徐亨慧 曹志江

摘要 選取市售各類豆?jié){為實(shí)驗(yàn)材料，利用酶標(biāo)儀檢測(cè)蛋白質(zhì)含量，可以化“定性鑒定”為“定量檢測(cè)”。結(jié)果顯示，酶標(biāo)儀檢測(cè)各類豆?jié){均符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但蛋白質(zhì)含量相差較大。檢測(cè)結(jié)果可以作為居民選擇豆?jié){制品的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 酶標(biāo)儀 蛋白質(zhì)定量測(cè)定 生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)Q-331

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”是人教版生物教材第二章第一節(jié)“細(xì)胞中的元素和化合物”中的內(nèi)容。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將理解有機(jī)物能與某些化學(xué)試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，并學(xué)會(huì)鑒定生物組織中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生大多能根據(jù)常識(shí)，輕易地推測(cè)出各種生物組織中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使該實(shí)驗(yàn)缺乏應(yīng)用價(jià)值。

酶標(biāo)儀是實(shí)驗(yàn)室常用的設(shè)備。它與分光光度計(jì)的原理相同，滿足吸光物質(zhì)濃度在一定波長(zhǎng)下與吸光度成線性相關(guān)的規(guī)律。相較于分光光度計(jì)，酶標(biāo)儀含有96個(gè)樣品槽，能一次性多次檢測(cè)多組樣品，且無(wú)需清洗和擦拭，可避免不同次重復(fù)檢測(cè)引起的誤差。

普通比色皿的裝液量為2-3 mL，而酶標(biāo)儀測(cè)定樣品僅需200 μL，更為節(jié)省資源。此外，它能與計(jì)算機(jī)相連，由專門的軟件直接儲(chǔ)存、記錄與處理OD值，自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)曲線并輸出R2。這免去了學(xué)生記錄數(shù)據(jù)與反復(fù)計(jì)算的麻煩。學(xué)生可根據(jù)R2值及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，反思并改進(jìn)自己的操作步驟。因此，酶標(biāo)儀的操作更簡(jiǎn)便，也節(jié)省了時(shí)間。

教師以學(xué)生常接觸的市售各類豆?jié){為材料，根據(jù)比色法選取酶標(biāo)儀設(shè)計(jì)拓展實(shí)驗(yàn)，化“鑒定”為“測(cè)量”，以達(dá)到真正的“檢測(cè)”。在探究過(guò)程中，學(xué)生能將本節(jié)知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中去，親自檢測(cè)常喝的豆?jié){中的蛋白質(zhì)含量并比較其差異，體悟生物學(xué)對(duì)人類生活的意義，提升對(duì)生物學(xué)的興趣。

1 實(shí)驗(yàn)材料與用具

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

無(wú)水硫酸銅，碘化鉀，酒石酸鉀鈉，牛血清蛋白，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液，學(xué)校食堂A店販賣的豆?jié){，學(xué)校外B店販賣的豆?jié){，C品牌豆?jié){粉。

1.2 實(shí)驗(yàn)用具

酶標(biāo)儀，移液槍，96孔酶標(biāo)板，燒杯，量筒，玻棒，電子天平。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

稱取0.5 g牛血清蛋白，加少量水溶解后定容至50 mL容量瓶中，即得10 mg/mL的蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2 不同梯度蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

分別量取蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于具塞試管中，分別編號(hào)1-6，并補(bǔ)加水至5 mL，即得0、2、4、6、8、10 mg/mL的蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3 雙縮脲試劑的制備

稱取0.75 g無(wú)水硫酸銅、0.5 g碘化鉀和3.0 g酒石酸鉀鈉于燒杯中，加入250 mL水溶解。一邊用玻棒攪拌，一邊緩慢加入150 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液，最后定容至500 mL容量瓶中，倒入棕色瓶中避光儲(chǔ)存。

2.4 樣液的處理

取食堂A店購(gòu)買的豆?jié){10 mL于燒杯，加水作稀釋10倍處理，記為樣液A。取校外B店豆?jié){10 mL于燒杯，加水作稀釋10倍處理，記為樣液B。按照豆?jié){粉說(shuō)明書的指示，取C品牌15 g豆?jié){粉于燒杯，加入溫水100 mL，攪拌至均勻，同樣作稀釋10倍處理，記為樣液C。

2.5標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

以濃度為0 mg/mL的蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比，分別吸取編號(hào)1-6蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液100μL置酶標(biāo)板5個(gè)孔中，利用酶標(biāo)儀在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值，取平均值。以O(shè)D值為縱坐標(biāo)，以蛋白質(zhì)含量為橫坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.6 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

分別取樣液A、B和C1 mL于試管中，加入雙縮脲試劑4 mL，搖勻后靜置20 min。分別吸取反應(yīng)液100μL于酶標(biāo)板各5個(gè)孔中，利用酶標(biāo)儀在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值。每個(gè)樣液重復(fù)該操作3次，記錄數(shù)據(jù)后，計(jì)算平均OD值。

2.7 數(shù)據(jù)處理與分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到待測(cè)樣液的蛋白質(zhì)含量，乘以稀釋倍數(shù)得到市售各類豆?jié){的蛋白質(zhì)含量。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)2.5的測(cè)定，得出蛋白質(zhì)含量與吸光度值的標(biāo)準(zhǔn)曲線。經(jīng)SPSS軟件計(jì)算得出，回歸方程為y=0.061x+0.0086，R2=0.999，表明OD值有99.9%的可能是由蛋白質(zhì)含量引起的。p=0.000.表明該回歸方程有良好的代表性。在蛋白質(zhì)濃度為0-10 mg/mL的區(qū)間內(nèi)，二者呈良好的正相關(guān)，可作為后續(xù)豆?jié){中蛋白質(zhì)測(cè)定的參考。

3.2 市售豆?jié){的蛋白質(zhì)含量結(jié)果比較與分析

利用酶標(biāo)儀測(cè)定樣液A、B與C的平均OD值見(jiàn)表1。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算，并乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù)，得到市售各類豆?jié){的蛋白質(zhì)含量見(jiàn)表2。

通過(guò)稱重，發(fā)現(xiàn)校外B店豆?jié){和食堂A店豆?jié){每毫升克數(shù)分別為1.10 g/mL、1.42 g/mL。結(jié)合表2，可計(jì)算得出二者的豆?jié){蛋白質(zhì)含量均高于GBT22106-2008非發(fā)酵豆制品標(biāo)準(zhǔn)中的純豆?jié){蛋白質(zhì)含量（2g/100 g），表明它們的蛋白質(zhì)含量符合該標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，表2也直觀表明學(xué)校附近B店的豆?jié){蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)高于食堂A店的豆?jié){。將C品牌的豆?jié){蛋白質(zhì)含量與其包裝中營(yíng)養(yǎng)成分表的蛋白質(zhì)含量（60 mg/mL）比對(duì)，發(fā)現(xiàn)二者存在較大誤差。

對(duì)此，教師可引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，發(fā)現(xiàn)在豆?jié){粉的制作過(guò)程中，需加入磷脂油來(lái)提高它的速溶性能。而磷脂油中的脂肪會(huì)使得樣液出現(xiàn)渾濁，干擾比色，使數(shù)值增大。教師可建議學(xué)生在選用豆?jié){制品時(shí)，參照實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)作為參考。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)“檢測(cè)并比較市售豆?jié){中的蛋白質(zhì)含量”的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既能學(xué)會(huì)使用酶標(biāo)儀，感受現(xiàn)代生物技術(shù)的奇妙魅力，又能基于課本知識(shí)的拓展，將所學(xué)所聞運(yùn)用于生活中的問(wèn)題解決，體悟生物學(xué)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

5 教學(xué)建議

（1）樣品的處理。在進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)部分豆?jié){研磨得不夠精細(xì)，難以使用移液槍吸取樣液。因此，教師建議在購(gòu)買豆?jié){時(shí)，囑咐店家增加研磨烹制豆?jié){的時(shí)間，并及時(shí)使用豆?jié){以免變質(zhì)。

（2）酶標(biāo)儀的使用。酶標(biāo)儀是目前大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的常用設(shè)備，高中生也己具備一定的信息技術(shù)素養(yǎng)。因?yàn)槊笜?biāo)儀的操作簡(jiǎn)單，教師在開(kāi)展本實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)向?qū)W生介紹酶標(biāo)儀的使用方法，使學(xué)生體會(huì)生物前沿技術(shù)的魅力。

（3）聯(lián)系生活實(shí)際。無(wú)論是食堂的豆?jié){，還是學(xué)校附近的豆?jié){，都是學(xué)生生活中常見(jiàn)的事物。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生自備豆?jié){來(lái)作為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料。學(xué)生通過(guò)親自檢測(cè)它們的蛋白質(zhì)含量并比較其差異，能體會(huì)生物學(xué)與信息技術(shù)、工程技術(shù)的結(jié)合緊密，正在對(duì)人類生活產(chǎn)生重要的影響。

（4）學(xué)科融合的新資源。本實(shí)驗(yàn)可以融合生物與數(shù)學(xué)學(xué)科。通過(guò)數(shù)學(xué)學(xué)科中一元線性回歸模型與參數(shù)的最小二乘估計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能自主建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，繼而對(duì)照得出市售各類豆?jié){的蛋白質(zhì)含量，以解決本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題。

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