奶粉中蛋白质检测设计实验*

李红霞 张俊杰 赵艳琴

(河北联合大学化学工程学院 河北唐山 063009)

乳品中蛋白质的含量是一项重要的检测指标，以前常采用凯氏定氮法进行测定，该方法的原理是通过测定乳品中氮的含量，然后再换算成蛋白质的含量。但该检测方法无法区分蛋白氮和非蛋白氮。如三聚氰胺中的氮含量高达66.67%，远高于蛋白质中氮的含量(16%)。故有不法分子利用这种检测方法存在的漏洞，通过在乳品中加入三聚氰胺使蛋白质的含量虚高，从而获得暴利。据此，我们对分析化学专业实验课的教学项目及方法进行了调整，将原有的实验课依附于理论课开设改为了完全独立，打破了各门课程的界限，开设了综合性更强、设计性为主的实验课程。下面就谈谈开设奶粉中蛋白质含量检测实验的体会。

1 蛋白质检测设计实验的意义

蛋白质含量是很多食品质量评价的一项重要指标，对于肉类、蛋类、乳品类等食品来说，通常根据蛋白质的含量确定食品的等级，因此，蛋白质含量的检测是食品分析的一个重要的内容。以前对学生开设的蛋白质检测实验采用的是凯式定氮法，这个方法虽然简单，但是单一的方法无法让学生了解更多的其他蛋白质检测方法，也无法比较各种蛋白质检测方法的优缺点。为此，我们将该实验改为设计性实验。

2 蛋白质检测设计实验

蛋白质的含量测定有凯氏定氮法、双缩脲法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法、考马斯亮蓝法及氨基酸分析仪法等多种方法。实验中给出至少3种测定蛋白质的方法，让学生首先查阅相关的文献资料，列出各种蛋白质分析方法的原理，并对各方法进行简单的评述；根据给出的实验条件选择其中的一种方法进行实验；写出具体的实验方案，交给实验教师进行审核；教师根据学生的选择情况进行分组，以提问或小考的方式检验学生对实验的准备情况，确认后进行实验，并给以适当的指导；学生对实验数据进行分析，撰写实验报告，并对结果进行分析；教师评定学生成绩，并对不同分析方法得到的结果进行总结，反馈给学生。

2.1 实验方案

实验给出的具体条件如下：

主要设备：氨基酸分析仪,电炉,紫外可见分光光度计,凯式定氮仪,高速离心机,超声波清洗器,微波蛋白质水解仪。

主要玻璃仪器：容量瓶、蒸馏瓶、冷凝管、各种规格的移液管、烧杯、三角瓶、滴定管、蛋白质水解管等。

主要药品：硼酸、氢氧化钠、硫酸铜、浓硫酸、甲基红指示剂、酒石酸钾钠、盐酸、氨基酸分析仪用各种缓冲溶液、茚三酮溶液等。

2～3种奶粉样品，实验教师可以人为地在样品中定量加入少量的三聚氰胺(尿素、硫酸铵等其他铵盐)。

要求学生查阅有关蛋白质检测的相关文献资料，并对文献进行综述。在所给出的实验条件基础上，共有4种蛋白质检测方法可供学生选择，即凯氏定氮法、双缩脲法、紫外吸收法和氨基酸分析仪法。2～3名学生为一组，选择其中一种方法进行实验。要求写出具体的实验原理、所需仪器设备、试剂，并写出详细的实验步骤及结果计算公式。

2.2 实验方案的实施

2.2.1 凯氏定氮法

该实验能让学生了解样品的消解方法、凯式定氮的原理及方法、酸碱滴定方法，加深学生对相关的理论知识的理解。由于该方法会将人为加入的铵盐(实验教师加入的)也计算为蛋白质的含量，所以会使结果偏高。由此可以加深学生对乳品三聚氰胺事件的理解。

2.2.2 双缩脲法

在强碱性溶液中，双缩脲与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩脲反应。蛋白质分子中连接氨基酸的肽键具有双缩脲反应。生成紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比，故可用来测定蛋白质含量[2]。该方法需用到紫外可见光分光光度计、比色管、旋涡混合器等设备，并需要硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠等试剂。

该实验能让学生掌握紫外可见分光光度计的工作原理及方法。该方法的优点是较快速，不同的蛋白质产生颜色的深浅相近，以及干扰物质少；主要缺点是灵敏度较差。

2.2.3 紫外吸收法

蛋白质分子中的酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基的苯环含有共轭双键，使蛋白质具有吸收紫外光的性质。吸收峰在280nm处，且吸光度值与蛋白质含量成正比。此外，蛋白质溶液在238nm的光吸收值与肽键含量成正比。利用一定波长下，蛋白质溶液的光吸收值与蛋白质浓度的正比关系，可以进行蛋白质含量的测定[2]。

此法的特点是简便、灵敏、快速；但测定蛋白质含量的准确度较差，干扰物质多，样品中的嘌呤、嘧啶及核酸等吸收紫外光的物质会出现较大的干扰，溶液的pH也会影响测定结果。本实验能让学生掌握紫外可见分光光度计的工作原理及方法，了解蛋白质的结构特性。

2.2.4 氨基酸分析仪法

氨基酸分析仪法是利用色谱原理，通过茚三酮显色，测定构成蛋白质的20种氨基酸的各自含量，然后加和得到蛋白质的总含量。需用到氨基酸分析仪、微波蛋白质水解仪、蛋白质水解管等仪器设备，并需要氨基酸分析仪用的各种缓冲溶液、盐酸、茚三酮溶液等试剂。该方法测定的结果准确，但是需要较昂贵的氨基酸分析仪。通过该实验，学生能够了解蛋白质的水解方法，掌握氨基酸分析仪的原理及使用方法。

3 实验效果

近年来，高校的实验教学改革得到了全面的重视，对分析化学实验也提出了“三阶段实验教学模式”[3]。然而，真正能全面锻炼学生能力的实验项目并不多。奶粉中蛋白质检测设计实验的开设具有以下几方面效果。

(1) 锻炼了学生查阅资料及综述能力。查阅资料是科学工作者所应具备的能力，在设计实验时，学生需要查阅资料，并对资料进行评述，然后在此基础上确立实验方案。因此，能很好地培养学生查阅相关资料及对资料进行总结的能力。

(2) 发挥了学生的主观能动性。设计性实验调动了学生实验的积极性，充分体现了以学生为主体。避免了验证性实验照方抓药的被动局面。在实验过程中，学生表现出了很高的热情。从学生提出的多种实验方案可以看出，在设计中包含了学生自己的构思。

(3) 培养了学生与他人合作的能力。设计实验要求2～3名学生一组，在方案选择及制定的过程中，要求他们一起商讨、协调。奶粉中蛋白质测定的过程包括样品的处理及测定多个步骤，在实验过程中需要互相配合。因此，该实验能很好地培养学生的合作意识。

(4) 培养了学生的创新性思维。蛋白质检测实验的方法多种多样。在实验过程中，没有对分析过程进行限制，学生可以对查阅的资料中的步骤、样品量、试剂用量等进行调整，对培养学生的创新性思维具有重要的作用。

(5) 培养了学生分析问题和解决问题的能力。蛋白质检测实验的整个过程都由学生自己设计，在规定的实验条件下选择实验的方法。在实验过程中，会出现各种各样的问题，学生可在实验教师的启示下，对这些问题进行分析，找出解决问题的方法。在实验过程中，很多学生表现出了锲而不舍的精神，有时要经过反复的实验，最后才使问题得以解决。

(6) 提高了学生理论应用与实践的能力。目前，很多大学生对实际工作知之甚少，毕业分配到工作单位后，需要对所从事的工作有很长时间的适应过程。企业对大学生的评价往往是“眼高手低”。传统的分析实验往往是为了验证理论课的内容而设定的，内容单一，与实际脱节。对于分析专业的学生，应多开设与实际应用相结合的综合性、设计性实验，这样培养出来的学生才能符合现代企业对分析人才的要求。在蛋白质检测设计实验中，包括了光度法、色谱法和酸碱滴定法，还包括了样品预处理过程，与生产中实际样品测定的情形一致。实验的过程将样品处理及样品测试相结合，使学生能了解到实际样品测定的全过程，可使他们在将来走上工作岗位时容易进入角色。

(7) 提高了学生的综合素质。实验中涉及的知识面广，融合了分析化学中的色谱分析、光谱分析、化学分析及样品处理等多方面的知识。通过对各种分析方法进行比较，可使学生对每种方法的优势和不足有更深的了解。

4 存在的问题

该实验的开设受到了学生的一致好评，学生表现出了很高的热情，调动了他们对实验的积极性，但是在开设实验过程中也存在种种困难。(1) 实验方案的多种选择会导致实验资金的投入更大，对实验室的面积要求也会增加。故资金及实验室有限的高校，需要合理安排、统筹规划。(2) 实验方案的增加，增加了实验教师的工作量，在不断扩招的形势下，需要实验教师付出更多的劳动。(3) 各方法之间的差异，使实验学时数的确定有一定的难度。(4) 设计实验有多种实验方案供学生选择，即使是学生选择了同一方案，他们设计的实验步骤、试剂选择及用量也不尽相同，故在实验过程中会出现各种各样的问题。这就需要实验教师给以适当的指导。因此，对实验教师的要求也提高了，要求实验教师既要有较好的理论基础知识又要有一定的实际工作经验。

[1] GB/T 5009.5—1985 食品中蛋白质的测定

[2] 大连轻工业学院，华南理工大学，郑州轻工业学院，等.食品分析.北京:中国轻工业出版社,2007

[3] 刘艳,黄慧,徐嫔,等.大学化学,2007，22(2):24