10mL 2 mol/L NaOH中）、双缩脲试剂（双缩脲试剂A：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液；双缩脲试剂B：质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液）、钼酸铵溶液[0.1 mol/L，把124g（NH4）6Mo7O24?4H2O溶解在1L水中，后把所得溶液倒入1L 6 mol/L HNO3中。把溶液放置24h，取其澄清溶液]（以上试剂均为分析纯）试样：新鲜油菜2.2 实验原理
我们所探测的是油菜本身液汁中的营养素，只要把油菜洗净切碎，在研钵中研碎，用口罩布挤出液汁，通过脱色、离心、分离，处理为接近无色的溶液，即可利用物质（元素）特征反应来检测。它们各自的特征反应如下：
在碱性条件下，蛋白质分子中的肽键与Cu2+作用，形成紫色或紫红色的络合物[4]。
Mg2+与对硝基偶氮间苯二酚（镁试剂）的碱性溶液反应生成天蓝色沉淀。镁试剂在酸性溶液中显黄色，在碱性溶液中显紫红色，被Mg（OH）2吸附后显天蓝色[7]。反应式为：
2.3 试样处理
称取100g油菜，洗净沥干，用刀切成小段后放入研钵中研磨，研碎后将汁和渣转入盖在200mL烧杯口上的纱布上，用纱布将油菜汁拧入烧杯中，可得到60mL液体。向烧杯中加入一勺活性炭，用玻璃棒搅拌后将烧杯中的液体转移至离心管中进行离心操作，离心后将上层液体倾入100mL烧杯中。如此重复脱色3～4次后把得到的液体用8层滤纸进行过滤，得到40～45mL稍显黄色的试液。
2.4 实验探究
2.4.1 油菜中维生素C的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，再分别滴入1d KMnO4稀溶液（1d淀粉碘化钾溶液；1d碘水），做3次平行实验，观察、记录实验现象（紫红色逐渐褪去，蓝色逐渐褪去，黄色迅速褪去），作出判断（含有维生素C）。
2.4.2 油菜中蛋白质的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后滴入2d双缩脲试剂A，再滴入2d双缩脲试剂B，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现紫色），作出判断（含有蛋白质）。
2.4.3 油菜中铁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 0.5～1 mol/L HCl溶液，再加入1d饱和KSCN溶液，做3次平行实验，观察、记录实验现象（浅红色）；在该实验条件下（针对0.5～1 mol/L HCl）做空白实验（无色），作出判断（含有铁）。
2.4.4 油菜中钙元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 5%～40%NaOH溶液，再用药勺小头的背面加入少许钙试剂，做3次平行实验，观察、记录实验现象（由蓝色迅速变为酒红色），作出判断（含有钙）。
2.4.5 油菜中镁元素的定性检验
在洁净的白色点滴板坑内，分别滴入3d试液，后分别滴入1d 5%～40% NaOH溶液，再用玻璃棒蘸取少许镁试剂接触试液，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现天蓝色），作出判断（含有镁）。
2.4.6油菜中钾元素的定性检验
取1mL试液于离心管中，加入5d 0.05g/mL Na3[Co（NO2）6]溶液，水浴加热3～5min，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现黄色沉淀），作出判断（含有钾）。
2.4.7 油菜中磷元素的定性检验
取2mL试液于离心管中，加入20d钼酸铵溶液，水浴加热5min，冷却静置24h，做3次平行实验，观察、记录实验现象（出现黄色沉淀），作出判断（含有磷）。
3 结论与讨论
实验表明油菜中含有蛋白质、维生素、钙、铁、镁、钾、磷营养素，在日常生活中我们可以通过适量食用油菜来摄入这些营养素。需要注意现做现切，切好的油菜不宜久放，适宜用大火爆炒，这样烹制出来的油菜既可以保持鲜脆的口感，又可以使营养成分最大程度地保留下来[11]。试样处理时，最好参照2.3进行。油菜中含有的锌、锰、铜等元素，在本实验条件下没有检出，原因有待进一步研究。该实验内容与人们的生活、健康密切相关且生动、有趣、实用、安全、可靠、灵敏度较高，仪器简单、污染小、成本低，每个学生都可以动手操作。
参考文献：
[1][3][11]崔钟雷.生活宜忌1500例[M].哈尔滨：黑龙江美术出版社，2012.
[2]李梅，韩丽，梁竹梅.化学实验与生活（第2版）[M].北京：化学工业出版社，2009.
[4]人民教育出版社等.生物1（必修）分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2004.
[5]肖常磊，钱杨义.中学化学实验教学论[M].北京：化学工业出版社，2008.
[6]何凤姣主编.无机化学[M].北京：科学出版社，2001.
[7]周祖新主编.无机化学实验[M].上海：上海交通大学出版社，2009.
[8]华中师范大学，东北师范大学等.分析化学[M].北京：高等教育出版社，2001.
[9]武汉大学主编.分析化学实验（第4版）[M].北京：高等教育出版社，1999.
[10]柯以侃主编.大学化学实验[M].北京：化学工业出版社，2001.