和蔡任圃(艦長)一起討論高中生物教材教法

  酸鹼值對蛋白質膠體溶液 (脫脂牛奶) 沉澱情形的效應 先講結論：牛奶加酸液會沉澱，其他的酸鹼值不會；牛奶的 " 酸鹼緩衝 " 在加入酸液比鹼液更明顯；牛奶加酸液沉澱後再加鹼液會使沉澱物重新溶解；牛奶可觀察到鹽析現象，但要加入大量的鹽 (NaCl) 。  相關原理可見： 牛奶與豆漿為何加醋後會凝固？ 今天高一專題研究課，帶著學生做蛋白質膠體溶液 ( 低脂牛奶 ) 改變 pH 值後的沉澱情形。也示範如何利用廣用試紙與影像分析，進行溶液 pH 值的量化，雖然操作粗糙簡單，但找到不錯的指標，標準曲線的相關係數達 0.9486 。原本希望能用濾紙過濾後秤重以量化比較，結果加酸的組別其牛奶凝集到幾乎無法過濾，而其他的酸鹼值處理的組別沒有明顯的沉澱，透過這個現象可讓學生體驗 " 等電點 " 的概念。另也發現牛奶的 " 酸鹼緩衝 " 似乎落在酸性這一側，加入鹼性的緩衝性質較弱 ( 圖一 ) 。   表一   各組別添加的溶液 組別 1 2 3 4 5 6 7 牛奶 ( 毫升 ) 20 20 20 20 20 20 20 酸鹼液 ( 毫升 ) 1.00 M NaOH 0.10 M NaOH 0.01 M NaOH 蒸餾水 0.01 M HCl 0.10 M HCl 1.00 M HCl 5 5 5 5 5 5 ...

前幾日，一位中部某高中的學生在線上發問平台問我以下問題 書上說：蛋白質遇酸會凝聚，請問老師，若蛋白質遇到鹼性物質也會凝聚嗎?    這句話其實不正確，蛋白質不一定都是遇酸會凝集沉澱的，他應該是在描述豆漿與牛奶等蛋白質溶液在遇酸後會凝集沉澱吧。無論如何，我整理了一下相關學理機制的說明，寫成文如下： 牛奶與豆漿為何加醋後會凝固？ 自中式早餐店常見的鹹豆漿與一般的豆漿不同，鹹豆漿是以豆漿添加白醋後，湯汁中有許多結塊的蛋白質。另一方面，若將醋添加至牛奶中，也會引發牛奶產生結塊的沉澱物。為何豆漿與牛奶這兩類富含蛋白質的溶液，加入酸性物質後會引發凝固的現象？所有蛋白質溶液皆是如此嗎？ 一、酸鹼值會影響蛋白質的電荷 蛋白質是由胺基酸所組成，胺基酸分子中含有胺基、 羧 基與側鏈，側鏈的種類決定了胺基酸的種類。在不同的酸鹼值環境中，胺基酸分子中的胺基、 羧 基與側鏈會呈現不同的電荷情形，一般而言，在越偏向酸性的溶液中，胺基酸所帶的電荷越偏正電荷；反之 ， 在越偏向鹼性的溶液中，胺基酸所帶的電荷越偏負電荷 ( 圖一 ) ，而不同種類的胺基酸，因側鏈的種類不同，在不同的酸鹼值溶液中所帶的電荷亦不同。   圖一   在不同酸鹼值的溶液中，不同胺基酸的帶電荷情形示意圖。 分子結構式中的 A 與 B 分別代表胺基酸 A 與胺基酸 B 的側鏈。   不同的蛋白質是由不同種類與數量的胺基酸所組成，故不同種類的蛋白質在不同的酸鹼值溶液中所帶的電荷亦不同 ( 圖二 ) 。當特定蛋白質在特定酸鹼值的溶液中，其攜帶的淨電荷為 0( 正電荷數量等於負電荷數量 ) ，該 pH 值稱為該蛋白質的等電點 (Isoelectric Point, pI) 。    圖二   在不同酸鹼值的溶液中，不同蛋白質的帶電荷情形示意圖。     二、蛋白質處於等電點時容易沉澱 蛋白質所攜帶的電荷情形會影響蛋白質分子之間的作用力，進而影響蛋白質在溶液中的溶解度。當溶液中蛋白質分子的淨電荷皆帶同一電性 ( 例如淨電荷皆為正電 ) ，會因分子間相斥而分離，產生溶於水的現象；但當某蛋白質溶液的 pH 值達該蛋白質的等電點，則蛋白質分子的淨電荷為 0 ，分子皆不會有相斥的現象，且蛋白質...