高效液相色譜技術在生物工程專業技能實習教學中的應用

（桂林理工大學化學與生物工程學院 廣西·桂林 541004）

我院的《生物工程技能實習》屬于專業實踐教學環節，是專業課教學的重要組成部分，是理論學習的深化和應用。技能實習通過設計性實驗，綜合各種專業基礎、專業課基本理論，進行生物工程相關技能的訓練提高。其根據生物工程教學計劃安排在校內進行的一次專業技能實習，要求學生通過運用生物化學等課程的基礎理論和基本知識，對生物技術產品的開發等進行實驗，并進行一些常用儀器的基本操作。而高效液相色譜法作為一種高效快速的分離分析技術，以其靈敏度高、選擇性好，可分析微量組成甚至痕量樣品等特點，成為分析領域應用最廣、發展最快的現代分析技術之一。因此，在技能實習中增加高效液相色譜方面的實驗教學成為必然的趨勢。

1 教學設計和教學效果

1.1 教學改革讓學生向更高的目標前進

生物工程專業技能實習在第二次教學改革期間，也就是2009級-2014級模式：我們在技能實習教學過程中改變以往的作法，引入“項目導師制”、構建“以教師為主導，以學生為主體”的教學模式。在確定實踐項目之后，由學生和相應特長的專業教師組成項目組，共同設計實驗方案，指導教師則是變“教”為“導”。學生的積極性和動手能力以及發現問題、分析問題和解決問題的能力都有所提高，但是對精密儀器的向往也隨之提升了，因此，我們對生物工程所有的儀器進行分析，加上結合社會需求，就確定了在我們的技能實習實驗中引入了高效液相色譜。

1.2 引入高效液相法能讓學生提高動手能力

高效液相色譜技術始于20世紀60年代末期，在氣相色譜和經典液相色譜法基礎上發展起來的新型分離分析技術，具有高壓、高效、高靈敏度、分析精準、快速及應用范圍廣等特點，其儀器主要由輸液泵、進樣器、色譜柱、檢測器和數據處理系統等組成，各實驗室可根據經費及實際需求，還可配置多元泵梯度洗脫裝置、在線脫氣機、自動進樣器、餾分收集器、柱溫控制箱，甚至不同功能的檢測器等。高效液相色譜法按分離原理分類，可分為離子色譜、吸附色譜、分配色譜、親和色譜、體積排阻色譜。根據固定相與流動相極性不同，可分為正相色譜與反相色譜。目前，最常用的是反相色譜，即采用極性流動相和非極性固定相對樣品進行分離分析的方法。

圖1：高效液相色譜儀LC-20A

生物工程專業技能實習是六周，第一周是學生按實驗內容進行查資料和設計實驗方案，最后一周是整理實驗數據和撰寫實驗報告，中間四周是四個綜合實驗，因此，利用高相液相色譜技術的綜合實驗可以安排一周共五天的時間，因此，我們設計了《虎杖有效成分提取工藝及分析》，包括虎杖有效成分的提取工藝優化、游離蒽醌類成分的分離及其采用高效液相色譜（HPLC）測定虎杖乙醇提取物中虎杖苷、白藜蘆醇等等，而我們使用的高效液相色譜儀是日本島津（SHIMADZU）的LC-20A（如上圖1），二元泵，進樣器是手動進樣器，檢測器是紫外檢測器（SPD-20A，紫外可見雙波長檢測器）。我們的實驗分為4小組，每組4位同學，每組同學都能有16個樣品和7個標準品可以加樣操作，學生從材料的預處理、提取、分離，其中流動相的過膜、脫氣；乙醇提取物樣品的溶解、稀釋、過膜等步驟，進樣、測試和分析實驗數據，讓學生熟悉整個過程，從而拓寬學生接觸并學會應用高效液相色譜儀的機會，增加高效液相色譜儀對本科生的開放度，強化學生動手能力，同時提高精密儀器設備的使用效率。

1.3 提高課堂活躍度和有效性，激發學生的學習興趣

在測樣之前教師詳細講述色譜原理，然后再詳細講解LC-20A的各個部件構成及工作原理和詳細操作，在學生了解了儀器設備并掌握了詳細的儀器操作后，教師再做簡單的演示實驗。教師打開高效液相色譜儀，完成從開機啟動、軟件操作、分析方法的編輯、進樣的準備與進樣，最后這個完整的數據采集工作后，再詳細講授利用軟件處理數據。然后學生在教師的指導下進行上述的操作。經過2015-1017級學生的技能實習實驗情況來看，由于高效液相色譜法的引入提高課堂活躍度和有效性，激發學生的學習興趣，提高了學生的動手能力，并且學生的實驗報告質量有了明顯的提高。

2 進一步引入其他精密儀器的建議

由于技能實習引入高效液相色譜法，使得學生各方面能力都得到了提升，但是因為我們只有一臺LC-20A，其他是不同型號的液相色譜儀，所以學生在進行測樣的時候就得排隊進行，也因此延長了試驗的時間。因此接下來的技能實習再一次改革的時候，希望還能再購買三臺儀器，并且我們建議引入除了高效液相色譜儀之外的如傅里葉紅外光譜儀等等一些精密儀器，這樣學生的實驗儀器操作能力就再次提升，且再一次讓學生在創新的道路上更加感興趣，更能激發學生的創新精神。

3 結束語

生物工程專業技能實習是一門重要的實踐課程，它的是專業課教學的重要組成部分，高效液相色譜法的引入能更好的對生物工程學生的實習技能操作起到了一定的提升作用，更有利于培養生物工程專業的優秀人才。