利用酶標(biāo)儀“檢測并比較市售豆?jié){中蛋白質(zhì)含量”的實驗探索

徐亨慧 曹志江

摘要 選取市售各類豆?jié){為實驗材料，利用酶標(biāo)儀檢測蛋白質(zhì)含量，可以化“定性鑒定”為“定量檢測”。結(jié)果顯示，酶標(biāo)儀檢測各類豆?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)定量測定 生物學(xué)實驗

中圖分類號Q-331

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

“檢測生物組織中的糖類、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。通過該實驗，學(xué)生將理解有機物能與某些化學(xué)試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，并學(xué)會鑒定生物組織中的營養(yǎng)物質(zhì)。但在現(xiàn)實生活中，學(xué)生大多能根據(jù)常識，輕易地推測出各種生物組織中的營養(yǎng)物質(zhì)，使該實驗缺乏應(yīng)用價值。

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

普通比色皿的裝液量為2-3 mL，而酶標(biāo)儀測定樣品僅需200 μL，更為節(jié)省資源。此外，它能與計算機相連，由專門的軟件直接儲存、記錄與處理OD值，自動生成標(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)計算的麻煩。學(xué)生可根據(jù)R2值及時調(diào)整實驗進(jìn)程，反思并改進(jìn)自己的操作步驟。因此，酶標(biāo)儀的操作更簡便，也節(jié)省了時間。

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)計拓展實驗，化“鑒定”為“測量”，以達(dá)到真正的“檢測”。在探究過程中，學(xué)生能將本節(jié)知識運用到現(xiàn)實生活中去，親自檢測常喝的豆?jié){中的蛋白質(zhì)含量并比較其差異，體悟生物學(xué)對人類生活的意義，提升對生物學(xué)的興趣。

1 實驗材料與用具

1.1 實驗材料

無水硫酸銅，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 實驗用具

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

2 實驗方法

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1-6，并補加水至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存。

2.4 樣液的處理

取食堂A店購買的豆?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1-6蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液100μL置酶標(biāo)板5個孔中，利用酶標(biāo)儀在540 nm波長下測定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個孔中，利用酶標(biāo)儀在540 nm波長下測定OD值。每個樣液重復(fù)該操作3次，記錄數(shù)據(jù)后，計算平均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 實驗結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)2.5的測定，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)儀測定樣液A、B與C的平均OD值見表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)含量見表2。

通過稱重，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，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)含量與其包裝中營養(yǎng)成分表的蛋白質(zhì)含量（60 mg/mL）比對，發(fā)現(xiàn)二者存在較大誤差。

對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，發(fā)現(xiàn)在豆?jié){粉的制作過程中，需加入磷脂油來提高它的速溶性能。而磷脂油中的脂肪會使得樣液出現(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，參照實驗所獲得的數(shù)據(jù)作為參考。

4 結(jié)論與討論

通過“檢測并比較市售豆?jié){中的蛋白質(zhì)含量”的實驗，學(xué)生既能學(xué)會使用酶標(biāo)儀，感受現(xiàn)代生物技術(shù)的奇妙魅力，又能基于課本知識的拓展，將所學(xué)所聞運用于生活中的問題解決，體悟生物學(xué)的現(xiàn)實應(yīng)用價值。

5 教學(xué)建議

（1）樣品的處理。在進(jìn)行預(yù)實驗時，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，教師建議在購買豆?jié){時，囑咐店家增加研磨烹制豆?jié){的時間，并及時使用豆?jié){以免變質(zhì)。

（2）酶標(biāo)儀的使用。酶標(biāo)儀是目前大學(xué)實驗室的常用設(shè)備，高中生也己具備一定的信息技術(shù)素養(yǎng)。因為酶標(biāo)儀的操作簡單，教師在開展本實驗前，應(yīng)向?qū)W生介紹酶標(biāo)儀的使用方法，使學(xué)生體會生物前沿技術(shù)的魅力。

（3）聯(lián)系生活實際。無論是食堂的豆?jié){，還是學(xué)校附近的豆?jié){，都是學(xué)生生活中常見的事物。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生自備豆?jié){來作為本實驗的實驗材料。學(xué)生通過親自檢測它們的蛋白質(zhì)含量并比較其差異，能體會生物學(xué)與信息技術(shù)、工程技術(shù)的結(jié)合緊密，正在對人類生活產(chǎn)生重要的影響。

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

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