黃 玥， 陸文蔚， 唐立偉， 馮馨韻， 鄭凱莉， 白 晨

(上海商學院旅游與食品學院，上海 200235)

0 引言

食品安全與衛(wèi)生學是食品質(zhì)量與安全本科專業(yè)的主干核心課程，是研究食品衛(wèi)生質(zhì)量，保護人類健康的科學，是一門綜合性應用性很強的專業(yè)課，教學內(nèi)容豐富，主要包括“食品安全危害因素”以及“食品安全管理與控制”等知識模塊，其基本任務是培養(yǎng)學生從科學的觀察角度出發(fā)，掌握食品污染物的種類、來源及預防措施，食品安全衛(wèi)生管理的基本概念，以及一些基本實驗技能和方法。以往該課程的實驗內(nèi)容以強調(diào)基礎(chǔ)知識和基本技能學習的驗證性實驗為主，比較單一，這會降低學生的學習積極性，難以體現(xiàn)該課程的綜合性與應用性。因此對實驗教學內(nèi)容有必要進行調(diào)整，以激發(fā)學生的學習興趣和科學創(chuàng)新精神。

設計性實驗是一種基于基礎(chǔ)教學實驗，對實際科學實驗全過程進行初步訓練的實驗教學，是以基本知識、基本方法、基本技能的靈活運用為目的的一種教學實驗[1]。為提高食品安全與衛(wèi)生學實驗的教學效果，培養(yǎng)學生獨立思考、獨立操作、初步設計實驗的能力以及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，采用設計性實驗進行教學實踐。該課程的教學對象為食品質(zhì)量與安全本科專業(yè)大三學生，具備食品科學、檢驗科學、管理科學等基礎(chǔ)及專業(yè)知識和實驗操作技能，適合開展設計性實驗教學。另外在實施過程中，除了實驗課9課時之外，還需要前后預備1～3周實驗準備和報告撰寫時間以便順利完成整個教學過程。

1 設計性實驗的準備階段

1.1 設計性實驗方案的論證

在教學實踐中，教師給出“各類食品主要安全衛(wèi)生指標檢測”的開放性實驗設計命題，學生分為4組，每組5或6人，要求每組學生利用課余時間，充分運用所學知識，并結(jié)合我國目前食品安全時事和現(xiàn)狀，通過查閱相關(guān)文獻、標準等資料，以組為單位設計可行的實驗方案，包括實驗目的、原理、方法、步驟及實驗所需的儀器、樣品、試劑等。1周后每組由組長通過ppt演示介紹實驗方案，4組方案為:饅頭中違禁添加劑含量檢測、薯條中防腐劑含量檢測、常溫酸奶質(zhì)量衛(wèi)生指標測定、發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標測定。在小組及組間充分討論、組間互評、教師點評的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗室的實際條件、可行性、創(chuàng)新性等因素，推選出1組最優(yōu)實驗設計方案——發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標測定，作為實驗教學內(nèi)容。

以此方案為基礎(chǔ)，4組同學共同進行實驗材料、檢測指標、實驗方法等的選擇和優(yōu)化，教師與學生進一步討論后使其進一步完善，確定最終實驗方案。

該階段歷時2周，在整個過程中，實驗材料由學生自主選定，檢測指標由學生自主設計，實驗方法由學生與教師共同選擇確定。

1.2 實驗樣品的選擇

發(fā)酵性豆制品是以大豆或其他雜豆為原料經(jīng)發(fā)酵制成的豆制品，包括腐乳、豆豉、納豆等[2]。豆瓣醬是以脫殼的蠶豆為主要原料，經(jīng)制曲、發(fā)酵而制成的調(diào)味醬[3]，亦是我國居民經(jīng)常食用的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。目前有關(guān)發(fā)酵性豆制品營養(yǎng)衛(wèi)生及質(zhì)量指標常規(guī)檢測的文獻還較少，因此以發(fā)酵性豆制品作為研究對象，以市售不同品牌、不同包裝類型的腐乳、豆豉、納豆、豆瓣醬4種發(fā)酵性豆制品為實驗樣品，每個實驗小組負責1種類型樣品的選擇和采購。

1.3 檢測指標的選擇

我國發(fā)酵性豆制品的生產(chǎn)普遍采用傳統(tǒng)的自然制曲和發(fā)酵工藝，由于各地區(qū)的氣候差異大，溫度和濕度等因素均影響著制曲和發(fā)酵，發(fā)酵條件不易掌握，使其并不能達到所對應的質(zhì)量衛(wèi)生指標。例如腐乳中微生物數(shù)量較高已經(jīng)直接影響到腐乳的出口，腐乳生產(chǎn)過程中質(zhì)量與安全的控制仍然是腐乳行業(yè)非常關(guān)注的一個熱點[4]，近年來亦看到一些豆瓣醬中違法添加過量食用色素日落黃，以及由于制曲條件不易控制導致豆瓣醬衛(wèi)生指標大腸菌群值不達標的報道[5]，另外氨基酸態(tài)氮是衡量發(fā)酵性豆制品質(zhì)量的一項重要指標[6]，因此選用大腸菌群、日落黃、氨基酸態(tài)氮等作為此次實驗的檢測指標。

1.4 實驗方法的選擇

設計實驗檢測方法時，教師要求學生通過查閱國家標準和期刊文獻，至少查閱兩種及以上的測定方法，并闡述選擇實驗方法的原因和理由。

大腸菌群是糞便以及腸道致病菌污染食品的指示菌，傳統(tǒng)國標法培養(yǎng)周期較長，操作較為繁瑣，此次采用PetrifilmTM測試片法，該法為快速檢測法，使用方便，結(jié)果有效[7]，已經(jīng)在食品生產(chǎn)企業(yè)、食品安全監(jiān)督部門和第三方檢測機構(gòu)廣泛使用。

日落黃檢測的國標仲裁法為三氯化鈦滴定法[8]，但是操作較為復雜，因此選用紫外分光光度法，優(yōu)點為快速、方便、有效，且回收率高[9]，適合在廣大基層單位采用。

氨基酸態(tài)氮的國標測定方法為甲醛滴定法[10]，但在測定過程中要使用大量的甲醛，這是一種刺激性物質(zhì)，對眼睛、皮膚及呼吸器官粘膜有損傷，長期吸入其蒸汽，會對檢驗人員的健康帶來很大的危害。因此，此次實驗選擇了紫外分光光度法[11]，該方法簡單方便，安全性較高，是測定發(fā)酵性豆制品中氨基酸態(tài)氮含量的理想方法。

根據(jù)選定的實驗方法，確定需要的儀器、試劑和耗材等，做好實驗準備。

2 設計性實驗的實施過程

經(jīng)過2周的實驗方案優(yōu)化和實驗準備后開展實驗教學，共9課時。實施過程中，所有環(huán)節(jié)均由學生自行完成，教師進行適當指導。各組同學分工協(xié)作，獨立完成整個實驗過程，包括樣品處理、試劑配置、指標檢測、結(jié)果分析等。

2.1 材料和方法

(1)檢測樣品。在超市、農(nóng)貿(mào)市場等購買不同品牌、不同包裝類型的發(fā)酵性豆制品32件。其中腐乳8件(不同品牌玫瑰腐乳、紅油腐乳、香辣腐乳、臭豆腐等各2件，均為200～280 g玻璃瓶包裝)，豆豉8件(散裝干豆豉、不同品牌袋裝干豆豉各2件，不同品牌玻璃瓶裝濕豆豉4件，每件約500 g)，納豆8件(不同品牌即食納豆8件，均為50 g塑料盒裝)，豆瓣醬8件(不同品牌塑料盒裝、袋裝豆瓣醬各4件，均為500 g)。

(2)儀器。756CRT紫外-可見分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)，MS105DU電子天平 (梅特勒-托利多中國公司)。

(3)試劑和耗材。硫酸銨、37%甲醛、乙酰丙酮、乙酸鈉、乙酸、檸檬酸、磷酸氫二鉀、氯化鈉等(以上試劑均為分析純)。

日落黃(上海染料研究所有限公司)。PetrifilmTM大腸菌群測試片(美國3M公司)。

2.2 實驗過程與結(jié)果

2.2.1 大腸菌群值檢測

采用PetrifilmTM測試片法測定大腸菌群值，按使用說明書完成1∶10和1∶100樣品勻液制備、接種、培養(yǎng)、計數(shù)等步驟。

2.2.2 日落黃檢測

采用紫外分光光度法測定日落黃含量，參考文獻，完成樣品處理、檢測波長選擇，標準曲線繪制，樣品測定，方法回收率測定等步驟。所有樣品平行測量3次，結(jié)果以均值表示。

檢測波長的選擇:取100 μg/mL的日落黃標準品溶液，在756CRT紫外可見分光光度計上用1 cm比色皿，在200～800 nm范圍內(nèi)掃描日落黃的吸收光譜，以蒸餾水作空白對照，如圖1所示，在481 nm處有較強的吸收峰，故選擇檢測波長為481 nm。

圖1 日落黃溶液吸收波長掃描圖譜

標準曲線的測定:在最大吸收波長481 nm處測定濃度為 1、2、5、8、10、15 μg/mL 日落黃標準溶液的吸光度，繪制吸光度－濃度曲線，結(jié)果如圖2所示，標準曲線的線性回歸方程為y=0.065x+0.009，相關(guān)系數(shù)R=0.999，線性良好，線性范圍為 0 ～ 15 μg/mL。

圖2 日落黃溶液標準曲線

方法回收率:以同一樣品作為回收率實驗檢測樣品，在樣品用蒸餾水溶解稀釋后制成待測液，然后分別加入 1、2、3、4、5、6 μg 的日落黃標準品，測定回收率，結(jié)果為93.8% ～103.2%。說明該方法回收率較好。

2.2.3 氨基酸態(tài)氮測定

選用紫外分光光度法測定氨基酸態(tài)氮含量，參考文獻，完成樣品處理，方法優(yōu)化(顯色劑加入量、緩沖液加入量)、標準曲線繪制、樣品測定、方法準確度和精密度測定等步驟。所有樣品平行測量3次，結(jié)果以均值表示。

(1)樣品處理。稱取樣品10.0 g，加水攪拌溶解后全量轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，混勻過濾，再從中吸取10 mL于100 mL容量瓶中，加水至刻度，混勻備用。

(2)檢測方法確定。通過加入不同量顯色劑和緩沖溶液，觀察檢測方法的吸光度值變化。當緩沖溶液用量≥3.5 mL，顯色劑用量≥4 mL時吸光度值趨于穩(wěn)定，并呈現(xiàn)最高值。故實際檢測采用加入緩沖溶液4 mL，顯色劑4.5 mL。以10，20，30，40，50，60 μg/mL 硫酸銨標準溶液1 mL，或樣品處理液1 mL，加入4 mL乙酸銨緩沖液、4.5 mL顯色劑和0.5 mL蒸餾水，混勻振搖后，放入沸水浴中15 min，取出后用冷水浴冷卻至室溫，400 nm波長下進行測定。

(3)標準曲線線性分析。在10～60 μg/mL范圍內(nèi)，硫酸銨溶液的濃度-吸光度呈線性關(guān)系，標準曲線回歸方程為 y=0.163x+0.023，相關(guān)系數(shù) R=0.998，線性良好。

(4)方法精確度和回收率。取同一樣品按照上述方法平行測定8次，由測定結(jié)果計算精密度試驗相對標準偏差，為2.8% ～5.8%。向同一樣品中分別加入低、中、高3種不同濃度的標準溶液，按照上述方法進行測定，方法的添加回收率為94.5% ～100.9%。以上結(jié)果說明該方法可滿足檢測要求。

2.2.4 樣品檢測結(jié)果

各組獨立完成樣品的檢測，每組結(jié)果稍有不同，如其中一組檢測結(jié)果為:大腸菌群值除有2份散裝干豆豉分別為6、18 MPN/100 g外，其余樣品均未檢出;日落黃所有樣品中均檢出，范圍為0.023～0.163 g/kg;氨基酸態(tài)氮范圍為 0.096 ～0.541 g/100 g。

2.3 撰寫實驗報告

實驗結(jié)束后，教師進行總結(jié)，并提出課后思考題，給同學留出思考與進一步挖掘?qū)嶒灁?shù)據(jù)所含信息的空間。1～2周后，每組提交一份按科研論文格式書寫的實驗報告，內(nèi)容包括實驗目的和背景、實驗材料和方法、實驗結(jié)果、討論與分析、實驗體會等。各組報告中實驗材料和方法可以相同，其余部分均需獨立完成。實驗結(jié)果部分根據(jù)本組原始檢測數(shù)據(jù)自行整理和統(tǒng)計分析，按科研論文標準要求對結(jié)果進行描述(尤其注意圖、表的格式)，分析和討論需有本組的獨立見解，可針對實驗方法、實驗結(jié)果等開展，例如，可針對檢測結(jié)果進行描述，亦可對不同種類、不同包裝類型樣品的檢測結(jié)果進行比較分析等。

如其中一組對于豆瓣醬檢測結(jié)果的分析與討論為:在檢測的8個樣品中，均未檢測出大腸菌群，日落黃的含量均在國標允許范圍內(nèi)(＜0.2 g/kg)[12]，因此豆瓣醬在這個兩個衛(wèi)生指標上讓人放心。值得注意的是，豆瓣醬的營養(yǎng)指標——氨基酸態(tài)氮在各品牌之間差異很大，但均未達到國標要求的≥0.6 g/100 g[13]，因此建議相關(guān)食品生產(chǎn)企業(yè)在保證豆瓣醬衛(wèi)生指標達標的同時，還應保證產(chǎn)品營養(yǎng)到位，從生產(chǎn)工藝上加以改進，另外相關(guān)食品安全監(jiān)督機構(gòu)亦要加強對此類食品營養(yǎng)指標的監(jiān)測。

3 設計性實驗的實施效果

設計性實驗以激勵學生學習興趣、開發(fā)學習潛能、培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新能力為核心[1]，本次教學實踐獲得了較好教學效果，達到了預期教學目標。

以小組為單位的實驗教學組織形式，既要求發(fā)揮個人作用，也強調(diào)注重集體力量，這其中的理解、溝通、共鳴、默契配合甚至是體諒和寬容，的確訓練了學生們團結(jié)協(xié)作精神，這也是未來工作和科研必須具備的素質(zhì)[14]。

食品安全問題人人關(guān)注，此次實驗由學生自主設計，選題“發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標測定”較為新穎，在已有文獻中，對學生們選擇的4類樣品的3項檢測指標檢測結(jié)果的報道尚少，具有一定的科研價值，同時也和生活緊密相關(guān)，激發(fā)了學生潛在的求知欲和鉆研精神。

在實驗方法的選擇上，學生們經(jīng)過綜合考慮，沒有選擇國標方法進行檢測，而是從文獻中挑選出較為新穎、便捷、有效的檢測方法，體現(xiàn)了其主動學習、獨立思考的主觀能動性。

從實驗材料、試劑準備、方法選擇、實驗操作、結(jié)果記錄等所有環(huán)節(jié)均由學生獨立完成，在實驗操作過程中，當出現(xiàn)與預期不符合的情形時，教師除正確指導外，還應鼓勵學生進行仔細觀察和分析，讓學生通過自己的思考找出原因，并進一步提出改進方法。例如在實驗中，根據(jù)文獻中樣品處理的方案，樣品日落黃、氨基酸態(tài)氮的檢測結(jié)果均超出了標準曲線線性范圍，學生向教師請教時，沒有直接獲得如何解決的方法，在得到復習紫外可見分光光度法檢測原理的提示后，學生通過思考，提出增大樣品稀釋倍數(shù)的解決方法，并在實際操作中驗證了其有效性。這一過程使學生將理論與實踐緊密結(jié)合，加深了學生對理論知識的掌握，也提高了學生解決實際問題的能力。

在實驗報告撰寫過程中，學生需進一步對實驗數(shù)據(jù)中所含的信息進行提煉，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題甚至進一步提出解決問題的方案，這些獨立見解均需要學生通過小組討論和思考后得出，該過程進一步激發(fā)了學生的探索和創(chuàng)新精神，使學生的團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力得到了鍛煉。

4 結(jié)語

整個教學實踐過程的實驗設計、實驗操作、結(jié)果分析、報告撰寫等過程中強調(diào)學生的自主獨立，強調(diào)積極主動的發(fā)現(xiàn)和探索。整個過程中以學生為主體，教師起協(xié)調(diào)指導輔助作用，教師重點引導學生“在實踐中學習”，“學會學習的方法”，“學會學習的能力”，“養(yǎng)成自我學習的習慣”[15]，提高了學生的獨立實踐能力與科技創(chuàng)新能力。

本次教學實踐是設計性實驗在食品類專業(yè)課的有益探索與教學實例的踐行，也為學生之后順利完成專業(yè)實習及畢業(yè)論文等實踐教學環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

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