“定量”測定乳制品中蛋白質(zhì)的含量

孫旭紅 趙玥 張燕

摘要 利用學(xué)生日常生活中喜愛飲用的乳制品作為實驗材料，通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計、實施“定量”實驗，教會學(xué)生科學(xué)探究實驗的實施方法，引導(dǎo)學(xué)生通過實證樹立“關(guān)注健康”的社會責(zé)任觀念。

關(guān)鍵詞 定量測定 乳制品 蛋白質(zhì)含量 社會責(zé)任

中圖分類號G633.91

文獻標(biāo)志碼B

1 問題提出

學(xué)生通常能夠說出一些富含蛋白質(zhì)的食品，也知道蛋白質(zhì)對人體的生命活動很重要。但是，通過學(xué)生自主調(diào)查發(fā)現(xiàn)，比起飲用牛奶，學(xué)生更偏愛飲用含乳飲料。那么，學(xué)生如何對牛奶與含乳飲料的蛋白質(zhì)含量進行比較，并通過實證獲得健康方面的指導(dǎo)呢？為了能幫助學(xué)生樹立正確的健康觀念和飲食習(xí)慣，在此問題的驅(qū)動下，教師指導(dǎo)學(xué)生開展自主探究，并通過查閱資料，設(shè)計、實施了對乳制品中蛋白質(zhì)含量測定的實驗。

2 探究方案

2.1 探究實驗原理

①雙縮脲反應(yīng)原理：雙縮脲反應(yīng)是指雙縮脲（H2NOC - NH - CONH2）與銅離子（Cu2+）在堿性溶液（NaOH）中發(fā)生反應(yīng)，生成紫色絡(luò)合物的過程（圖1）。

蛋白質(zhì)中含有的肽鍵（-CO-NH-）與雙縮脲化合物中所含的-CO-NH-基團相同，所以也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)（圖2）。利用這個反應(yīng)不僅可以鑒定蛋白質(zhì)的存在，而且借助分光光度計可以測定蛋白質(zhì)的含量。

②分光光度法原理：分光光度法的基本原理是Lambert- Beer定律，即被測物含量與吸光度成正比。由于大多數(shù)物質(zhì)本身具有一定的顏色，有些物質(zhì)雖然本身是無色的，但加入特色試劑后可呈現(xiàn)一定顏色。物質(zhì)溶液濃度越大，其顏色愈深，且對光的吸收越大。所以，可以通過測定溶液在某一波長下的吸光度來確定溶液的濃度，并通過計算獲得物質(zhì)的含量。

2.2 實驗儀器設(shè)備

分光光度計、試管、試管架、離心機、移液槍、燒杯、量筒、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CuS04溶液、蒸餾水、記號筆。

2.3 實驗探究步驟

實驗探究步驟如下：

（1）分組與選材：學(xué)生分成3個小組，每組選擇一款乳制品飲料（純牛奶、燕麥牛奶和香蕉牛奶）待用。

（2）樣品前處理：各小組分別將三種乳制品經(jīng)過15 000 r/min離心10 min，除去上層油脂，加水稀釋20倍備用。

（3）標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線制作：

①稱取牛血清蛋白1 9，溶解于蒸餾水并定容至100 mL，配制濃度為10 mg/mL的牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液。

②取6支試管，依次編號為0-5，用移液槍按表1分別加入不同量的牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液及蒸餾水，即各試管中的牛血清蛋白含量分別為0 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、6 mg/mL、8 mg/mL、10 mg/mL。充分混勻后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaOH溶液，搖勻，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的CuS04溶液，搖勻靜置20 min。

③20 min后，以0號管為空白對照，分光光度計于540 nm波長處調(diào)“0”，然后測定各試管540 nm處樣品的吸光度（ A540）。以A540值為縱坐標(biāo)，以蛋白含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（4）待測樣品蛋白質(zhì)含量的測定：

①取3支試管，依次編號為6-8，用移液槍按表2在各試管中分別加入3種待測乳制品溶液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaOH，搖勻，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的CuS04溶液，搖勻后靜置20 min。

②取適量溶液于比色皿中，用分光光度計測定其在540 nm處的吸光度。

（5）數(shù)據(jù)處理與分析：

①將6-8號試管測得的吸光度分別代入標(biāo)準(zhǔn)曲線公式，求出對應(yīng)的蛋白質(zhì)含量（X0）：

乳制品溶液中的蛋白質(zhì)含量（mg·m L^-1）=X0×N。

X0—-從標(biāo)準(zhǔn)曲線中求得的蛋白質(zhì)含量（mg.mL^-1）;

N一溶液稀釋倍數(shù)。

②多次測量數(shù)據(jù)并求平均值

3 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述實驗步驟，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=0.0628X+0.0398，待測乳制品在540 nm處的吸光度和蛋白質(zhì)含量見表3。

學(xué)生根據(jù)表3中的實驗數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)：牛奶中蛋白質(zhì)的含量最高。香蕉牛奶與燕麥牛奶蛋白質(zhì)的含量相差不多，但均比牛奶中的蛋白質(zhì)含量低。學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)直觀地對三種乳制品中蛋白質(zhì)的含量進行比較。通過實證學(xué)生發(fā)現(xiàn)牛奶的營養(yǎng)價值含量最高。

4 總結(jié)

分光光度法是比色分析法中較為便捷的一種測定方法，它是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來鑒別物質(zhì)或測定其含量的一項技術(shù)。在蛋白質(zhì)鑒定的實驗中，利用分光光度法可使原教材中的定性實驗提高為定量實驗，有利于指導(dǎo)學(xué)生從親歷驗證實驗邁向探究實驗。首先，教師引導(dǎo)學(xué)生針對發(fā)現(xiàn)的生物學(xué)問題開展調(diào)查。隨后，教師激發(fā)學(xué)生提出問題、資料調(diào)查及方案設(shè)計。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生實施實驗并利用計算機處理和分析數(shù)據(jù)。學(xué)生在探究方案推進的過程中，不但獲得了小組主動合作學(xué)習(xí)的經(jīng)歷。更重要的是，學(xué)生通過運用數(shù)學(xué)方法來分析實驗結(jié)果，并運用科學(xué)術(shù)語闡明實驗結(jié)果，在實踐學(xué)習(xí)的過程中獲得了科學(xué)探究能力的提高。此外，學(xué)生基于生活中的問題情境，基于事實和證據(jù)，選用恰當(dāng)?shù)奶骄糠椒▽ι飳W(xué)現(xiàn)象進行闡釋，在一定程度上獲得了科學(xué)思維的提升。當(dāng)然，學(xué)生在合作學(xué)習(xí)和交流的過程中通過實證明白了不同乳制品中蛋白質(zhì)含量的差異，初步學(xué)會基于生物學(xué)事實證據(jù)養(yǎng)成科學(xué)、健康的飲食習(xí)慣和觀念，并通過在科學(xué)實踐解決生活問題的過程中，培養(yǎng)向他人宣傳健康理念的社會責(zé)任意識。

參考文獻：

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[2]林建春.分光光度法在高中生物學(xué)實驗中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2018，43（2）：43-44.