呂華瑛 宋麗麗 崔海燕 王 琳
(山東中醫(yī)藥高等??茖W校,山東 煙臺 264199)
綜合實訓(xùn),即在具體的實訓(xùn)項目中涉及多方面專業(yè)知識或多個實踐環(huán)節(jié)的知識技能。采用綜合實訓(xùn)的方式,一方面將有利于提升學生的綜合分析能力;另一方面則能進一步拓寬學生的知識面,從而提升學生解決實際問題的能力。
我校藥學專業(yè)自從招生以來,生源一直較好,學生普遍具有較好的化學基礎(chǔ),天然藥物化學課程開設(shè)在大學二年級,在此期間,有機化學、分析化學、儀器分析、生藥學、藥理學等課程都已開設(shè),學生具備了初步開展科研活動的專業(yè)知識儲備,為了鍛煉學生綜合運用所學知識開展科學探索的能力,培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新意識,我們成立了課外實踐活動小組,在課外實踐活動小組中通過開設(shè)綜合性實訓(xùn)鍛煉學生的動手能力,分析解決實際問題的能力以及通過思考總結(jié)提煉自己觀點的能力,經(jīng)過幾年實踐,取得了較好的效果。本文以綜合性實訓(xùn)“玉米須中多糖的含量測定及其藥理作用研究進展”為例,介紹這一方法的具體實施過程。
玉米須是禾本科植物玉蜀黍米(Zea mays L.)干燥的花柱和柱頭,又名玉麥須,玉蜀黍蕊,在《滇南本草》中最早有玉米須的藥用記錄[1]。玉米須味甘、淡,性平,具有利尿解熱、保肝利膽的功效,可用于治療腎炎性水腫、膽結(jié)石、糖尿病、濕熱黃疸、高血脂、高血壓等疾病[2],具有較大的研究價值。玉米須中含有多種化學成分,如:黃酮類、皂苷類、生物堿類和多糖類等。目前對多糖類和黃酮類成分的研究比較多,已有很多成熟的方法和技術(shù)。我國是玉米生產(chǎn)大國,玉米須資源十分豐富,我校駐地山東煙臺,本地玉米種植范圍也非常廣泛,但玉米須往往被當做農(nóng)作物的副產(chǎn)品被丟棄,所以玉米須具有價格低廉、易于收集、經(jīng)濟和社會前景廣闊的特點,非常適合學生進行課外科研探索。我們的具體實施如下:
因為在“玉米須中多糖的含量測定及藥理作用研究進展”中需要用到藥理、藥材中的化學成分研究等相關(guān)知識,綜合性較強,所以我們將這個課外實踐活動放在學期的中后時間段實施,此時教師對學生的具體情況比較熟悉,學生也已經(jīng)在各個實訓(xùn)室進行了一些專業(yè)課程的實訓(xùn)活動,對科研活動的一般步驟都有所了解,對獨立進行科研活動普遍興趣較高,積極性很高。實踐初期,教師先根據(jù)具體情況將學生分成6個興趣小組,引導(dǎo)大家通過課余時間查閱文獻資料,綜合比較,確定實驗方法。最終通過綜合比對,我們確定以葡萄糖為對照品,用苯酚-硫酸法顯色,采用紫外-可見分光光度法測定玉米須多糖的含量。
本次實驗需要用到紫外-可見分光光度計、十萬分之一分析天平等精密儀器。實驗開始前,先對學生進行儀器操作培訓(xùn),此時學生學習動力非常大,勁頭非常足,培訓(xùn)效果遠遠超過上課效果。
引導(dǎo)學生根據(jù)文獻資料及之前科研探索的經(jīng)驗,最終確定配制方法如下:先配制葡萄糖標準溶液(1mg/mL),再精密吸取葡萄糖標準溶液0、20、40、60、80、100、120、140μL,置于25 mL比色管中,加水補足到5 mL,加入4%苯酚溶液1 mL,混合均勻后,加入濃硫酸5 mL,40℃水浴中持續(xù)反應(yīng)15 min,另置冰水浴中5 min[3-4]。
將紫外-可見分光光度計空白調(diào)零,在490 nm下測定吸光度。指導(dǎo)學生繪制標準曲線。以D-無水葡萄糖濃度(μg/mL)為橫坐標,吸光度值為縱坐標,繪制標準曲線。引導(dǎo)學生通過回歸方程,判斷D-無水葡萄糖的濃度與吸光度值呈良好線性關(guān)系的范圍。
玉米須供試品溶液的制備比較難,需要大量查閱文獻,通過實驗不斷摸索合適的實驗條件,經(jīng)過各個小組的共同努力,最終確定了制備方法如下:稱取玉米須40 g,加水600ml,加熱回流2小時,提取液加2%粉末活性炭于50℃脫色20min,4000 r/min離心10 min取上清液,加入乙醇使含醇量達75%,充分振搖混勻,置冰箱中冷藏放置過夜。將冷藏過夜后的溶液移至離心管中4 000 r/min離心10 min,殘渣用95%乙醇洗滌3次,每次20 mL。將洗滌后的殘渣用蒸餾水溶解,80℃水浴蒸干得粗多糖。精密稱取粗多糖0.2g,置于50 mL容量瓶中,加蒸餾水定容至刻度,搖勻,備用[5-7]。
讓學生查閱測定多糖含量的方法,并比較各種測定方法的優(yōu)缺點,最終確定采用苯酚-硫酸法測定。方法如下:精密吸量取供試品溶液1 ml,定容至10 ml容量瓶中,得待測樣品溶液。再精密量取待測樣品液1 ml置于具塞試管中,加入5%苯酚水溶液1 ml后,迅速加入濃硫酸5 ml,搖勻,在40℃水浴中反應(yīng)15 min后,另置于冰水浴中15 min,終止反應(yīng),以水為空白對照同法顯色,在490 nm處測定[8]。
科學研究講求實事求是,需要科研人員嚴謹、細致,一絲不茍,因此需要進行精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性試驗,以保證結(jié)果的準確性。為了培養(yǎng)學生的科研意識,我們首先讓學生查閱并比較這3項試驗的區(qū)別,了解做這3項試驗的意義,通過理論聯(lián)系實際,加深對知識的理解與掌握。
6.1 精密度試驗
精密度是指在同一條件下,用同一方法對某一物理量或物質(zhì)中某一成分含量測定多次時,所測得各數(shù)值間相互接近的程度,常以相對標準偏差RSD表示。精密度用以表示測量方法的重現(xiàn)性。
實踐中,要求各活動小組取同一組粗多糖供試品溶液連續(xù)測定10次,記錄吸光度并計算RSD值,據(jù)此判斷儀器性能是否良好,操作是否精確。
6.2 穩(wěn)定性試驗
穩(wěn)定性試驗的目的是考察原料藥或藥物制劑在溫度、濕度、光線的影響下隨時間變化的規(guī)律,并通過試驗建立藥品的有效期。
實踐中,各小組精密量取粗多糖供試品溶液,按樣品測定方法測定,顯色反應(yīng)完成后0~1h內(nèi)每隔10 min測定1次。結(jié)果顯示,該法在1h內(nèi)樣品穩(wěn)定。
6.3 重復(fù)性試驗
重復(fù)性試驗的目的是驗證相同的方法,同一試驗材料,在相同的條件下獲得的一系列結(jié)果之間的一致程度。
實踐中,指導(dǎo)各小組取同一批樣品,按照供試品方法制備,測定吸光度,計算粗多糖含量并計算RSD值,引導(dǎo)學生查閱相關(guān)知識,確定實驗合理的重復(fù)性RSD值范圍,并據(jù)此判斷各自小組的實驗重復(fù)性情況。
加樣回收率試驗的目的是在沒有被測物質(zhì)的空白樣品基質(zhì)中加入定量的標準物質(zhì),按樣品的處理步驟分析得到的結(jié)果與理論值的比值。利用加樣回收率的測定結(jié)果來反映測試結(jié)果的準確度。
在實踐活動中,6個實驗小組分別精密吸取已知含量的供試品溶液1份,分別加入不同量的葡萄糖對照品溶液,測定溶液加樣前后的多糖含量,計算回收率。6個小組的回收率結(jié)果見表1。
表1 總多糖加樣回收率實驗結(jié)果(n=6)
指導(dǎo)各實驗小組按2.4項下供試品溶液的制備方法,按2.5項下多糖含量測定方法進行測定,某小組玉米須多糖含量測定結(jié)果見表2。
表2 玉米須多糖的含量(n=3)
引導(dǎo)學生科學分析實驗數(shù)據(jù),討論本次實訓(xùn)所采用的紫外-可見分光光度法測定玉米須多糖含量方法的可行性,結(jié)果表明,該方法穩(wěn)定、可行,可作為玉米須多糖的含量測定方法。
通過實訓(xùn),實踐活動小組發(fā)現(xiàn)玉米須中多糖含量較高,那么玉米須中的多糖有何應(yīng)用呢?我們開展玉米須中多糖含量的測定意義何在呢?我們指導(dǎo)布置課外活動小組的同學們查閱文獻,總結(jié)玉米須多糖的藥理作用有哪些。經(jīng)過各小組對最新的文獻梳理研究發(fā)現(xiàn):玉米須多糖在抗菌、抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、降血糖、抗腫瘤、利尿、止血、保肝等方面都有一定的藥理作用[9-17],證明玉米須多糖具有很好地開發(fā)和利用價值。
本次課外實踐活動,綜合利用了天然藥物化學、分析化學、生藥學、儀器分析和藥理等學科的專業(yè)知識。學生通過小組合作,從親自查閱文獻,擬定實驗方法,親自動手操作,摸索合適的實驗條件,到根據(jù)各種實驗結(jié)果進行分析與討論,最后得到總結(jié),進行了一次完整的科研活動。不僅使學生對科學研究的基本環(huán)節(jié)和思路有所了解,而且加強了學生的基礎(chǔ)實驗技能,對學生查閱、整理文獻的能力、團隊溝通協(xié)作能力和分析問題總結(jié)問題的能力等也都有極大地提高。通過幾個學期課外實踐活動的開展,我們發(fā)現(xiàn)在天然藥物化學課外實踐教學中引入綜合性實訓(xùn)能夠使學生對科研活動有更加具體直觀的認識,使學生不再對科研有畏難或不切實際的幻想,提高了學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識,有助于其建立科學的思維和方法,使其具備進行初步科學研究的能力,為學生將來進入本科學習階段打下堅實的基礎(chǔ)。