農(nóng)業(yè)院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的建設(shè)與實(shí)踐

王英超，李天俊，任健，劉黎瑤，張耀方

（天津農(nóng)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，天津 300384）

農(nóng)業(yè)院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的建設(shè)與實(shí)踐

王英超，李天俊，任健，劉黎瑤，張耀方

（天津農(nóng)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，天津 300384）

針對(duì)21世紀(jì)低碳時(shí)代對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，結(jié)合生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中產(chǎn)生的污染現(xiàn)狀，將“綠色化學(xué)”理念引入到生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尤為必要。根據(jù)“綠色化學(xué)”的宗旨，從課前提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)、課程教學(xué)過(guò)程綠色化、課后對(duì)“三廢”的綠色化處理方面有效減少實(shí)驗(yàn)中污染物的產(chǎn)生，緩解生物化學(xué)實(shí)踐教學(xué)中對(duì)環(huán)境造成污染的弊端，為生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化建設(shè)提供參考。

生物化學(xué)；綠色化；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

生物化學(xué)作為農(nóng)業(yè)院校開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)課，在教學(xué)中起著重要作用[1-2]。天津農(nóng)學(xué)院開(kāi)設(shè)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)為30學(xué)時(shí)，面向全校五個(gè)系的大學(xué)二年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)，每年上課人數(shù)約1200人。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括血清球蛋白的分離、SDS-PAGE、動(dòng)物肝臟DNA的提取、應(yīng)用紙層析鑒定酶促轉(zhuǎn)氨基作用等。隨著學(xué)生人數(shù)的逐年增多，實(shí)驗(yàn)試劑和材料的消耗大大增加，污染逐年增加。長(zhǎng)此以往，必將對(duì)環(huán)境和師生健康造成嚴(yán)重傷害。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注。

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是指利用綠色化理念指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作等，從而提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)、降低環(huán)境污染[3-7]。筆者根據(jù)天津農(nóng)學(xué)院生化實(shí)驗(yàn)室自身的特點(diǎn)，結(jié)合生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的措施，本著節(jié)約資源、防止污染的原則，在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下，努力實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化，為師生創(chuàng)造一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

1 生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的具體措施

1.1 課前提高學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)

天津農(nóng)學(xué)院的生物化學(xué)為天津市級(jí)精品課。精品課網(wǎng)站上有很多關(guān)于綠色生物化學(xué)的小視頻，如《環(huán)境保護(hù)與綠色生物化學(xué)》《什么是綠色生物化學(xué)》。在開(kāi)課前一周，通知學(xué)生線下學(xué)習(xí)。通過(guò)這些視頻的講解，向?qū)W生傳播了綠色環(huán)保意識(shí)，激發(fā)了他們愛(ài)護(hù)環(huán)境、保護(hù)環(huán)境的熱情，并將這種熱情保持到實(shí)驗(yàn)中。通過(guò)布置課前預(yù)習(xí)，能夠增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率，減少因?qū)嶒?yàn)失敗消耗的試劑和材料，減少對(duì)環(huán)境的污染。

1.2 課中教學(xué)過(guò)程的綠色化

1.2.1 試劑選擇遵循綠色化原則

傳統(tǒng)開(kāi)設(shè)的生化實(shí)驗(yàn)含有很多毒性較大的試劑，如苯酚、氯仿、溴化乙錠等。經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)，在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果相同的情況下采用毒性較小的試劑代替，以達(dá)到試劑選擇綠色化。如應(yīng)用紙層析鑒定酶促轉(zhuǎn)氨基作用實(shí)驗(yàn)，采用新型的展開(kāi)劑（含有無(wú)水乙醇、尿素、氨水、水混合而成）代替水飽和的苯酚，實(shí)驗(yàn)效果相同，毒性卻降低很多。質(zhì)粒DNA提取實(shí)驗(yàn)中，用GoldView、SYBR GreenⅠ等DNA染色的替代品代替EB。選用這些試劑，減少了實(shí)驗(yàn)中試劑對(duì)學(xué)生的傷害，保證了師生健康。

1.2.2 多媒體技術(shù)模擬演練代替部分有毒有害實(shí)驗(yàn)

多媒體技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)將文字、圖像、動(dòng)畫(huà)和視頻等多種媒體信息進(jìn)行綜合處理以供人機(jī)交互使用的技術(shù)。由于其具有信息量大、圖文聲像并茂、交互性強(qiáng)等特點(diǎn)，已被廣泛運(yùn)用于課堂教學(xué)，以輔助教師進(jìn)行教學(xué)工作[8-10]。根據(jù)多媒體教學(xué)的特點(diǎn)，對(duì)于某些暫時(shí)找不到可替代的毒性小的試劑的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬演練。這樣不僅能鞏固學(xué)生的知識(shí)，還可以將復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫(huà)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性具有重要作用。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程在電腦上操作，不需要實(shí)驗(yàn)試劑，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零污染，同時(shí)保證了師生的身體健康。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)課中采用微量或半微量實(shí)驗(yàn)，減少試劑消耗

微量或半微量的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)是保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，減少試劑用量、減少殘?jiān)陀泻怏w的產(chǎn)生，最終減少對(duì)環(huán)境的污染。如維生素C的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)標(biāo)明所取實(shí)驗(yàn)材料橘子的質(zhì)量是8g，需要消耗2,6-二氯酚靛酚3mL、草酸60mL。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，采用柚子這一水果材料，質(zhì)量稱(chēng)取2g，消耗2,6-二氯酚靛酚0.75mL、草酸25mL。這一改變既減少了維生素C含量測(cè)定的試劑用量，又滿足了實(shí)驗(yàn)要求，從而達(dá)到了減少實(shí)驗(yàn)污染。

1.2.4 教學(xué)環(huán)境綠色化

良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是師生健康的重要保證。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的采光情況，在陽(yáng)面實(shí)驗(yàn)室擺放一些喜光、降低污染的花卉，如仙客來(lái)、紫羅蘭等通過(guò)葉片吸收二氧化硫，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒性的硫酸鹽等物質(zhì)[11]；在陰面實(shí)驗(yàn)室擺放一些不喜光的植物，如吊蘭、虎尾蘭能大量吸收室內(nèi)甲醛等污染物質(zhì)，減少室內(nèi)空氣污染。這些盆栽花草既可以在一定程度上降低污染，又能愉悅師生們的心情，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綠色化意識(shí)。

1.3 課后廢棄物處理的綠色化

生化實(shí)驗(yàn)主要的廢物有廢水、廢氣、廢渣（俗稱(chēng)“三廢”）?！叭龔U”若不處理直接排放，對(duì)環(huán)境的污染較大。目前，天津農(nóng)學(xué)院對(duì)“三廢”的處理措施如下。（1）廢液。根據(jù)廢液種類(lèi)的不同，采取不同的處理措施。如一般的酸堿試劑，在實(shí)驗(yàn)課后，采用酸堿試劑中和的方式，將其pH調(diào)節(jié)到6～8，然后再排入下水道。一些有機(jī)溶劑、生化試劑，使用完后根據(jù)各自的特性，分類(lèi)存放到學(xué)校分發(fā)的廢液桶中，并在廢液桶上貼上標(biāo)簽，注明廢液成分及比例。定期按照學(xué)校要求送至專(zhuān)門(mén)的公司進(jìn)行處理。（2）廢氣。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢氣量較少。天津農(nóng)學(xué)院安裝的通風(fēng)系統(tǒng)，不僅能排出通風(fēng)櫥內(nèi)的廢氣，還能排出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的廢氣。排出的廢氣被空氣稀釋?zhuān)瑢?duì)環(huán)境污染的影響較小。（3）廢渣。廢渣主要來(lái)自含有微生物的培養(yǎng)基、聚丙烯酰胺凝膠、瓊脂糖凝膠、動(dòng)物組織等。含有微生物的培養(yǎng)基用完后先采用高溫高壓滅菌，將微生物殺死。然后進(jìn)行焚燒處理；聚丙烯酰胺凝膠聚合后毒性非常小，可以采用焚燒的方式進(jìn)行；瓊脂糖凝膠，由于采用的EB的替代物進(jìn)行染色，毒性大大降低，也采用焚燒的方式處理；動(dòng)物組織如魚(yú)、雞等，使用完后將其尸體統(tǒng)一焚燒處理。

2 結(jié)語(yǔ)

課前預(yù)習(xí)提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)、課中實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程綠色化、課后處理廢物綠色化，通過(guò)以上措施大大降低了生化實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，提升了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)可持續(xù)、綠色發(fā)展。各個(gè)高校實(shí)驗(yàn)室都應(yīng)采取措施，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，減少實(shí)驗(yàn)污染。每一位教師在教授學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)，也應(yīng)培養(yǎng)他們環(huán)保理念，做到拒用危險(xiǎn)品、減量使用、循環(huán)使用的原則，為實(shí)驗(yàn)的綠色化和學(xué)生健康樹(shù)立一道安全屏障。

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[2]邵建華.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的探析[J].中國(guó)民康醫(yī)學(xué),2012,24(4):476-477.

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Construction and Practice of Biochemistry Experiment Greening in Agricultural University

Wang Ying-chao,Li Tian-jun,RenJian,Liu Li-yao,Zhang Yao-fang
(College of Basic Sciences,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)

In view of the requirements of experimental teaching in the low carbon age in twenty-first century,and combining the pollution status in biochemistry experiment teaching,it is necessary to introduce the concept of "green chemistry" into the biochemistry experiment teaching.According to the "green chemistry" purpose,from pre class improve students' awareness of environmental protection,the teaching process of green,class of "three wastes" green treatment can effectively reduce the generation of pollutants in the experiment,alleviate the drawbacks of biochemistry teaching practice on the environment caused by pollution,provide a reference for the construction of green biological chemistry experiment.

Biochemistry;Greening;Experiment;Teaching

Q5

B

2096-0387（2017）05-0081-03

王英超（1981—），女，天津人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生物技術(shù)。