馬鈴薯糖苷生物堿對血液膽堿酯酶抑制作用的實驗教學探討
——以山東理工大學食品毒理學為例

宋越冬 朱繼英

山東理工大學農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255049

食品毒理學是食品科學與工程本科專業的專業課，是講述關于食品中可能含有的外源物質對人體健康的危害作用，并就這些物質進行檢測和對相應食品的安全性進行評估的課程，也是一門理論聯系實際較強的課程。該課程在山東理工大學（以下簡稱“我?！保╅_課的時間為第六學期，總課時數為32 課時，其中理論課時為24 課時，實驗課時為8 課時。馬鈴薯糖苷生物堿對血液膽堿酯酶抑制作用作為實驗項目之一，教學計劃為6 課時。該實驗內容較多，操作步驟繁復，實驗條件也較為苛刻。為了在規定學時內完成教學任務，實驗指導老師要根據學生實際情況選擇合適的實驗方法，合理分配實驗學時，并就實驗中出現的問題進行總結和改進。本文現就該實驗教學進行總結，以期為工科院校開設相關實驗提供可以借鑒的資料。

一、對實驗內容做好充分分析，合理分配教學課時，圓滿完成教學任務

現代教育學認為，要獲得良好的教學效果，就必須對教學目標和教學內容進行充分的分析，可以說，對教學內容的分析是教師備課中的一項重要內容，是上好課和達到預期教學目標的前提和關鍵。馬鈴薯糖苷生物堿對血液膽堿酯酶的抑制作用實驗類型為綜合性實驗，本實驗將毒素的獲得和毒性作用綜合在一起，內容多、時間長，因此更需要對實驗內容進行充分分析。實驗的主要內容包括：馬鈴薯糖苷生物堿的獲得、膽堿酯酶的獲得、膽堿酯酶活性測定三個部分。由于課時限制和專業特點，實驗的原理部分只作為了解，實驗的重點內容為馬鈴薯糖苷生物堿的獲得、膽堿酯酶活性測定，難點是膽堿酯酶的獲得。完整的馬鈴薯糖苷生物堿的獲得部分如果全部由學生完成需要6～8 課時，顯然教學計劃的課時是不足的，因此需要進行合理分配。實際上，教師在對學生特點和內容重難點綜合分析的基礎上，對實驗內容進行了適當取舍，采用一個實驗兩次完成的方法進行教學。第一次2 課時，內容為馬鈴薯糖苷生物堿的獲得，學生操作的部分僅為生物堿的提取，而提取物烘干和純化由實驗指導教師完成，這樣可以節省4 課時。一周之后進行第二次實驗，為4課時，主要內容是膽堿酯酶的獲得、膽堿酯酶活性測定。實踐證明，這樣的時間安排比較合理，既能突出重點，又能攻克難點，讓學生在有限的實驗課時內學習到更多的實際操作技能，從而圓滿完成實驗教學任務。

二、從有利于學生發展的角度出發，選擇合適的實驗方法

教育教學的目的之一，是要充分發揮學生的能動性，在實驗教學上這點顯得尤為重要。馬鈴薯糖苷生物堿對血液膽堿酯酶抑制作用實驗，是研究茄科植物馬鈴薯中的糖苷生物堿抑制血液中的膽堿酯酶的活性，使得生物體中乙酰膽堿濃度增大，引起生物體神經興奮異常，進而中毒的現象。實驗中的膽堿酯酶，可以直接購買生化試劑，也可以采集實驗動物的新鮮血液。購買生化試劑簡單、安全、省時省力，卻背離了毒理學實驗的根本宗旨，因為毒理學實驗的主要評價手段是動物實驗。如果直接從動物身上取血，則實驗的難度系數增大，因為我校的學生大多沒有動物實驗基礎，學生對實驗動物存在畏懼心理，在實驗過程中就容易出現事故，比如被動物抓傷或咬傷、誤傷動物、采不到血液等，甚至有的學生還因為懼怕而不參加實驗。實驗指導老師從有利于學生發展的角度出發，最終選擇用昆明小鼠亞成體眼瞼采血。采取這種方式，學生可以在教師的指導下，學會動物的抓取、固定、消毒、血液采集、血液抗凝保存及后續實驗動物無害化處理等操作技術，讓學生真正理解毒理學實驗的宗旨，也為學生走向工作崗位打下基礎。

膽堿酯酶活性的測定方法，目前有堿性羥胺—三氯化鐵分光光度法、Ellman 法、便攜式膽堿酯酶測定儀、毛細管電泳法等。毛細管電泳法實驗精確度高，然而實驗過程中學生更多時間用于等儀器跑樣，學生參與度低、能動性差；便攜式膽堿酯酶測定儀精度較差，主要用于戶外，顯然不適合學生實驗；堿性羥胺—三氯化鐵分光光度法為國標法，該法適用于全血中膽堿酯酶活性的測定，操作步驟較多，對學生操作技巧要求較高；Ellman法和堿性羥胺—三氯化鐵分光光度法原理相似，只是測定基質改為溴化物。綜合考慮幾種測試方法，我們選定了堿性羥胺—三氯化鐵分光光度法。在實際上課時，實驗指導教師根據實驗室條件和學生課時需要，對實驗步驟進行了必要的調整，具體步驟見表1。實踐證明，雖然該方法的實驗步驟和操作有些復雜，但穩定性好，同時能較好地增強學生的動手能力，能夠在計劃學時內較好地完成教學目標。

三、提供有代表性的實驗樣品，提高學生對食品毒理學知識的認知度

樣品是檢測的主體，樣品的選擇要有代表性和多樣性，要能反映實驗的目的性。糖苷生物堿是茄科植物中典型的次生代謝產物，在發芽的馬鈴薯或表皮變綠的塊莖中含量較高，食用不當會引起食物中毒甚至死亡，而能正常食用的表皮沒變色的土豆，其糖苷生物堿含量較低。為了加深學生對于食品毒性的認知，實驗需要準備不同類型的土豆做樣品，分別是能正常食用的土豆、發芽或表皮變綠的土豆。為了獲得這些樣品，實驗指導教師需要提前一周左右把土豆曝光，促使其表皮變綠甚至發芽。在實驗課講解原理部分，教師要講解關于土豆糖苷生物堿生成的相關知識，對其毒理作用做簡要介紹，現場展示不同樣品，并就不同樣品的食用安全性問題做簡要說明。而不同樣品的實驗結論的差異，則可以驗證相關理論，從而加深學生對相關理論知識的理解和對毒理學知識的認知，從而提高學生對食品安全性問題的關注度。

四、科學示范，提供足夠的實驗動物，給學生以充分鍛煉的機會

實驗操作的科學規范與否關系到實驗的成敗，有時不正確的操作甚至會威脅到生命安全。實驗指導教師一定要傳授學生正確的操作方法，強調細節性的問題，保證學生在安全的情況下完成教學任務。由于我校學生大多缺乏動物實驗的相關基礎，所以在本次實驗中，在從昆明鼠眼瞼采血時，實驗指導教師要科學示范整個采血過程，從最初的防護措施（戴雙層手套：內部是一次性醫用手套，外部是線手套）開始，示范抓取和固定小鼠的手法，強調對小鼠腹部輕觸按摩，消除小鼠的緊張情緒；用75%的酒精對小鼠面部進行消毒后，迅速按照眼瞼法采血。教師要做到給每個小組都要示范一次，要給每組提供4～6 只小鼠，確保每個學生有2 只以上的實驗用鼠，保證采到實驗用血。這個過程需要1課時左右，主要是因為學生心存畏懼，不敢操作，然而這又是學生必須要面對的。教師要強調實驗用鼠是不帶病原菌的，要適當鼓勵學生，讓學生克服畏懼心理，大膽嘗試。通過這樣的措施，確保每個參與的學生都有鍛煉的機會。實踐證明，通過本次實驗，90%的學生能克服對實驗動物的畏懼心理，這為學生后續開展有關動物學實驗奠定了必要的操作基礎，有效提高了學生的操作技能。

五、用辯證的觀點教授學生知識，開闊學生知識視野，促進學生科研思維的形成

教師在教授知識時，不能局限于課堂知識，要有塑造學生創造性人格的意識，有意識地引導學生拓寬知識面，發揮學生的想象力和創造潛力，同時要讓學生樹立辯證唯物主義思想。在實驗結束時，教師要把這種理念傳授給學生，比如實驗中的糖苷生物堿能讓膽堿酯酶失去活性而引起人體內乙酰膽堿濃度增大，從而引起人體中毒甚至死亡。而糖苷生物堿同時對動物及人類具有較好的生理益處，比如具有抗腫瘤特性、抗病毒等病原微生物、作為疫苗的免疫佐劑、降低膽固醇和消炎鎮痛作用。教師要適當引導學生思考，怎樣將糖苷生物堿的這些作用與所學的其他知識結合起來，做創新研究：是否可以就其具有降低膽固醇的作用，對天然植物中的糖苷生物堿進行提取純化，在食用安全的前提下研發一款藥膳，專門提供給有高膽固醇癥的人食用；再或者就其具有抗病毒和能作為免疫佐劑的特性，開發出一款生物制劑用于植物保護，特別是抗病毒的天然農藥，從而降低化學農藥對自然環境的污染，同時減少農產品農藥殘留；再比如能否通過轉基因技術，把茄科植物生產糖苷生物堿的基因轉移到牧草中，比如豆科的苜蓿，讓苜蓿等牧草具有抗病毒降糖等特性，從而生產出具有抗病毒降糖的牛奶。事實證明，這樣的教學方式，可以有效提高學生對所學知識的興趣，開闊學生的知識視野，有利于學生科研思維的構建和形成，對于培養學生的創新思想具有促進作用。

六、結語

馬鈴薯糖苷生物堿對血液膽堿酯酶的抑制作用是一個綜合性很強的實驗，集食品中有毒物質的提取與純化、實驗動物取血、膽堿酯酶活性的測定等內容于一體。該實驗使用了常規和發芽的馬鈴薯做對比樣品、用浸提法提取馬鈴薯糖苷生物堿、用眼瞼法從昆明鼠亞成體取血、用堿性羥胺—三氯化鐵測膽堿酯酶活性方法。該實驗在我校已開設多次，實驗結果證明其設計合理，可以在規定的教學課時內圓滿地完成教學任務。通過實驗，學生學會了從實驗動物取血的基本操作技能，并對不同馬鈴薯中有毒物質含量有了具體感知，對糖苷生物堿對膽堿酯酶的抑制作用有了更加清楚的認知。在完成教學計劃的前提下，還可以通過對糖苷生物堿特性的生理活性介紹，開闊學生視野，讓學生形成辯證的科學觀，這將有利于學生科研思維的形成，對培養學生創新創業思想具有促進作用。總之，該實驗設計對提高學生動手能力、培養高素質的應用型人才打下了扎實的實驗操作基礎。