董慶利

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，中國 上海200093）

微生物學(xué)正進(jìn)入第三個發(fā)展的黃金時代[1]。食品微生物學(xué)研究食品的原料、產(chǎn)品及其加工、貯存中有關(guān)微生物的種類、性狀及其作用的科學(xué)；進(jìn)而，在食品制造和保藏過程中充分利用有益微生物的作用，抑制有害微生物的生長繁殖，防止食品腐敗變質(zhì)和疾病的傳播[2]。食品預(yù)測微生物學(xué)及其在定量風(fēng)險評估中的應(yīng)用近年來研究發(fā)展迅速，當(dāng)前的食品微生物學(xué)本科和研究生教材涉及較少，有必要補(bǔ)充并將此內(nèi)容增加到教學(xué)實(shí)踐中。

近年來關(guān)于食品微生物教學(xué)改革探討的文章較多，如何更好的以學(xué)科群平臺為基礎(chǔ)實(shí)施建設(shè)，注重學(xué)生掌握堅實(shí)、寬廣的基礎(chǔ)理論，突出教學(xué)內(nèi)容的前沿性、啟發(fā)性，是國內(nèi)100多所有食品類本科專業(yè)教學(xué)工作者共同的任務(wù)。本文簡述預(yù)測微生物學(xué)與風(fēng)險評估的基本框架，分析增加教學(xué)內(nèi)容的必要性和可行性，并對增加后的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探討，以期為食品微生物學(xué)的教學(xué)體系建設(shè)和培養(yǎng)優(yōu)秀食品專業(yè)人才提供借鑒。

1 預(yù)測微生物學(xué)與風(fēng)險評估基本框架

食品預(yù)測微生物學(xué)（Predictive Food Microbiology）最初由Roberts和Jarvis于1983年提出，現(xiàn)在已成為食品微生物領(lǐng)域最活躍的研究方向之一[3]。食品預(yù)測微生物學(xué)是一門在微生物學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和應(yīng)用計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)上建立起來的新學(xué)科，它的研究方法是研究和設(shè)計一系列能描述和預(yù)測食品微生物在特定條件下生長和衰亡的模型[4]。微生物預(yù)測模型分為一級模型、二級模型和三級模型。其中，一級模型反應(yīng)的是用于描述一定生長條件下微生物生長、失活與時間之間的函數(shù)關(guān)系；二級模型表達(dá)由一級模型得到的參數(shù)與環(huán)境因素之間的函數(shù)關(guān)系；三級模型主要是指建立在一級和二級模型基礎(chǔ)上的計算機(jī)軟件程序，用于預(yù)測相同或不同環(huán)境條件下同一種微生物的生長或失活情況。

微生物定量風(fēng)險評估（QMRA）基于預(yù)測微生物生長或失活模型并結(jié)合劑量-效應(yīng)模型可評估特定致病菌對人群健康 （發(fā)病率或爆發(fā)率）的定量影響，一般分為危害識別、危害特征描述、暴露評估和風(fēng)險特征描述四個步驟，是微生物風(fēng)險分析體系的理論基礎(chǔ)。所在課題組已完成的定量暴露評估研究包括冷卻豬肉中氣單胞菌、即食涼拌菜中單增李斯特菌和蒸煮米飯中蠟樣芽胞桿菌，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近百篇[5]。

2 增加教學(xué)內(nèi)容的必要性和可行性

食品工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的第一支柱產(chǎn)業(yè)，近年來食品工業(yè)的迅速發(fā)展對食品專業(yè)人才的結(jié)構(gòu)和能力要求也逐漸提高。我國有食品類本科專業(yè)的院校近200所，主要包括農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、輕工、商業(yè)、師范、工業(yè)、醫(yī)學(xué)以及綜合性大學(xué)[7]，包括食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、生物工程等相關(guān)專業(yè)，目前食品類專業(yè)的系列課程是研究食品的組成、特性、營養(yǎng)、安全、加工工藝及加工貯藏運(yùn)輸過程所產(chǎn)生的化學(xué)變化、以及對人體的作用等的系列實(shí)用型科學(xué)，課程之間內(nèi)容相互交叉滲透[8]。

食品類課程一般包括通識類、專業(yè)基礎(chǔ)類和專業(yè)類，食品微生物學(xué)一般歸入專業(yè)基礎(chǔ)類課程體系，涉及的內(nèi)容繁雜，概念、原理、各類微生物的特征在食品中應(yīng)用等很多方面，食品微生物學(xué)一直是這些專業(yè)的核心專業(yè)課程，它是食品化學(xué)、食品工藝學(xué)、食品安全控制等課程的基礎(chǔ)，對食品加工和食品質(zhì)量與安全控制起著十分重要的作用。

近年來關(guān)于食品微生物教學(xué)改革探討的文章較多，例如東北農(nóng)大教師建議引進(jìn)混成學(xué)習(xí)(Blended Learning)方式[9]；河南工業(yè)大學(xué)教師對實(shí)驗環(huán)節(jié)的改革嘗試[10]；江南大學(xué)教師應(yīng)用雙語教學(xué)實(shí)踐、多種教學(xué)方式和教學(xué)技法研究、網(wǎng)絡(luò)化、立體化、可編目和可檢索的教學(xué)資源與素材體系建設(shè)[11]；青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教師提出的理論教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的“2+1+1”新模式[12]；揚(yáng)州大學(xué)教師提出網(wǎng)絡(luò)探究式學(xué)習(xí)模式[13]；廣東藥學(xué)院教師提出的案例教學(xué)法[14]；中南林業(yè)科技大學(xué)教師探討在實(shí)踐教學(xué)課程中建立一個新的“自主-合作-責(zé)任制”實(shí)驗?zāi)Ｊ絒15]；四川大學(xué)教師探討建構(gòu)式教學(xué)理念的應(yīng)用[16]；蘇州大學(xué)教師探討唯物辯證法的哲學(xué)思路應(yīng)用[17]。以上這些探討文章為食品微生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容完善、教學(xué)方式改進(jìn)等提供了有益參考。

食品微生物學(xué)的教學(xué)體系內(nèi)容一般分為基本理論和應(yīng)用兩方面，基本理論涉及微生物的結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)與生長、代謝、遺傳等，而應(yīng)用方面涉及食品腐敗變質(zhì)、發(fā)酵應(yīng)用、食源性致病菌等?，F(xiàn)代生命科學(xué)的迅速發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用，使得微生物學(xué)領(lǐng)域中的內(nèi)容日益豐富，新理論、新技術(shù)層出不窮，這種客觀情況勢必對食品微生物學(xué)課程教學(xué)提出更高的要求。國內(nèi)外的實(shí)踐證明，食品安全風(fēng)險評估是一種有效保障食品安全的手段。目前，我國具備食品安全風(fēng)險評估知識與能力的食品專業(yè)人才較為缺乏[18]，已成為了影響食品安全的重要因素，食品監(jiān)管部門、食品企業(yè)質(zhì)量檢驗部門、海關(guān)出入境檢驗檢疫部門等也急需掌握食品安全風(fēng)險評估和控制，特別是食源性致病菌的風(fēng)險管理人才。

3 教學(xué)實(shí)踐參考

我國食品科學(xué)領(lǐng)域在預(yù)測微生物學(xué)的研究發(fā)展較為迅速，為食品安全風(fēng)險控制提供了堅實(shí)的理論基礎(chǔ)，已形成了國內(nèi)多個較為穩(wěn)定的研究課題組，每年定期召開的預(yù)測微生物學(xué)研討會也吸引了國內(nèi)外眾多研究學(xué)者的關(guān)注。而國內(nèi)的研究課題組也多為從事食品微生物學(xué)教學(xué)工作的高校教師，近年來也增設(shè)了與預(yù)測微生物學(xué)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，作為食品類本科專業(yè)學(xué)生了解研究前沿的嘗試，受到學(xué)生的歡迎和認(rèn)可，并取得了一定的教學(xué)成果，積累了相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗。主要在教材建設(shè)、教學(xué)方式、考核方式三方面對增加教學(xué)內(nèi)容后的教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

教材建設(shè)方面。當(dāng)前沈萍、周德慶、江漢湖等教授分別編著的相關(guān)教材在食品微生物學(xué)教學(xué)工作中選用的較多，也是這個領(lǐng)域的經(jīng)典教材之一。在預(yù)測微生物學(xué)教材方面，以下三本是近年來影響較大的國外專著：Robin C.McKellar和Xuewen Lu于2004年編著的Modeling Microbial Responses in Food；Stanley Brul,Suzanne van Gerwen 和Marcel Zwietering于2007年出版的Modelling microorganisms in food；Fernando Perez-Rodriguez和Antonio Valero于2013年編著的Predictive Microbiology in Foods。其中部分內(nèi)容已翻譯成中文，用于食品微生物學(xué)教學(xué)中，開設(shè)1～2個專題為學(xué)生介紹相關(guān)進(jìn)展。

教學(xué)方式方面。傳統(tǒng)教學(xué)的灌輸模式已廣為詬病，在教學(xué)實(shí)踐中，引入了研討會（Seminar）模式，使學(xué)生參與到教學(xué)討論中，比如在食品腐敗變質(zhì)一節(jié)，以“假設(shè)家中冰箱停電，貯藏食品中的腐敗菌如何存活”為題，學(xué)生通過學(xué)習(xí)預(yù)測微生物學(xué)建模理論，通過軟件實(shí)際構(gòu)建了食品中主要腐敗菌如大腸菌群的生長模型，并參考國際上著名的預(yù)測微生物學(xué)ComBase數(shù)據(jù)庫，得出初始大腸菌群當(dāng)冰箱溫度改變時可能的生長率，在特定時間段的生長情況，由此評價食品安全概況。通過這種方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，對食品微生物學(xué)內(nèi)容有了深入理解。

考核方式方面。傳統(tǒng)的閉卷考核方式不適用于人才培養(yǎng)，為此本課程的教學(xué)考核改革的設(shè)計思想是引入設(shè)計型和開發(fā)型相結(jié)合的實(shí)踐方式，通過學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)、確定方案、優(yōu)化方法等，并通過多媒體答辯方式對設(shè)計型實(shí)驗進(jìn)行匯報和總結(jié)，最終調(diào)動學(xué)生積極性，深化理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，配合專業(yè)教學(xué)目標(biāo)。比如上述的研討會選題，學(xué)生通過計算機(jī)編程，初步模擬實(shí)現(xiàn)了微生物建模，考核匯報時的展示也增強(qiáng)了學(xué)生的自信心和成就感。

4 結(jié)論

將發(fā)展迅速的預(yù)測微生物學(xué)和風(fēng)險評估內(nèi)容增加到食品微生物學(xué)課程教學(xué)中，對構(gòu)建“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重個性、廣適應(yīng)、高素質(zhì)、求創(chuàng)新”的應(yīng)用型、復(fù)合型食品人才培養(yǎng)模式具有有益的促進(jìn)作用，并通過教材建設(shè)、教學(xué)方式、考核方式三方面對增加教學(xué)內(nèi)容后的教學(xué)效果進(jìn)行探討后表明是切實(shí)可行的。

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