农业院校生物化学实验绿色化的建设与实践

王英超，李天俊，任健，刘黎瑶，张耀方

（天津农学院基础科学学院，天津 300384）

农业院校生物化学实验绿色化的建设与实践

王英超，李天俊，任健，刘黎瑶，张耀方

（天津农学院基础科学学院，天津 300384）

针对21世纪低碳时代对实验教学的要求，结合生物化学实验教学中产生的污染现状，将“绿色化学”理念引入到生物化学实验教学中尤为必要。根据“绿色化学”的宗旨，从课前提高学生的环保意识、课程教学过程绿色化、课后对“三废”的绿色化处理方面有效减少实验中污染物的产生，缓解生物化学实践教学中对环境造成污染的弊端，为生物化学实验的绿色化建设提供参考。

生物化学；绿色化；实验；教学

生物化学作为农业院校开设的一门基础课，在教学中起着重要作用[1-2]。天津农学院开设的生物化学实验为30学时，面向全校五个系的大学二年级学生开设，每年上课人数约1200人。实验内容包括血清球蛋白的分离、SDS-PAGE、动物肝脏DNA的提取、应用纸层析鉴定酶促转氨基作用等。随着学生人数的逐年增多，实验试剂和材料的消耗大大增加，污染逐年增加。长此以往，必将对环境和师生健康造成严重伤害。随着人们环保意识的增强，实验教学中的绿色化问题日益引起人们的关注。

生物化学实验绿色化是指利用绿色化理念指导实验教学工作、改革实验教学内容、优化实验操作等，从而提高学生的环保意识、降低环境污染[3-7]。笔者根据天津农学院生化实验室自身的特点，结合生物化学实验绿色化的措施，本着节约资源、防止污染的原则，在保证实验教学效果的前提下，努力实现实验绿色化，为师生创造一个良好的实验环境。

1 生物化学实验绿色化的具体措施

1.1 课前提高学生的绿色环保意识

天津农学院的生物化学为天津市级精品课。精品课网站上有很多关于绿色生物化学的小视频，如《环境保护与绿色生物化学》《什么是绿色生物化学》。在开课前一周，通知学生线下学习。通过这些视频的讲解，向学生传播了绿色环保意识，激发了他们爱护环境、保护环境的热情，并将这种热情保持到实验中。通过布置课前预习，能够增加学生实验的成功率，减少因实验失败消耗的试剂和材料，减少对环境的污染。

1.2 课中教学过程的绿色化

1.2.1 试剂选择遵循绿色化原则

传统开设的生化实验含有很多毒性较大的试剂，如苯酚、氯仿、溴化乙锭等。经过查阅文献，在保证实验教学效果相同的情况下采用毒性较小的试剂代替，以达到试剂选择绿色化。如应用纸层析鉴定酶促转氨基作用实验，采用新型的展开剂（含有无水乙醇、尿素、氨水、水混合而成）代替水饱和的苯酚，实验效果相同，毒性却降低很多。质粒DNA提取实验中，用GoldView、SYBR GreenⅠ等DNA染色的替代品代替EB。选用这些试剂，减少了实验中试剂对学生的伤害，保证了师生健康。

1.2.2 多媒体技术模拟演练代替部分有毒有害实验

多媒体技术是利用计算机将文字、图像、动画和视频等多种媒体信息进行综合处理以供人机交互使用的技术。由于其具有信息量大、图文声像并茂、交互性强等特点，已被广泛运用于课堂教学，以辅助教师进行教学工作[8-10]。根据多媒体教学的特点，对于某些暂时找不到可替代的毒性小的试剂的实验，通过仿真系统进行模拟演练。这样不仅能巩固学生的知识，还可以将复杂的反应过程通过动画呈现在学生面前，对于激发学生的学习兴趣、调动学生的积极性具有重要作用。整个实验过程在电脑上操作，不需要实验试剂，真正实现对环境的零污染，同时保证了师生的身体健康。

1.2.3 实验课中采用微量或半微量实验，减少试剂消耗

微量或半微量的实验特点是保证实验效果的前提下，减少试剂用量、减少残渣和有害气体的产生，最终减少对环境的污染。如维生素C的含量测定实验，实验指导书标明所取实验材料橘子的质量是8g，需要消耗2,6-二氯酚靛酚3mL、草酸60mL。经过改进后，采用柚子这一水果材料，质量称取2g，消耗2,6-二氯酚靛酚0.75mL、草酸25mL。这一改变既减少了维生素C含量测定的试剂用量，又满足了实验要求，从而达到了减少实验污染。

1.2.4 教学环境绿色化

良好的实验环境是师生健康的重要保证。针对实验室的采光情况，在阳面实验室摆放一些喜光、降低污染的花卉，如仙客来、紫罗兰等通过叶片吸收二氧化硫，将其转化为无毒或低毒性的硫酸盐等物质[11]；在阴面实验室摆放一些不喜光的植物，如吊兰、虎尾兰能大量吸收室内甲醛等污染物质，减少室内空气污染。这些盆栽花草既可以在一定程度上降低污染，又能愉悦师生们的心情，还可以培养学生的实验绿色化意识。

1.3 课后废弃物处理的绿色化

生化实验主要的废物有废水、废气、废渣（俗称“三废”）。“三废”若不处理直接排放，对环境的污染较大。目前，天津农学院对“三废”的处理措施如下。（1）废液。根据废液种类的不同，采取不同的处理措施。如一般的酸碱试剂，在实验课后，采用酸碱试剂中和的方式，将其pH调节到6～8，然后再排入下水道。一些有机溶剂、生化试剂，使用完后根据各自的特性，分类存放到学校分发的废液桶中，并在废液桶上贴上标签，注明废液成分及比例。定期按照学校要求送至专门的公司进行处理。（2）废气。生物化学实验产生的废气量较少。天津农学院安装的通风系统，不仅能排出通风橱内的废气，还能排出实验室内的废气。排出的废气被空气稀释，对环境污染的影响较小。（3）废渣。废渣主要来自含有微生物的培养基、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、动物组织等。含有微生物的培养基用完后先采用高温高压灭菌，将微生物杀死。然后进行焚烧处理；聚丙烯酰胺凝胶聚合后毒性非常小，可以采用焚烧的方式进行；琼脂糖凝胶，由于采用的EB的替代物进行染色，毒性大大降低，也采用焚烧的方式处理；动物组织如鱼、鸡等，使用完后将其尸体统一焚烧处理。

2 结语

课前预习提高学生环保意识、课中实验教学过程绿色化、课后处理废物绿色化，通过以上措施大大降低了生化实验对环境的污染，提升了学生的环保意识。社会的发展离不开可持续、绿色发展。各个高校实验室都应采取措施，加强环境保护，减少实验污染。每一位教师在教授学生理论知识的同时，也应培养他们环保理念，做到拒用危险品、减量使用、循环使用的原则，为实验的绿色化和学生健康树立一道安全屏障。

[1]丛方地,杨雅婷,王俊斌,等.沿海都市型农业院校的“生物化学”教学探讨[J].天津农学院学报,2010,17(3):63-65.

[2]邵建华.生物化学实验方法的探析[J].中国民康医学,2012,24(4):476-477.

[3]李予霞,高剑峰,李鑫,等.生物类专业生物化学实验教学体系的改革与实践[J].河北农业科学,2009，13(2):163-164,170.

[4]刘晶晶,刘丹,李启彬,等.高校实验室污染现状调查及排污管理方案研究[J].四川环境,2006,25(4):6-8.

[5]杜娟.高校化学实验室对环境的污染及其治理[J].阴山学刊,2006,20(3):45-47.

[6]刘建福.植物学实验电路课程的设计与实践[J].实验科学与技术,2009,7(4):119.

[7]李立群,韩德俊.农业生物技术综合实验教学探索[J].实验科学与技术,2009,7(6):73-75.

[8]柯维群,王鸣刚.多媒体手段在分子生物学教学中的运用[J].甘肃科技,2011,27(7):166-168.

[9]朱红威,邵菊芳,冷云伟.多媒体教学手段在分子生物学课程教学中的应用[J].安徽农业科学,2012,40(33):16488-16489.

[10]伦镜盛,胡忠,钟名其,等.基于整合思维的分子生物学实验教学改革[J].实验室研究与探索,2015,34(8):173-178.

[11]曹蓬勃.谈低碳时代生物化学实验的绿色化[J].实验科学与技术,2010,8(6):186-188.

Construction and Practice of Biochemistry Experiment Greening in Agricultural University

Wang Ying-chao,Li Tian-jun,RenJian,Liu Li-yao,Zhang Yao-fang
(College of Basic Sciences,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)

In view of the requirements of experimental teaching in the low carbon age in twenty-first century,and combining the pollution status in biochemistry experiment teaching,it is necessary to introduce the concept of "green chemistry" into the biochemistry experiment teaching.According to the "green chemistry" purpose,from pre class improve students' awareness of environmental protection,the teaching process of green,class of "three wastes" green treatment can effectively reduce the generation of pollutants in the experiment,alleviate the drawbacks of biochemistry teaching practice on the environment caused by pollution,provide a reference for the construction of green biological chemistry experiment.

Biochemistry;Greening;Experiment;Teaching

Q5

B

2096-0387（2017）05-0081-03

王英超（1981—），女，天津人，硕士，实验师，研究方向：生物化学实验教学与生物技术。