“定量”測定乳制品中蛋白質的含量

孫旭紅 趙玥 張燕

摘要 利用學生日常生活中喜愛飲用的乳制品作為實驗材料，通過引導學生設計、實施“定量”實驗，教會學生科學探究實驗的實施方法，引導學生通過實證樹立“關注健康”的社會責任觀念。

關鍵詞 定量測定 乳制品 蛋白質含量 社會責任

中圖分類號G633.91

文獻標志碼B

1 問題提出

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

2 探究方案

2.1 探究實驗原理

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

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

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。由于大多數物質本身具有一定的顏色，有些物質雖然本身是無色的，但加入特色試劑后可呈現一定顏色。物質溶液濃度越大，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的含量。

2.2 實驗儀器設備

分光光度計、試管、試管架、離心機、移液槍、燒杯、量筒、質量分數為5%的NaOH溶液、質量分數為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）標準蛋白溶液配制及標準曲線制作：

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的牛血清蛋白標準溶液。

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準溶液及蒸餾水，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。充分混勻后加入質量分數5%的NaOH溶液，搖勻，再加入質量分數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“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，以蛋白含量為橫坐標，繪制標準曲線。

（4）待測樣品蛋白質含量的測定：

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，加入質量分數5%的NaOH，搖勻，再加入質量分數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）數據處理與分析：

①將6-8號試管測得的吸光度分別代入標準曲線公式，求出對應的蛋白質含量（X0）：

乳制品溶液中的蛋白質含量（mg·m L^-1）=X0×N。

X0—-從標準曲線中求得的蛋白質含量（mg.mL^-1）;

N一溶液稀釋倍數。

②多次測量數據并求平均值

3 實驗結果與分析

根據上述實驗步驟，獲得標準曲線Y=0.0628X+0.0398，待測乳制品在540 nm處的吸光度和蛋白質含量見表3。

學生根據表3中的實驗數據進行分析，發現：牛奶中蛋白質的含量最高。香蕉牛奶與燕麥牛奶蛋白質的含量相差不多，但均比牛奶中的蛋白質含量低。學生根據實驗數據直觀地對三種乳制品中蛋白質的含量進行比較。通過實證學生發現牛奶的營養價值含量最高。

4 總結

分光光度法是比色分析法中較為便捷的一種測定方法，它是利用物質所特有的吸收光譜來鑒別物質或測定其含量的一項技術。在蛋白質鑒定的實驗中，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，有利于指導學生從親歷驗證實驗邁向探究實驗。首先，教師引導學生針對發現的生物學問題開展調查。隨后，教師激發學生提出問題、資料調查及方案設計。最后，教師指導學生實施實驗并利用計算機處理和分析數據。學生在探究方案推進的過程中，不但獲得了小組主動合作學習的經歷。更重要的是，學生通過運用數學方法來分析實驗結果，并運用科學術語闡明實驗結果，在實踐學習的過程中獲得了科學探究能力的提高。此外，學生基于生活中的問題情境，基于事實和證據，選用恰當的探究方法對生物學現象進行闡釋，在一定程度上獲得了科學思維的提升。當然，學生在合作學習和交流的過程中通過實證明白了不同乳制品中蛋白質含量的差異，初步學會基于生物學事實證據養成科學、健康的飲食習慣和觀念，并通過在科學實踐解決生活問題的過程中，培養向他人宣傳健康理念的社會責任意識。

參考文獻：

[1]吳文衛等.雙縮脲一分光光度法測定乳與乳制品中蛋白質含量[J].中國衛生檢驗雜志，2008，18（7）：1335-1336.

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