果蔬中维生素C含量测定的生物化学开放性创新实验探析

    闫国栋 姜丽艳 刘洋 逯家辉 程瑛琨 孟庆繁

    

    

    摘 ?要 开放性创新实验作为一种新型实验教学模式，是对传统生物化学实验教学内容的补充，是培养学生自主学习、实践能力和创新精神的延续途径。吉林大学生物国家级实验教学示范中心开设了果蔬中维生素C含量测定的大学生生物化学开放性创新实验。通过贴近生活的开放性创新实验的开设，有效激发大学生的实验探究和科学研究兴趣，提高大学生的实验设计和动手能力，作为生物化学基础综合实验的延伸，获得较好的实验教学效果。

    关键词 维生素C;生物化学;开放性创新实验;实验教学

    中图分类号：G642.423 ? ?文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）16-0110-03

    Explored of Determination of Vitamin C in Fruits and Vegetables

    in Open Experiment Teaching of Biochemistry//YAN Guodong， JIANG Liyan， LIU Yang， LU Jiahui， CHENG Yingkun， MENG Qingfan

    Abstract Open innovation experiment， as a new experimental tea-

    ching mode， is a supplement to the content of traditional biochemis-try experiment teaching and a continuation way to cultivate students independent learning， practical ability and innovative spirit. The National Biological Experimental Teaching Demonstration Center of

    Jilin University has set up an innovative biochemical experiment for

    university students to determine the content of vitamin C in fruits and

    vegetables. Through the opening of open and innovative experiments

    close to life， students interest in experimental research and scientific research has been effectively stimulated， and their experimental design and practical ability have been improved. As an extension of

    the comprehensive experiment of basic biochemistry， good experi-mental results have been obtained.

    Key words Vitamin C; biochemistry; open innovation experiment; experimental teaching

    1 引言

    隨着我国高等教育事业的发展和“双一流”大学建设的推进，高校越来越重视大学生自主创新能力的培养[1-2]。大学生开放性创新实验是培养高素质创新型复合人才的有效途径，是助力“双一流”大学建设的重要手段[3-4]。开放性创新实验是以问题为核心的探究性和研究性实验，是实践教学体系的综合训练项目，能够有效地激发学生的学习兴趣和科研思考能力[5-6]。吉林大学自2013年开始实行开放性创新实验，在课堂教学之外，教师提出具有研究性、实践性、新颖性的实验题目，提供给学生自由选择;然后在教师辅助下，学生自主设计实验方案，自主进行实验、分析实验结果、撰写实验报告[7-8]。

    生物国家级实验教学示范中心响应国家和学校的号召，积极开展大学生开放性创新实验的建设工作。通过多年的实践，共开设大学生创新实验项目14项，覆盖学校不同专业的学生近2000人，取得良好的教学效果。生物化学课程开设了开放性创新实验果蔬中维生素C含量测定。维生素C的含量测定方法有很多种，如2，6-二氯靛酚滴定法、2，4-二硝基苯肼分光光度法、荧光分光光度法、碘量电位滴定法、钼蓝比色法及褪色光度法等，学生可以自主设计实验方案开展实验。本文以“果蔬中维生素C含量测定：近红外法”为例，详细介绍该开放性创新实验项目的组织开设过程，探析大学生开放性创新实验的开设意义。

    2 实验原理

    如图1所示，维生素C（抗坏血酸）在Folin B（氧化剂）的作用下，被氧化成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸的最大吸收波长位于900～1100 nm之间，在一定范围内遵循朗伯—比耳定律，可测定还原型抗坏血酸的含量。[9-10]。

    3 实验目的

    维生素C是机体正常生理代谢所必需的微量低分子有机化合物。本实验以市面出售的常见果蔬为待测样品，结合大型仪器近红外分光光度计的使用，测定并比较日常生活中果蔬中维生素C的含量，为健康饮食提供理论依据。

    4 实验仪器与材料

    仪器设备 ?匀浆机，恒温振荡器，近红外分光光度计，水浴锅，电子天平，电热鼓风干燥箱，榨汁机等。

    实验材料及试剂 ?市售果蔬（如柠檬、猕猴桃、橙子、百香果、橘子等），维生素C标准品，量筒，棕色容量瓶，三角瓶，具塞比色管，三氯乙酸，擦镜纸，大张滤纸，玻璃棒，石英比色皿。

    5 方法步骤[11-13]

    反应条件筛选 ?通过不同的对比实验，确定加入Folin B的体积、反应温度与反应时间等反应条件。

    确定波长 ?取10 m1的具塞比色管，吸取2 m1的维生素C标准溶液，加入2 ml的Folin B试剂，用pH3三氯乙酸溶液稀释至刻度，混匀;反应5 min后，在750～1100 nm

    波长范围内扫描吸收光谱，确定最大吸收波长。

    维生素C含量测定

    1）标准曲线的制作。取数支10 m1的具塞比色管，分别加入一定体积的200.0 mg/L维生素C标准溶液和三氯乙酸溶液，使维生素C含量呈0、30、50、100、150、200的梯度变化（最大为200 mg/L），共计2 ml。加入2 ml的Folin B试剂，用pH3三氯乙酸溶液稀释至刻度，混匀;反应5 min后，在选定的波长下测定吸光度A，绘制标准曲线。

    2）样品的处理与测定。准确称取样品的质量，将样品榨汁，8000转离心5 min;取上清液，转移至100 ml容量瓶

    中，并用pH3三氯乙酸溶液定容至刻度，摇匀;然后取2 ml

    于比色管中，加入2 ml的Folin B试剂，用pH3三氯乙酸溶液稀释至刻度，摇匀;反应5 min后，在确定的波长下，测定吸光度值。

    取一支管，加入2 ml的Folin B试剂，用pH3三氯乙酸溶液稀释至刻度，混匀;反应5 min后，作为空白校正。

    6 结果与讨论

    最大吸收波长的确定 ?采用光谱扫描仪进行维生素C全波长光谱扫描，确定维生素C的最大吸收峰。实验结果见图2。由图2可以看出，维生素C在975 nm处有最大吸收峰，所以本实验选择975 nm为测定果蔬中维生素C含量的波长。

    标准曲线 ?由图3可以看出，维生素C的浓度在0～

    200 mg/ml时线性拟合度较好，R2值为0.990 6，标准曲线可用。

    不同样品的维生素C含量比较 ?在975 nm的测定波长、2 ml Folin B试剂、反应时间5 min、pH=3的酸酸性条件下，测得不同样品的含量如图4所示。在相同质量的实验样品中，百香果的维生素C含量最多，其次是橘子，柠檬、猕猴桃和橙子的维生素C含量相差不多。有的样品维生素C含量测定值较参考文献值略低，可能由于实验时破碎不充分或处理样品时维生素C提前氧化所致。但采用近红外法测定果蔬中维生素C含量具有抗干扰能力强、所用试剂少、成本低、对环境污染小的优点。

    7 结语

    大学生开放性创新实验果蔬中维生素C含量测定以培养学生动手能力和创新意识为目标，实验选题与生活和科研密切结合，启发了学生发现问题并研究问题的意识，激发了学生浓厚的探究兴趣。该项目已开设六届，选修人数达400多人，达到了基于问题进行主动性学习、探究性学习的教学目的，获得了预期的实验教学效果。

    开放性创新实验的开设也探索了实验室开放的有效方法，特别是一些大型仪器设备在本科实验教学过程中应用少，可以圍绕该大型仪器开设开放性创新实验，提高设备的使用率，进而提高实验室的开放共享效率，为课外实验教学的开展提供一定的借鉴和参考依据。

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