食品生物化学是食品类专业本科学生的一门专业基础课, 如何将这门课的理论教学与实际应用有机结合起来是实验课程的重要改革与创新目标。目前本校所开设的实验多为基础验证性实验, 为了培养学生观察、记忆、思维和动手能力, 学校开设了苦瓜多糖提取为主题的实验。苦瓜具有抗菌和提高机体免疫力、抗肿瘤等作用[1], 是一种功能食品原料。其多糖具有免疫调节活性, 增强免疫系统, 降血脂, 防治糖尿病等多种功效[2~3]。实验以苦瓜为原料, 运用热水浸提-乙醇醇析沉淀的方法提取多糖, 并用快速简便的蒽酮-硫酸比色法定量苦瓜多糖。通过实验, 使学生熟悉食品生物化学的相关知识, 如多糖的理化性质、分离多糖的化学手段、多糖提取的影响因素和多糖的快速测定法等, 掌握相关的实验技能和实验手段, 加深对理论知识的理解和学习。
1 实验的内容
苦瓜多糖提取过程共需要两个主要工序, 包括苦瓜多糖的粗制备和多糖的定量测定。整个过程对仪器设备的要求不高, 实验室可以完成。目前这一实验已对一届学生开设, 实践效果较好。下面对主要的制备工序进行介绍。
1.1 苦瓜多糖的粗制备
此实验所使用的原料为市售苦瓜, 采用热水浸提-乙醇醇析沉淀的方法提取多糖。具体过程为:鲜苦瓜→切片→脱水干燥→粉碎→乙醇回流→热水浸提→过滤→澄清液→浓缩液→醇析→洗涤→干燥→苦瓜多糖。实验中的主要操作要点有: (1) 原料处理中干燥温度必须控制在50℃以下, 防止高温引起成分变性。 (2) 乙醇回流。称取200g苦瓜粉, 用500m L80%乙醇回流提取1h[4]。其目的是除去苦瓜中的单糖、低聚糖、甙类等水溶性杂质[5]。 (3) 热水浸提。残渣风干后, 按料水比1∶20, 浸提温度分别用80℃、90℃、100℃, 浸提时间1h进行浸提[4]。浸提温度为多糖提取的一个重要影响因素, 学生可根据实验结果判断哪个温度为最佳浸提温度。 (4) 过滤、浓缩于50℃, 以防止多糖的热降解。 (5) 醇析。多糖类物质不溶于乙醇, 分别加入5倍提取液体积的75%、85%、95%乙醇溶液, 浓缩液中的多糖类物质沉淀析出, 呈纤维状[4]。采用过滤或离心分离的方法对沉淀析出的多糖进行分离。学生可以观察哪个浓度下多糖类物质沉淀析出最多, 使学生掌握多糖不溶乙醇的重要化学性质。 (6) 洗涤、干燥。沉淀分离所获得的多糖提取物中, 常会有无机盐、醇不溶的低分子有机物和大分子蛋白质、脂类等杂质, 多糖本身也会吸附很多小分子物质。依次用95%乙醇、无水乙醇、丙酮、乙醚进行洗涤, 去除杂质[6]。湿多糖在50℃温度下真空干燥即得灰白色苦瓜多糖粗品。通过苦瓜多糖提取过程, 学生不仅可以增强实验动手能力, 而且可以了解多糖的理化性质, 积极思考和解决实验中出现的问题。另外对知识点如多糖的理化性质、分离多糖的化学手段、影响多糖提取的因素:浸提温度、时间、料水比和乙醇沉淀浓度等也同样得到巩固和加强。
1.2 蒽酮-硫酸比色法定量多糖
蒽酮-硫酸比色法是一种快速简便的定糖方法。蒽酮可以与多糖中的已糖基、戊糖基及已糖醛酸起反应, 使溶液呈蓝绿色, 在620nm处有最大吸收。在添加蒽酮过程中, 需置冰水浴5min, 添加蒽酮后, 需放置沸水浴中准确煮沸10min, 取出冷却后放置10min, 于620nm处比色, 学生记录相应的数值, 并比较得出哪个浸提温度和哪个醇沉浓度为最佳。在测定多糖过程中, 使学生充分掌握重要的检测多糖方法——蒽酮-硫酸比色法, 以及熟练操作紫外分光光度计。
2 实验的意义与思考
此实验是将基础理论知识与多种实验技能和方法相互渗透的一种有效的实验形式。它在实验技能上更具综合性, 操作上更具独立性, 实验过程中给学生提供大量的思考机会, 优于传统验证实验, 不仅促进了高校实践教学改革, 而且有利于培养综合应用型高素质人才[7]。开设此实验主要的意义有几个方面。
首先, 它可以增加理论教学与实践的联系, 使学生能够融会贯通各部分知识, 培养学生对知识的应用能力。实验中涉及的主要知识点包括多糖的理化性质、分离多糖的化学手段、多糖提取过程的重要影响因素和多糖的快速测定法等均为课程重点内容。通过实验能够将枯燥的理论与丰富的实验过程结合起来, 提高学生运用知识解决问题的能力。
其次, 它可以增强学生的综合实验操作技能。传统验证性实验是针对某一部分的知识进行实验应用, 而本实验是将多方面知识融合在一起, 训练学生的综合实验技能, 使学生进一步思考研究、总结提炼新的实验方法和实验技能。
再次, 它可以提高学生的独立操作能力, 对学生进行科学研究的初步训练, 增强学生的科学研究意识, 培养学生的创新性。苦瓜是食品科学内的一个研究热点, 学生通过实验运用所学知识分析和解决实际问题, 培养了科学研究的态度, 扩展了思维空间, 为今后的研究和工作打下坚实的基础。
最后, 它可以强化学生的语言文字表达能力。实验报告由学生独立完成, 是对实验结果的细致讨论和总结。实验报告的书写达到了训练学生语言文字表达能力的目的。
3 结语
实验教学是高等教育的一个重要环节, 对实验教学的改革创新不仅是培养研究型和应用型人才的需要, 而且是高等教育改革的重要内容。在食品生物化学课程实验中开设苦瓜多糖提取实验完全符合实验教学大纲的要求, 能够让学生掌握相关的实验技能和实验手段, 加深对理论知识的理解和学习, 有利于学生科研思维和创新能力的培养。涉及的食品生物化学知识点较多, 不仅训练了学生的综合实验技能, 而且以一种更为直观能动的方式使学生达到了学习的目的, 本校已初步开设, 效果较好。
摘要：基于食品生物化学实验课程的实际情况, 提出以苦瓜多糖提取为主题的实验改革研究, 运用热水浸提法和乙醇醇析沉淀法相结合提取多糖, 并用蒽酮-硫酸比色法快速检测。通过初步的实施表明, 此实验不仅能够提高学生的综合实验技能, 加深学生对食品生物化学知识的深刻理解, 同时还可以培养学生的科研和创新精神。
关键词：食品生物化学,教学改革,苦瓜
参考文献
[1] 许红心, 倪坚军.苦瓜的药用研究概况[J].浙江中医学院学报, 2001, 4[25]:73～75.
[2] 李树贵, 琚羽心.植物多糖与人体免疫[J].吉林医学信息, 1997[11]:33～35.
[3] 王晨明.植物多糖的药理作用[J].中国药业, 2002, 11[11]:73～74.
[4] 刘金福, 张平平, 赵鑫.苦瓜多糖提取工艺的研究[J].天津农学院学报, 2003, 10[3]:30～34.
[5] 孟协中, 席金萍, 李力平, 等.枸杞多糖化学研究的现状[J].宁夏农林科技, 1999[4]:22～25.
[6] 钱士辉.枸杞多糖注射中间体总多糖含量测定[J].中国野生植物资源, 1995[2]:43～44.
[7] 庞宗然, 刘宝山, 胡连军, 等.苦瓜降糖作用的研究与临床[J].承德医学院学报, 2001, 2[18]:155～156.