“定量”测定乳制品中蛋白质的含量

孙旭红 赵玥 张燕

摘要 利用学生日常生活中喜爱饮用的乳制品作为实验材料，通过引导学生设计、实施“定量”实验，教会学生科学探究实验的实施方法，引导学生通过实证树立“关注健康”的社会责任观念。

关键词 定量测定 乳制品 蛋白质含量 社会责任

中图分类号G633.91

文献标志码B

1 问题提出

学生通常能够说出一些富含蛋白质的食品，也知道蛋白质对人体的生命活动很重要。但是，通过学生自主调查发现，比起饮用牛奶，学生更偏爱饮用含乳饮料。那么，学生如何对牛奶与含乳饮料的蛋白质含量进行比较，并通过实证获得健康方面的指导呢？为了能帮助学生树立正确的健康观念和饮食习惯，在此问题的驱动下，教师指导学生开展自主探究，并通过查阅资料，设计、实施了对乳制品中蛋白质含量测定的实验。

2 探究方案

2.1 探究实验原理

①双缩脲反应原理：双缩脲反应是指双缩脲（H2NOC - NH - CONH2）与铜离子（Cu2+）在碱性溶液（NaOH）中发生反应，生成紫色络合物的过程（图1）。

蛋白质中含有的肽键（-CO-NH-）与双缩脲化合物中所含的-CO-NH-基团相同，所以也能发生双缩脲反应（图2）。利用这个反应不仅可以鉴定蛋白质的存在，而且借助分光光度计可以测定蛋白质的含量。

②分光光度法原理：分光光度法的基本原理是Lambert- Beer定律，即被测物含量与吸光度成正比。由于大多数物质本身具有一定的颜色，有些物质虽然本身是无色的，但加入特色试剂后可呈现一定颜色。物质溶液浓度越大，其颜色愈深，且对光的吸收越大。所以，可以通过测定溶液在某一波长下的吸光度来确定溶液的浓度，并通过计算获得物质的含量。

2.2 实验仪器设备

分光光度计、试管、试管架、离心机、移液枪、烧杯、量筒、质量分数为5%的NaOH溶液、质量分数为1%的CuS04溶液、蒸馏水、记号笔。

2.3 实验探究步骤

实验探究步骤如下：

（1）分组与选材：学生分成3个小组，每组选择一款乳制品饮料（纯牛奶、燕麦牛奶和香蕉牛奶）待用。

（2）样品前处理：各小组分别将三种乳制品经过15 000 r/min离心10 min，除去上层油脂，加水稀释20倍备用。

（3）标准蛋白溶液配制及标准曲线制作：

①称取牛血清蛋白1 9，溶解于蒸馏水并定容至100 mL，配制浓度为10 mg/mL的牛血清蛋白标准溶液。

②取6支试管，依次编号为0-5，用移液枪按表1分别加入不同量的牛血清蛋白标准溶液及蒸馏水，即各试管中的牛血清蛋白含量分别为0 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、6 mg/mL、8 mg/mL、10 mg/mL。充分混匀后加入质量分数5%的NaOH溶液，摇匀，再加入质量分数1%的CuS04溶液，摇匀静置20 min。

③20 min后，以0号管为空白对照，分光光度计于540 nm波长处调“0”，然后测定各試管540 nm处样品的吸光度（ A540）。以A540值为纵坐标，以蛋白含量为横坐标，绘制标准曲线。

（4）待测样品蛋白质含量的测定：

①取3支试管，依次编号为6-8，用移液枪按表2在各试管中分别加入3种待测乳制品溶液，加入质量分数5%的NaOH，摇匀，再加入质量分数1%的CuS04溶液，摇匀后静置20 min。

②取适量溶液于比色皿中，用分光光度计测定其在540 nm处的吸光度。

（5）数据处理与分析：

①将6-8号试管测得的吸光度分别代入标准曲线公式，求出对应的蛋白质含量（X0）：

乳制品溶液中的蛋白质含量（mg·m L^-1）=X0×N。

X0—-从标准曲线中求得的蛋白质含量（mg.mL^-1）;

N一溶液稀释倍数。

②多次测量数据并求平均值

3 实验结果与分析

根据上述实验步骤，获得标准曲线Y=0.0628X+0.0398，待测乳制品在540 nm处的吸光度和蛋白质含量见表3。

学生根据表3中的实验数据进行分析，发现：牛奶中蛋白质的含量最高。香蕉牛奶与燕麦牛奶蛋白质的含量相差不多，但均比牛奶中的蛋白质含量低。学生根据实验数据直观地对三种乳制品中蛋白质的含量进行比较。通过实证学生发现牛奶的营养价值含量最高。

4 总结

分光光度法是比色分析法中较为便捷的一种测定方法，它是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的一项技术。在蛋白质鉴定的实验中，利用分光光度法可使原教材中的定性实验提高为定量实验，有利于指导学生从亲历验证实验迈向探究实验。首先，教师引导学生针对发现的生物学问题开展调查。随后，教师激发学生提出问题、资料调查及方案设计。最后，教师指导学生实施实验并利用计算机处理和分析数据。学生在探究方案推进的过程中，不但获得了小组主动合作学习的经历。更重要的是，学生通过运用数学方法来分析实验结果，并运用科学术语阐明实验结果，在实践学习的过程中获得了科学探究能力的提高。此外，学生基于生活中的问题情境，基于事实和证据，选用恰当的探究方法对生物学现象进行阐释，在一定程度上获得了科学思维的提升。当然，学生在合作学习和交流的过程中通过实证明白了不同乳制品中蛋白质含量的差异，初步学会基于生物学事实证据养成科学、健康的饮食习惯和观念，并通过在科学实践解决生活问题的过程中，培养向他人宣传健康理念的社会责任意识。

参考文献：

[1]吴文卫等.双缩脲一分光光度法测定乳与乳制品中蛋白质含量[J].中国卫生检验杂志，2008，18（7）：1335-1336.

[2]林建春.分光光度法在高中生物学实验中的应用[J].生物学教学，2018，43（2）：43-44.