探究不同生物膽汁對(duì)脂肪的乳化作用

李冬湖 陳瑩

[摘要]對(duì)現(xiàn)行人教版生物七年級(jí)下冊(cè)第四單元第二章第二節(jié)《消化和吸收》中的小資料部分進(jìn)行分析研究，通過問題啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)課外拓展性實(shí)驗(yàn)來探究不同生物膽汁對(duì)脂肪的乳化作用，不僅提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力，還促進(jìn)了學(xué)生形成“健康生活”的觀念。

[關(guān)鍵詞]膽汁;脂肪;乳化作用;健康生活

[中圖分類號(hào)] G633.91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）14-0077-03

一、背景

武漢市英格中學(xué)一分校位于湖北省農(nóng)科院內(nèi)，依托研究所的科研資源，可以開展豐富的課外拓展性實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)行人教版生物七年級(jí)下冊(cè)第四單元第二章第二節(jié)《消化和吸收》中設(shè)置了“探究饅頭在口腔中的變化”實(shí)驗(yàn)，旨在使學(xué)生基本理解消化的初始過程。本節(jié)課以小資料的形式提到肝臟的功能——肝臟分泌的膽汁可以促進(jìn)脂肪分解，但單靠資料介紹和生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生很難深刻理解膽汁的消化功能。為此，有必要增設(shè)“探究不同生物膽汁對(duì)脂肪的乳化作用”拓展性實(shí)驗(yàn)，直觀呈現(xiàn)膽汁的消化功能，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)?zāi)懼瓕?duì)脂肪的乳化作用，理解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化過程，提升科學(xué)探究能力，加強(qiáng)對(duì)健康生活的認(rèn)識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)原理及材料用具

1.實(shí)驗(yàn)原理

傳統(tǒng)的膽汁乳化脂肪實(shí)驗(yàn)操作如下：取適量膽汁與脂肪混合后，經(jīng)振動(dòng)或攪拌使兩者充分接觸，通過觀察脂肪微粒的呈現(xiàn)狀態(tài)來判斷乳化效果。本實(shí)驗(yàn)則是借助省農(nóng)科院的科研設(shè)備，將經(jīng)高速冷凍離心處理后的膽汁與玉米油混合后，使用間歇式高剪切分散乳化均質(zhì)機(jī)，通過轉(zhuǎn)子高速中產(chǎn)生的剪切力迅速將混合物變成小顆粒，有效增加兩者接觸面積，提升乳化效果。通過觀察形成乳濁液的體積和維持穩(wěn)定的時(shí)長(zhǎng)，分別可以判斷膽汁的乳化能力和乳化穩(wěn)定性[1]。

2.材料用具

移液槍、容量瓶、離心機(jī)、機(jī)械均質(zhì)機(jī)、電子天平、數(shù)碼相機(jī)、SDS（十二烷基硫酸鈉）、膽酸鈉、玉米油、豬膽汁、草魚膽汁、蒸餾水。

三、實(shí)驗(yàn)過程

探究一：驗(yàn)證膽汁對(duì)脂肪具有乳化作用。

實(shí)驗(yàn)小組學(xué)生與省農(nóng)科院科研人員探討后選取SDS作為陽性對(duì)照組，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)比較不同體積草魚膽汁對(duì)玉米油的乳化作用，確定草魚膽汁乳化玉米油的最佳體積配比（如表1），經(jīng)“取樣-配平-離心-均質(zhì)”后觀察乳濁液的形成情況并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究不同體積草魚膽汁對(duì)脂肪乳化能力的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：以體積分?jǐn)?shù)為4%的油相體積比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察效果最佳（如圖1）。草魚膽汁與玉米油作用，有乳化現(xiàn)象產(chǎn)生，由此驗(yàn)證了膽汁能乳化脂肪。

探究二：比較不同食性魚類膽汁乳化脂肪的能力;探究膽汁與膽酸鈉對(duì)脂肪的乳化作用是否具有一致性。

草魚膽汁能乳化脂肪，但液面油滴較大，乳化效果并不顯著，乳化穩(wěn)定性不高。對(duì)此，實(shí)驗(yàn)小組學(xué)生提出問題：不同食性魚類膽汁乳化脂肪的能力有區(qū)別嗎？[2]他們通過查詢資料了解到不同食性魚類從食物中獲取的脂肪酸能很好地被吸收轉(zhuǎn)化為魚體成分，這些脂肪酸在喜食浮游動(dòng)物的鳙魚中含量最高，在喜食浮游植物的鰱魚和喜食底棲動(dòng)物的青魚中次之，在喜食水草的草魚中最低[3-5]。而膽汁的主要成分是膽酸鈉[6]，可利用膽酸鈉試劑作為陽性對(duì)照，探究膽汁與膽酸鈉對(duì)脂肪的乳化作用是否具有一致性。按表2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，將等量不同食性魚類膽汁及膽酸鈉溶液離心后與玉米油混合，經(jīng)機(jī)械均質(zhì)處理，靜置不同時(shí)間，觀察乳濁液的形成狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：不同食性魚類膽汁與玉米油混合均質(zhì)后觀察液面油滴形成情況可知，鳙魚膽汁乳化玉米油能形成明顯乳濁液，且乳化穩(wěn)定性更高（如圖2、圖3）。由此得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不同食性魚類膽汁對(duì)脂肪的乳化效果存在一定差異。驗(yàn)證了學(xué)生的猜想：喜食浮游動(dòng)物的鳙魚的膽汁比喜食植物的草魚的膽汁乳化活性要高。膽酸鈉與玉米油混合形成穩(wěn)定乳濁液，表現(xiàn)出較高的乳化活性，膽汁的乳化效果與膽酸鈉的作用效果表現(xiàn)出一致性。

探究三：探究豬膽汁與靖魚膽汁乳化脂肪能力的區(qū)別。

課本資料中強(qiáng)調(diào)的是人膽汁的功能，而哺乳類動(dòng)物和魚類的飲食結(jié)構(gòu)差異很大。據(jù)此選擇同為哺乳類動(dòng)物的雜食性豬的膽汁進(jìn)一步設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（如表3），探究豬膽汁與鳙魚膽汁乳化脂肪能力的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：豬膽汁和鳙魚膽汁與玉米油混合均質(zhì)后均有明顯的乳化現(xiàn)象。豬膽汁組乳化作用更明顯，下層的乳化液顏色由實(shí)驗(yàn)前的黃褐色變?yōu)樽攸S色，且穩(wěn)定性較高;鳙魚膽汁組實(shí)驗(yàn)前后下層乳濁液顏色變化不顯著，且穩(wěn)定性較前者低。豬膽汁與鳊魚膽汁相比，乳化效果更好，乳化穩(wěn)定性更高。

小組討論：等量豬膽汁對(duì)不同體積玉米油乳化效果有何區(qū)別？

探究四：探究豬膽汁對(duì)不同體積玉米油乳化能力的區(qū)別。

按表4設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：玉米油含量較低時(shí)，乳化較完全，隨著玉米油量的增加，乳析層體積也隨之增加（如圖5）;豬膽汁對(duì)脂肪的乳化效果是有限度的。

對(duì)生活方式的指導(dǎo)意義：外源脂肪攝入過多，肝臟必將超負(fù)荷工作，易引發(fā)肝疲勞。

探究五：延伸實(shí)驗(yàn)結(jié)論，探討健康生活方式。

全體學(xué)生分組查閱資料（如圖6），討論高脂飲食的不良習(xí)慣及危害，了解高血壓、高血脂等常見疾病的成因，樹立健康生活的觀念。

四、實(shí)驗(yàn)反思

本次拓展性實(shí)驗(yàn)和研究性學(xué)習(xí)，是基于教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的教育價(jià)值來設(shè)計(jì)的。從本課的教學(xué)思路來看，由課本資料問題的提出過渡到學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生獲得膽汁能乳化脂肪等消化作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，還引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常飲食，增強(qiáng)其健康生活意識(shí)，體現(xiàn)了“學(xué)為中心”的教學(xué)理念。教師立足于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探究過程，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生在分析和思考中去領(lǐng)悟和生成新的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)探究過程很好地利用了校外（省農(nóng)科院）的教學(xué)資源，嘗試使用高科技實(shí)驗(yàn)設(shè)備，旨在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究思維和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ欣趯W(xué)生未來的職業(yè)規(guī)劃和發(fā)展，落實(shí)了STS教育。

關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，以下兩點(diǎn)還有待改進(jìn)與拓展：①離心操作和機(jī)械均質(zhì)的時(shí)間、轉(zhuǎn)速都可能影響乳化效果，可以進(jìn)行平行梯度實(shí)驗(yàn)，探索最優(yōu)操作;也可以設(shè)置不同的溫度、酸堿度來探究同一種膽汁乳化脂肪的最適反應(yīng)條件。②課本資料提出膽汁能使脂肪變成微小的顆粒，從而增加脂肪酶與脂肪的接觸面積，起到促進(jìn)脂肪分解的作用。在實(shí)驗(yàn)室條件下，可以嘗試進(jìn)一步探究脂肪酶與膽汁的協(xié)同作用。

[參考文獻(xiàn)]

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（責(zé)任編輯 黃春香）