農業院校生物化學實驗綠色化的建設與實踐

王英超，李天俊，任健，劉黎瑤，張耀方

（天津農學院基礎科學學院，天津 300384）

農業院校生物化學實驗綠色化的建設與實踐

王英超，李天俊，任健，劉黎瑤，張耀方

（天津農學院基礎科學學院，天津 300384）

針對21世紀低碳時代對實驗教學的要求，結合生物化學實驗教學中產生的污染現狀，將“綠色化學”理念引入到生物化學實驗教學中尤為必要。根據“綠色化學”的宗旨，從課前提高學生的環保意識、課程教學過程綠色化、課后對“三廢”的綠色化處理方面有效減少實驗中污染物的產生，緩解生物化學實踐教學中對環境造成污染的弊端，為生物化學實驗的綠色化建設提供參考。

生物化學；綠色化；實驗；教學

生物化學作為農業院校開設的一門基礎課，在教學中起著重要作用[1-2]。天津農學院開設的生物化學實驗為30學時，面向全校五個系的大學二年級學生開設，每年上課人數約1200人。實驗內容包括血清球蛋白的分離、SDS-PAGE、動物肝臟DNA的提取、應用紙層析鑒定酶促轉氨基作用等。隨著學生人數的逐年增多，實驗試劑和材料的消耗大大增加，污染逐年增加。長此以往，必將對環境和師生健康造成嚴重傷害。隨著人們環保意識的增強，實驗教學中的綠色化問題日益引起人們的關注。

生物化學實驗綠色化是指利用綠色化理念指導實驗教學工作、改革實驗教學內容、優化實驗操作等，從而提高學生的環保意識、降低環境污染[3-7]。筆者根據天津農學院生化實驗室自身的特點，結合生物化學實驗綠色化的措施，本著節約資源、防止污染的原則，在保證實驗教學效果的前提下，努力實現實驗綠色化，為師生創造一個良好的實驗環境。

1 生物化學實驗綠色化的具體措施

1.1 課前提高學生的綠色環保意識

天津農學院的生物化學為天津市級精品課。精品課網站上有很多關于綠色生物化學的小視頻，如《環境保護與綠色生物化學》《什么是綠色生物化學》。在開課前一周，通知學生線下學習。通過這些視頻的講解，向學生傳播了綠色環保意識，激發了他們愛護環境、保護環境的熱情，并將這種熱情保持到實驗中。通過布置課前預習，能夠增加學生實驗的成功率，減少因實驗失敗消耗的試劑和材料，減少對環境的污染。

1.2 課中教學過程的綠色化

1.2.1 試劑選擇遵循綠色化原則

傳統開設的生化實驗含有很多毒性較大的試劑，如苯酚、氯仿、溴化乙錠等。經過查閱文獻，在保證實驗教學效果相同的情況下采用毒性較小的試劑代替，以達到試劑選擇綠色化。如應用紙層析鑒定酶促轉氨基作用實驗，采用新型的展開劑（含有無水乙醇、尿素、氨水、水混合而成）代替水飽和的苯酚，實驗效果相同，毒性卻降低很多。質粒DNA提取實驗中，用GoldView、SYBR GreenⅠ等DNA染色的替代品代替EB。選用這些試劑，減少了實驗中試劑對學生的傷害，保證了師生健康。

1.2.2 多媒體技術模擬演練代替部分有毒有害實驗

多媒體技術是利用計算機將文字、圖像、動畫和視頻等多種媒體信息進行綜合處理以供人機交互使用的技術。由于其具有信息量大、圖文聲像并茂、交互性強等特點，已被廣泛運用于課堂教學，以輔助教師進行教學工作[8-10]。根據多媒體教學的特點，對于某些暫時找不到可替代的毒性小的試劑的實驗，通過仿真系統進行模擬演練。這樣不僅能鞏固學生的知識，還可以將復雜的反應過程通過動畫呈現在學生面前，對于激發學生的學習興趣、調動學生的積極性具有重要作用。整個實驗過程在電腦上操作，不需要實驗試劑，真正實現對環境的零污染，同時保證了師生的身體健康。

1.2.3 實驗課中采用微量或半微量實驗，減少試劑消耗

微量或半微量的實驗特點是保證實驗效果的前提下，減少試劑用量、減少殘渣和有害氣體的產生，最終減少對環境的污染。如維生素C的含量測定實驗，實驗指導書標明所取實驗材料橘子的質量是8g，需要消耗2,6-二氯酚靛酚3mL、草酸60mL。經過改進后，采用柚子這一水果材料，質量稱取2g，消耗2,6-二氯酚靛酚0.75mL、草酸25mL。這一改變既減少了維生素C含量測定的試劑用量，又滿足了實驗要求，從而達到了減少實驗污染。

1.2.4 教學環境綠色化

良好的實驗環境是師生健康的重要保證。針對實驗室的采光情況，在陽面實驗室擺放一些喜光、降低污染的花卉，如仙客來、紫羅蘭等通過葉片吸收二氧化硫，將其轉化為無毒或低毒性的硫酸鹽等物質[11]；在陰面實驗室擺放一些不喜光的植物，如吊蘭、虎尾蘭能大量吸收室內甲醛等污染物質，減少室內空氣污染。這些盆栽花草既可以在一定程度上降低污染，又能愉悅師生們的心情，還可以培養學生的實驗綠色化意識。

1.3 課后廢棄物處理的綠色化

生化實驗主要的廢物有廢水、廢氣、廢渣（俗稱“三廢”）。“三廢”若不處理直接排放，對環境的污染較大。目前，天津農學院對“三廢”的處理措施如下。（1）廢液。根據廢液種類的不同，采取不同的處理措施。如一般的酸堿試劑，在實驗課后，采用酸堿試劑中和的方式，將其pH調節到6～8，然后再排入下水道。一些有機溶劑、生化試劑，使用完后根據各自的特性，分類存放到學校分發的廢液桶中，并在廢液桶上貼上標簽，注明廢液成分及比例。定期按照學校要求送至專門的公司進行處理。（2）廢氣。生物化學實驗產生的廢氣量較少。天津農學院安裝的通風系統，不僅能排出通風櫥內的廢氣，還能排出實驗室內的廢氣。排出的廢氣被空氣稀釋，對環境污染的影響較小。（3）廢渣。廢渣主要來自含有微生物的培養基、聚丙烯酰胺凝膠、瓊脂糖凝膠、動物組織等。含有微生物的培養基用完后先采用高溫高壓滅菌，將微生物殺死。然后進行焚燒處理；聚丙烯酰胺凝膠聚合后毒性非常小，可以采用焚燒的方式進行；瓊脂糖凝膠，由于采用的EB的替代物進行染色，毒性大大降低，也采用焚燒的方式處理；動物組織如魚、雞等，使用完后將其尸體統一焚燒處理。

2 結語

課前預習提高學生環保意識、課中實驗教學過程綠色化、課后處理廢物綠色化，通過以上措施大大降低了生化實驗對環境的污染，提升了學生的環保意識。社會的發展離不開可持續、綠色發展。各個高校實驗室都應采取措施，加強環境保護，減少實驗污染。每一位教師在教授學生理論知識的同時，也應培養他們環保理念，做到拒用危險品、減量使用、循環使用的原則，為實驗的綠色化和學生健康樹立一道安全屏障。

[1]叢方地,楊雅婷,王俊斌,等.沿海都市型農業院校的“生物化學”教學探討[J].天津農學院學報,2010,17(3):63-65.

[2]邵建華.生物化學實驗方法的探析[J].中國民康醫學,2012,24(4):476-477.

[3]李予霞,高劍峰,李鑫,等.生物類專業生物化學實驗教學體系的改革與實踐[J].河北農業科學,2009，13(2):163-164,170.

[4]劉晶晶,劉丹,李啟彬,等.高校實驗室污染現狀調查及排污管理方案研究[J].四川環境,2006,25(4):6-8.

[5]杜娟.高校化學實驗室對環境的污染及其治理[J].陰山學刊,2006,20(3):45-47.

[6]劉建福.植物學實驗電路課程的設計與實踐[J].實驗科學與技術,2009,7(4):119.

[7]李立群,韓德俊.農業生物技術綜合實驗教學探索[J].實驗科學與技術,2009,7(6):73-75.

[8]柯維群,王鳴剛.多媒體手段在分子生物學教學中的運用[J].甘肅科技,2011,27(7):166-168.

[9]朱紅威,邵菊芳,冷云偉.多媒體教學手段在分子生物學課程教學中的應用[J].安徽農業科學,2012,40(33):16488-16489.

[10]倫鏡盛,胡忠,鐘名其,等.基于整合思維的分子生物學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2015,34(8):173-178.

[11]曹蓬勃.談低碳時代生物化學實驗的綠色化[J].實驗科學與技術,2010,8(6):186-188.

Construction and Practice of Biochemistry Experiment Greening in Agricultural University

Wang Ying-chao,Li Tian-jun,RenJian,Liu Li-yao,Zhang Yao-fang
(College of Basic Sciences,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)

In view of the requirements of experimental teaching in the low carbon age in twenty-first century,and combining the pollution status in biochemistry experiment teaching,it is necessary to introduce the concept of "green chemistry" into the biochemistry experiment teaching.According to the "green chemistry" purpose,from pre class improve students' awareness of environmental protection,the teaching process of green,class of "three wastes" green treatment can effectively reduce the generation of pollutants in the experiment,alleviate the drawbacks of biochemistry teaching practice on the environment caused by pollution,provide a reference for the construction of green biological chemistry experiment.

Biochemistry;Greening;Experiment;Teaching

Q5

B

2096-0387（2017）05-0081-03

王英超（1981—），女，天津人，碩士，實驗師，研究方向：生物化學實驗教學與生物技術。