探究不同生物胆汁对脂肪的乳化作用

李冬湖 陈莹

[摘要]对现行人教版生物七年级下册第四单元第二章第二节《消化和吸收》中的小资料部分进行分析研究，通过问题启发，引导学生小组合作设计课外拓展性实验来探究不同生物胆汁对脂肪的乳化作用，不仅提升了学生的科学探究能力，还促进了学生形成“健康生活”的观念。

[关键词]胆汁;脂肪;乳化作用;健康生活

[中图分类号] G633.91

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（2020）14-0077-03

一、背景

武汉市英格中学一分校位于湖北省农科院内，依托研究所的科研资源，可以开展丰富的课外拓展性实验。现行人教版生物七年级下册第四单元第二章第二节《消化和吸收》中设置了“探究馒头在口腔中的变化”实验，旨在使学生基本理解消化的初始过程。本节课以小资料的形式提到肝脏的功能——肝脏分泌的胆汁可以促进脂肪分解，但单靠资料介绍和生活经验，学生很难深刻理解胆汁的消化功能。为此，有必要增设“探究不同生物胆汁对脂肪的乳化作用”拓展性实验，直观呈现胆汁的消化功能，让学生在实验中体验胆汁对脂肪的乳化作用，理解营养物质的消化过程，提升科学探究能力，加强对健康生活的认识。

二、实验原理及材料用具

1.实验原理

传统的胆汁乳化脂肪实验操作如下：取适量胆汁与脂肪混合后，经振动或搅拌使两者充分接触，通过观察脂肪微粒的呈现状态来判断乳化效果。本实验则是借助省农科院的科研设备，将经高速冷冻离心处理后的胆汁与玉米油混合后，使用间歇式高剪切分散乳化均质机，通过转子高速中产生的剪切力迅速将混合物变成小颗粒，有效增加两者接触面积，提升乳化效果。通过观察形成乳浊液的体积和维持稳定的时长，分别可以判断胆汁的乳化能力和乳化稳定性[1]。

2.材料用具

移液枪、容量瓶、离心机、机械均质机、电子天平、数码相机、SDS（十二烷基硫酸钠）、胆酸钠、玉米油、猪胆汁、草鱼胆汁、蒸馏水。

三、实验过程

探究一：验证胆汁对脂肪具有乳化作用。

实验小组学生与省农科院科研人员探讨后选取SDS作为阳性对照组，通过预实验比较不同体积草魚胆汁对玉米油的乳化作用，确定草鱼胆汁乳化玉米油的最佳体积配比（如表1），经“取样-配平-离心-均质”后观察乳浊液的形成情况并记录实验结果，探究不同体积草鱼胆汁对脂肪乳化能力的区别。

实验结果及结论：以体积分数为4%的油相体积比进行实验，观察效果最佳（如图1）。草鱼胆汁与玉米油作用，有乳化现象产生，由此验证了胆汁能乳化脂肪。

探究二：比较不同食性鱼类胆汁乳化脂肪的能力;探究胆汁与胆酸钠对脂肪的乳化作用是否具有一致性。

草鱼胆汁能乳化脂肪，但液面油滴较大，乳化效果并不显著，乳化稳定性不高。对此，实验小组学生提出问题：不同食性鱼类胆汁乳化脂肪的能力有区别吗？[2]他们通过查询资料了解到不同食性鱼类从食物中获取的脂肪酸能很好地被吸收转化为鱼体成分，这些脂肪酸在喜食浮游动物的鳙鱼中含量最高，在喜食浮游植物的鲢鱼和喜食底栖动物的青鱼中次之，在喜食水草的草鱼中最低[3-5]。而胆汁的主要成分是胆酸钠[6]，可利用胆酸钠试剂作为阳性对照，探究胆汁与胆酸钠对脂肪的乳化作用是否具有一致性。按表2设计实验方案，将等量不同食性鱼类胆汁及胆酸钠溶液离心后与玉米油混合，经机械均质处理，静置不同时间，观察乳浊液的形成状态。

实验结果及结论：不同食性鱼类胆汁与玉米油混合均质后观察液面油滴形成情况可知，鳙鱼胆汁乳化玉米油能形成明显乳浊液，且乳化稳定性更高（如图2、图3）。由此得出实验结论，不同食性鱼类胆汁对脂肪的乳化效果存在一定差异。验证了学生的猜想：喜食浮游动物的鳙鱼的胆汁比喜食植物的草鱼的胆汁乳化活性要高。胆酸钠与玉米油混合形成稳定乳浊液，表现出较高的乳化活性，胆汁的乳化效果与胆酸钠的作用效果表现出一致性。

探究三：探究猪胆汁与靖鱼胆汁乳化脂肪能力的区别。

课本资料中强调的是人胆汁的功能，而哺乳类动物和鱼类的饮食结构差异很大。据此选择同为哺乳类动物的杂食性猪的胆汁进一步设计对比实验（如表3），探究猪胆汁与鳙鱼胆汁乳化脂肪能力的区别。

实验结果及结论：猪胆汁和鳙鱼胆汁与玉米油混合均质后均有明显的乳化现象。猪胆汁组乳化作用更明显，下层的乳化液颜色由实验前的黄褐色变为棕黄色，且稳定性较高;鳙鱼胆汁组实验前后下层乳浊液颜色变化不显著，且稳定性较前者低。猪胆汁与鳊鱼胆汁相比，乳化效果更好，乳化稳定性更高。

小组讨论：等量猪胆汁对不同体积玉米油乳化效果有何区别？

探究四：探究猪胆汁对不同体积玉米油乳化能力的区别。

按表4设计对比实验进行实验探究。

实验现象及结论：玉米油含量较低时，乳化较完全，随着玉米油量的增加，乳析层体积也随之增加（如图5）;猪胆汁对脂肪的乳化效果是有限度的。

对生活方式的指导意义：外源脂肪摄入过多，肝脏必将超负荷工作，易引发肝疲劳。

探究五：延伸实验结论，探讨健康生活方式。

全体学生分组查阅资料（如图6），讨论高脂饮食的不良习惯及危害，了解高血压、高血脂等常见疾病的成因，树立健康生活的观念。

四、实验反思

本次拓展性实验和研究性学习，是基于教学内容对学生的教育价值来设计的。从本课的教学思路来看，由课本资料问题的提出过渡到学生的生活经验，不仅让学生获得胆汁能乳化脂肪等消化作用的相关实验知识，还引导学生关注日常饮食，增强其健康生活意识，体现了“学为中心”的教学理念。教师立足于学生科学素质的培养，重点引导学生体验探究过程，注重培养学生的创新思维，让学生在分析和思考中去领悟和生成新的知识。实验探究过程很好地利用了校外（省农科院）的教学资源，尝试使用高科技实验设备，旨在培养学生严谨的科学探究思维和实验能力，有利于学生未来的职业规划和发展，落实了STS教育。

关于本实验，以下两点还有待改进与拓展：①离心操作和机械均质的时间、转速都可能影响乳化效果，可以进行平行梯度实验，探索最优操作;也可以设置不同的温度、酸碱度来探究同一种胆汁乳化脂肪的最适反应条件。②课本资料提出胆汁能使脂肪变成微小的颗粒，从而增加脂肪酶与脂肪的接触面积，起到促进脂肪分解的作用。在实验室条件下，可以尝试进一步探究脂肪酶与胆汁的协同作用。

[参考文献]

[1]梅新，木泰华，郭庆.甘薯果胶的乳化特性研究[J].中国农业科学，2010（13）：2759-2766.

[2]刘军，胡兵，李惠，等长江水系中5种野生鱼类肌肉脂肪酸的研究[J].大连水产学报，2008（23）：489-492.

[3]李广焱，邓泽元，范亚苇，等鄙阳湖10种淡水鱼脂肪酸的特性研究[J].食品工业科技，2010（8）：324-328.

[4]雷琳.鄙阳湖几种野生淡水鱼及其食物链脂类中脂肪酸特点的研究[D].南昌：南昌大学，2012.

[5] GRIGORAKIS K， ALEXIS M N，TAYLOR A，et al.Comparisonof wild and cultured gilthead sea hream （sparus aurata）：composition，appearance and seasonal variations[J].lnterna -tional journal of food science and technology， 2002（37）： 477-484.

[6]陆伦根，胆汁的分泌、排泄和调节及胆汁淤积发生机制[J].临床肝胆病杂志，2011（6）：570-571+580.

（责任编辑 黄春香）