刘琳琳+马青+杨天林

摘要：利用智能手机自带的光线传感器及App辅助工具，对传统实验进行改造。在展示蛋白质盐析现象的基础上，通过测量溶液透过光的光强计算蛋清盐析法制取卵白蛋白的产率。该方法测定蛋清盐析法制取卵白蛋白产率为17.04%，与传统方法测量数值相差不大，可作为高中化学课外探究实验进行推广。

关键词：鸡蛋清；蛋白质盐析；手机传感器；朗伯-比尔定律；实验探究

文章编号：1005–6629（2017）5–0066–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

新课程鼓励师生充分利用生活中常见物品，设计现象明显、富有特色的实践活动和定量实验[1]。鸡蛋是生活中的重要食材，蛋清中蛋白可用来制作泡沫干燥垫、提取分离抗菌肽、合成哮喘特异性过敏原等[2～4]，利用盐析法分离蛋清中蛋白是一项联系生产、生活与化学，激发师生创新思维的优质定性探究实验。虽然目前已有的相关实验引导学生演示蛋清杂蛋白盐析及复原过程，但却未细化到盐析制取某一具体蛋白并计算其产率，内容较单薄陈旧，没能利用新科技、动态辅助知识内化，大多数学生经过实验仅仅像“凑了个热闹”。数字化定量实验作为实验教学的重要组成部分，有利于学生科学探究素养的深层培养[5，6]，而盐析鸡蛋清制卵白蛋白实验现象明显，所需盐溶液浓度也是最高的，易于在蛋清中提取，故而设计蛋清盐析法制卵白蛋白的定量实验有其必要性与可行性。

通常用来测量浓度的手持技术因其设备昂贵，没能在中学实验中大量普及，为方便实验操作，本实验在采用硫酸铵对蛋清中的卵白蛋白进行盐析分离与复原演示基础上，以普及度较高的智能手机为测量仪器，配合相关软件测定盐析法提取的鸡蛋清卵白蛋白产率，为高中课外探究实验开发提供案例。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

新鲜鸡蛋，购自超市；365nm紫外手电，购自超市；面粉筛网，购自超市；注射器，购自药店；生理盐水，购自药店；双层灭菌纱布，质量密度100g/m2，衡阳绝缘材料总厂生产，购自药店；硫酸铵化肥（≥99.5%），衢州市宏捷化肥有限公司生产，平时收集；牛血清白蛋白（≥98.0%，分析纯）（BSA），上海晶纯生化科技股份有限公司生产，学校提供；硬纸板，平时收集；比色皿，网上购买；智能手机（本案例选用三星GalaxyS4）；光强测量App，网上下载[本案例使用安卓系统智能手机，测量App选用Luxmeter with graph，下載网址https：// www.amazon.com/dp/b00mdub0ze/，安装后在手机上显示图标如图1（1）所示。若使用iPhone手机进行实验，可下载Lux light meter free，下载网址https：//itunes.apple.com/us/app/lux-light-meter-free/ id1171685960？Mt=8，安装后在手机上显示图标如图1（2）所示]。

1.2 实验方法

1.2.1 教师实验所需药品制备

标准白蛋白溶液：称取50mg牛血清白蛋白置于烧杯中，并用少量生理盐水溶解，而后转移至50mL容量瓶以生理盐水稀释至刻度制成溶液。之后分别用生理盐水稀释得到0.2mg/mL、0.4mg/mL、0.6mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL的BSA标准溶液。

1.2.2 测定原理

根据朗伯-比尔定律可知，以同一光源照射不同浓度的卵白蛋白溶液，溶液透过光的光强与卵白蛋白浓度成一定比例关系[7，8]。

1.2.3 实验测量装置制作

课外实验器材要求制作简单，性能可靠，易于操作，廉价易得[9]。为了避免其他光线干扰，本实验中我们以365nm紫外手电为检测光源，以不透明硬纸板按比色皿大小制作长方体带盖纸盒，并按图2（1）所示位置剪两个圆孔，制成如图2（2）所示比色皿暗盒（光源入射口与其背面孔位对齐），比色皿暗盒背部圆孔与手机光线传感器元件紧密贴合，构成手机光线传感器-比色皿-光源间密闭不透光空间。这样一来数据测量不再需要昂贵的滤光片。

1.3 实验步骤

1.3.1 教师实验

（1）打开光线测量软件。

（2）依次测量生理盐水0.2mg/mL、0.4mg/mL、0.6mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL BSA标准溶液透光能力。待测液加入比色皿后，将比色皿装于自制不透光比色皿暗盒，比色皿暗盒背部圆孔与手机光线传感器元件紧密贴合（如图3所示），打开紫外手电贴合槽前侧圆孔照明，利用软件测量其透光能力，记录稳定后数据，每次更换待测液时选择“〓”，恢复实验时点击“▲”。测量界面如图4所示，测量结果如图5所示，回归曲线：y=-0.62486x+ 3.9087，R2=0.9947，相关性良好。

1.3.2 学生实验

（1）用双层灭菌纱布过滤一个鸡蛋的蛋清得到其水样成分后，用30mL注射器测量水样成分体积记录数据V，家用食品秤测量质量记录数据m。用2.5mL注射器吸取水样成分2.5mL置于小烧杯，加入生理盐水2.5mL，充分搅拌（搅拌剧烈程度以不起泡为准），得到稀释液 。

（2）为去除蛋清中除卵白蛋白外其他可溶性蛋白，利用不同蛋白盐析浓度不同的原理，我们通过注射器向稀释液中逐滴加入饱和硫酸铵化肥溶液5mL（边加边搅拌，注意不要使鸡蛋清溶液起泡）。静置过夜，以面粉筛网过滤，弃沉淀（沉淀主要为蛋清中的球蛋白），取滤液。

（3）在滤液中缓慢多次加入研磨成粉末的硫酸铵化肥颗粒并充分搅拌，至不能再溶解硫酸铵，此时产生少量沉淀。为使沉淀完全，将溶液静置过夜，而后以面粉筛网过滤，此时得到的沉淀就是蛋清卵白蛋白，收集沉淀并将其溶于100mL生理盐水。

（4）吸取上述用生理盐水溶解的产物加入比色皿，将比色皿装于自制比色皿暗盒，槽背部圆孔与手机光线传感器元件紧密贴合如图3所示，打开软件测量待测液透光能力，打开紫外手电贴合暗盒前侧开口照明，记录稳定后读数。

2 数据处理

我们将实验测得待测溶液通过光光强代入图5标准曲线中查出对应浓度。

通过计算，盐析法提取出的卵白蛋白占鸡蛋水样液的1.012%。通过查阅文献[16]我们发现，蛋清中卵白蛋白含量为5.94%左右，产率计算结果为1.012%/5.94%=17.04%，传统实验测定蛋清盐析法制卵白蛋白产率为18%[17]左右，故而本实验误差为（17.04%-18%）/18%=-5.33%，与传统实验测量结果相差不大。误差可能由实验本身误差或第一次静置去除的沉淀中含有少量卵白蛋白造成。

3 结果与讨论

诚然，传统卵白蛋白提取及浓度测定实验操作经典，测量数值可靠，本实验尚有轻微的非线性，因而不能使用回归方程进行计算，只能通过查标准曲线来确定未知溶液浓度，但是由于时间、空间与预算限制，传统实验无法做到每名实验者一人一台实验仪器，更无法做到实验者随时进行试验，如此一来势必造成实际测量中不可控变量增加。而本实验设计新颖，原料廉价易得，操作便捷快速，用具简单微型且可替换性强，实验时间空档较长，可在空闲时进行；其次，课外实验是课堂教学的有益补充，自制器材的本身就有很大的教学意义，它使师生的眼光更多地聚焦于生活，跳出思维定势，不再拘泥于书中所学仪器，而是进一步思考仪器制作所用原理，依据知识经验活用身边物资，从而开发出更好的探究实验，为学生创造更多的学习机会；最后，以鸡蛋这类生活物资为切入点导入化学实验，可以极大地引起学生学习化学知识的兴趣，并能在学习中了解科技-生活-社会的关系，养成善于观察生活中的化学现象的良好习惯，培养学生的思维能力与動手能力。配合使用日常生活必不可少的手机，在课内外随时进行实验，在不断的探索中深化对化学性质的理解，迈出构建科学社会观的第一步。

参考文献：

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[3] Tang， W.， Zhang， H.， Wang， L. et al. Antimicrobial peptide isolated from ovalbumin hydrolysate by immobilized liposome-binding extraction [J]. European Food Research and Technology， 2013， 237（4）： 591～600.

[4] Aarestrup， F.M.， Nagato， A.， Martins， T. et al. Hyperoxia increases interleukin-17 in airway epithelial cells， alveolar type II cells and alveolar macrophages after ovalbumininduced lung inflammation [J]. World Allergy Organization Journal， 2015， 8（1）： 1～2.

[5][6] Riesch， H.， Philosophy， history and sociology of science： Interdisciplinary relations and complex social identities [J]. Studies in History and Philosophy of Science， 2014，（48）： 30～37.

[7]宋宏新，李敏康.现代生物化学实验技术教程[M].西安：陕西人民出版社，2002.

[8][10][14]傅冰，季秀玲，俞汇颖，魏云林.鸡蛋清中溶菌酶的分离提取[J].浙江农业学报，2013，（6）：1364～1367.

[9][11][15][17]李凡生，余小英.基于演示实验教具自制的师范生课程资源开发能力的培养——以物理专业为例[J].教育探索，2011，（8）：97～98.

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[13]郑跃，丁伟.蛋白质盐析实验条件的探究[J].化学教学，2012，（6）：49～50.

[16] Peter Chi Keung Cheung， Bhavbhuti M. Mehta. Handbook of Food Chemistry [M]. Berlin Heidelberg：Springer， 2015： 331～363.