奶粉中蛋白質檢測設計實驗*

李紅霞 張俊杰 趙艷琴

(河北聯合大學化學工程學院 河北唐山 063009)

乳品中蛋白質的含量是一項重要的檢測指標，以前常采用凱氏定氮法進行測定，該方法的原理是通過測定乳品中氮的含量，然后再換算成蛋白質的含量。但該檢測方法無法區分蛋白氮和非蛋白氮。如三聚氰胺中的氮含量高達66.67%，遠高于蛋白質中氮的含量(16%)。故有不法分子利用這種檢測方法存在的漏洞，通過在乳品中加入三聚氰胺使蛋白質的含量虛高，從而獲得暴利。據此，我們對分析化學專業實驗課的教學項目及方法進行了調整，將原有的實驗課依附于理論課開設改為了完全獨立，打破了各門課程的界限，開設了綜合性更強、設計性為主的實驗課程。下面就談談開設奶粉中蛋白質含量檢測實驗的體會。

1 蛋白質檢測設計實驗的意義

蛋白質含量是很多食品質量評價的一項重要指標，對于肉類、蛋類、乳品類等食品來說，通常根據蛋白質的含量確定食品的等級，因此，蛋白質含量的檢測是食品分析的一個重要的內容。以前對學生開設的蛋白質檢測實驗采用的是凱式定氮法，這個方法雖然簡單，但是單一的方法無法讓學生了解更多的其他蛋白質檢測方法，也無法比較各種蛋白質檢測方法的優缺點。為此，我們將該實驗改為設計性實驗。

2 蛋白質檢測設計實驗

蛋白質的含量測定有凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法、紫外吸收法、考馬斯亮藍法及氨基酸分析儀法等多種方法。實驗中給出至少3種測定蛋白質的方法，讓學生首先查閱相關的文獻資料，列出各種蛋白質分析方法的原理，并對各方法進行簡單的評述；根據給出的實驗條件選擇其中的一種方法進行實驗；寫出具體的實驗方案，交給實驗教師進行審核；教師根據學生的選擇情況進行分組，以提問或小考的方式檢驗學生對實驗的準備情況，確認后進行實驗，并給以適當的指導；學生對實驗數據進行分析，撰寫實驗報告，并對結果進行分析；教師評定學生成績，并對不同分析方法得到的結果進行總結，反饋給學生。

2.1 實驗方案

實驗給出的具體條件如下：

主要設備：氨基酸分析儀,電爐,紫外可見分光光度計,凱式定氮儀,高速離心機,超聲波清洗器,微波蛋白質水解儀。

主要玻璃儀器：容量瓶、蒸餾瓶、冷凝管、各種規格的移液管、燒杯、三角瓶、滴定管、蛋白質水解管等。

主要藥品：硼酸、氫氧化鈉、硫酸銅、濃硫酸、甲基紅指示劑、酒石酸鉀鈉、鹽酸、氨基酸分析儀用各種緩沖溶液、茚三酮溶液等。

2～3種奶粉樣品，實驗教師可以人為地在樣品中定量加入少量的三聚氰胺(尿素、硫酸銨等其他銨鹽)。

要求學生查閱有關蛋白質檢測的相關文獻資料，并對文獻進行綜述。在所給出的實驗條件基礎上，共有4種蛋白質檢測方法可供學生選擇，即凱氏定氮法、雙縮脲法、紫外吸收法和氨基酸分析儀法。2～3名學生為一組，選擇其中一種方法進行實驗。要求寫出具體的實驗原理、所需儀器設備、試劑，并寫出詳細的實驗步驟及結果計算公式。

2.2 實驗方案的實施

2.2.1 凱氏定氮法

該實驗能讓學生了解樣品的消解方法、凱式定氮的原理及方法、酸堿滴定方法，加深學生對相關的理論知識的理解。由于該方法會將人為加入的銨鹽(實驗教師加入的)也計算為蛋白質的含量，所以會使結果偏高。由此可以加深學生對乳品三聚氰胺事件的理解。

2.2.2 雙縮脲法

在強堿性溶液中，雙縮脲與CuSO4形成紫色絡合物，稱為雙縮脲反應。蛋白質分子中連接氨基酸的肽鍵具有雙縮脲反應。生成紫色絡合物顏色的深淺與蛋白質濃度成正比，故可用來測定蛋白質含量[2]。該方法需用到紫外可見光分光光度計、比色管、旋渦混合器等設備，并需要硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉等試劑。

該實驗能讓學生掌握紫外可見分光光度計的工作原理及方法。該方法的優點是較快速，不同的蛋白質產生顏色的深淺相近，以及干擾物質少；主要缺點是靈敏度較差。

2.2.3 紫外吸收法

蛋白質分子中的酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸殘基的苯環含有共軛雙鍵，使蛋白質具有吸收紫外光的性質。吸收峰在280nm處，且吸光度值與蛋白質含量成正比。此外，蛋白質溶液在238nm的光吸收值與肽鍵含量成正比。利用一定波長下，蛋白質溶液的光吸收值與蛋白質濃度的正比關系，可以進行蛋白質含量的測定[2]。

此法的特點是簡便、靈敏、快速；但測定蛋白質含量的準確度較差，干擾物質多，樣品中的嘌呤、嘧啶及核酸等吸收紫外光的物質會出現較大的干擾，溶液的pH也會影響測定結果。本實驗能讓學生掌握紫外可見分光光度計的工作原理及方法，了解蛋白質的結構特性。

2.2.4 氨基酸分析儀法

氨基酸分析儀法是利用色譜原理，通過茚三酮顯色，測定構成蛋白質的20種氨基酸的各自含量，然后加和得到蛋白質的總含量。需用到氨基酸分析儀、微波蛋白質水解儀、蛋白質水解管等儀器設備，并需要氨基酸分析儀用的各種緩沖溶液、鹽酸、茚三酮溶液等試劑。該方法測定的結果準確，但是需要較昂貴的氨基酸分析儀。通過該實驗，學生能夠了解蛋白質的水解方法，掌握氨基酸分析儀的原理及使用方法。

3 實驗效果

近年來，高校的實驗教學改革得到了全面的重視，對分析化學實驗也提出了“三階段實驗教學模式”[3]。然而，真正能全面鍛煉學生能力的實驗項目并不多。奶粉中蛋白質檢測設計實驗的開設具有以下幾方面效果。

(1) 鍛煉了學生查閱資料及綜述能力。查閱資料是科學工作者所應具備的能力，在設計實驗時，學生需要查閱資料，并對資料進行評述，然后在此基礎上確立實驗方案。因此，能很好地培養學生查閱相關資料及對資料進行總結的能力。

(2) 發揮了學生的主觀能動性。設計性實驗調動了學生實驗的積極性，充分體現了以學生為主體。避免了驗證性實驗照方抓藥的被動局面。在實驗過程中，學生表現出了很高的熱情。從學生提出的多種實驗方案可以看出，在設計中包含了學生自己的構思。

(3) 培養了學生與他人合作的能力。設計實驗要求2～3名學生一組，在方案選擇及制定的過程中，要求他們一起商討、協調。奶粉中蛋白質測定的過程包括樣品的處理及測定多個步驟，在實驗過程中需要互相配合。因此，該實驗能很好地培養學生的合作意識。

(4) 培養了學生的創新性思維。蛋白質檢測實驗的方法多種多樣。在實驗過程中，沒有對分析過程進行限制，學生可以對查閱的資料中的步驟、樣品量、試劑用量等進行調整，對培養學生的創新性思維具有重要的作用。

(5) 培養了學生分析問題和解決問題的能力。蛋白質檢測實驗的整個過程都由學生自己設計，在規定的實驗條件下選擇實驗的方法。在實驗過程中，會出現各種各樣的問題，學生可在實驗教師的啟示下，對這些問題進行分析，找出解決問題的方法。在實驗過程中，很多學生表現出了鍥而不舍的精神，有時要經過反復的實驗，最后才使問題得以解決。

(6) 提高了學生理論應用與實踐的能力。目前，很多大學生對實際工作知之甚少，畢業分配到工作單位后，需要對所從事的工作有很長時間的適應過程。企業對大學生的評價往往是“眼高手低”。傳統的分析實驗往往是為了驗證理論課的內容而設定的，內容單一，與實際脫節。對于分析專業的學生，應多開設與實際應用相結合的綜合性、設計性實驗，這樣培養出來的學生才能符合現代企業對分析人才的要求。在蛋白質檢測設計實驗中，包括了光度法、色譜法和酸堿滴定法，還包括了樣品預處理過程，與生產中實際樣品測定的情形一致。實驗的過程將樣品處理及樣品測試相結合，使學生能了解到實際樣品測定的全過程，可使他們在將來走上工作崗位時容易進入角色。

(7) 提高了學生的綜合素質。實驗中涉及的知識面廣，融合了分析化學中的色譜分析、光譜分析、化學分析及樣品處理等多方面的知識。通過對各種分析方法進行比較，可使學生對每種方法的優勢和不足有更深的了解。

4 存在的問題

該實驗的開設受到了學生的一致好評，學生表現出了很高的熱情，調動了他們對實驗的積極性，但是在開設實驗過程中也存在種種困難。(1) 實驗方案的多種選擇會導致實驗資金的投入更大，對實驗室的面積要求也會增加。故資金及實驗室有限的高校，需要合理安排、統籌規劃。(2) 實驗方案的增加，增加了實驗教師的工作量，在不斷擴招的形勢下，需要實驗教師付出更多的勞動。(3) 各方法之間的差異，使實驗學時數的確定有一定的難度。(4) 設計實驗有多種實驗方案供學生選擇，即使是學生選擇了同一方案，他們設計的實驗步驟、試劑選擇及用量也不盡相同，故在實驗過程中會出現各種各樣的問題。這就需要實驗教師給以適當的指導。因此，對實驗教師的要求也提高了，要求實驗教師既要有較好的理論基礎知識又要有一定的實際工作經驗。

[1] GB/T 5009.5—1985 食品中蛋白質的測定

[2] 大連輕工業學院，華南理工大學，鄭州輕工業學院，等.食品分析.北京:中國輕工業出版社,2007

[3] 劉艷,黃慧,徐嬪,等.大學化學,2007，22(2):24