張宏艷，丁國新，于秀華

（安徽理工大學材料學院，安徽 淮南232001）

如何培養(yǎng)基礎知識扎實、肯思考能動手、善于研究的新型社會人才，是高等院校人才培養(yǎng)的重要目標。實驗課作為實踐教學的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)高標準人才起著至關重要的作用?？茖W研究型實驗不僅促進了學生專業(yè)知識的運用,而且培養(yǎng)了學生的科研興趣、創(chuàng)新意識和協(xié)作意識。根據(jù)教學計劃的要求，對專業(yè)課較為集中的大三學生開設的基礎實驗中增設了研究型實驗，旨在鍛煉學生自主處理各種科研問題的能力，實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，效果明顯。

1 實驗題目的選擇

隨著生活水平的日益提高和生活節(jié)奏的加快，人們對保鮮食品和食品保鮮材料的安全要求越來越高[1]。普通的保鮮材料由于內部的有害小分子會遷移到食品中，對人體造成潛在危害，同時容易造成環(huán)境污染?；诖?，經(jīng)過文獻查閱和市場調研，選擇出學生現(xiàn)有知識、能力能夠做出結果并且具有較強應用性的實驗題目。殼聚糖（CS）和魔芋粉（KGM）都是天然高分子化合物，具有良好的可降解性和成膜性，殼聚糖還具有良好的抗菌效果，將殼聚糖和魔芋粉用于食品保鮮具有一定的現(xiàn)實意義[2-4]。選用殼聚糖-魔芋粉共混膜的制備做為研究型實驗題目，利用聚合物改性的方法來提高膜的力學性能，并在達到保鮮功能的同時降低成本[5]，這一題目引起了同學們廣泛的研究興趣。

2 實驗方案的討論

教師要求學生針對選定的題目查閱相關文獻，了解材料的性質、制備工藝和應用，寫出文獻綜述，并設計合理的實驗方案。每組同學選出研究組長，通過PPT匯報形式對實驗方案進行答辯，并聘請相關的教師進行討論，確立實驗方案[6]如圖1。通過這種方式，既訓練了學生查閱、綜合文獻的能力，又能引起學生進一步開展研究的興趣，為學生日后的科學研究打下良好的基礎。

3 實驗方案的實施

實驗類型不同，實驗組織和實施形式也不同。對于普通的驗證性實驗要求個人獨立完成；相對復雜的實驗，根據(jù)要求分組后共同完成；既復雜且鏈條長的實驗，就要求各組分段完成不同的實驗項目。為了完成本實驗，將全班同學分成9組，每組4人，每組的試驗過程和數(shù)據(jù)分析獨立完成，最后將數(shù)據(jù)匯總，進行組與組的數(shù)據(jù)對比。通過這種形式，既讓每個同學動手操作，獨立思考，又使學生相互協(xié)作，體會到科研合作的重要性。

4 實驗結果討論

研究型實驗的特點是研究中探索，實踐中改進。當單體摩爾比、甘油用量不變時，隨著防腐劑苯甲酸鈉的用量逐漸增加，共混膜的拉伸強度先增大后減小，水蒸氣透過質量逐漸減小，得出的實驗結論是：單體摩爾比為4∶1，苯甲酸鈉的用量為6%，甘油的用量為1%時，共混膜性能最好。

圖2是殼聚糖、魔芋葡甘聚糖與苯甲酸為6%的共混膜紅外光譜比較圖。添加6%的苯甲酸鈉的KGM-CS-SB膜,1635 cm-1的吸收峰像移向1654 cm-1處，表明混合膜中殼聚糖和魔芋葡苷聚糖之間的氫鍵變弱[7]。這是因為苯甲酸鈉的加入使得聚合物分子之間的距離增大，從而導致魔芋葡苷聚糖和殼聚糖之間的相互作用減弱。圖3說明苯甲酸鈉含量少時，增強劑的增強效應大于減弱分子間力的效應，因此隨著其含量的增加拉伸強度也增加；但當苯甲酸鈉的加入量大于6%時，減弱分子間力的效應將大于增強劑的增強效應，從而表現(xiàn)為隨著苯甲酸鈉含量的增加，混合膜的拉伸強度減弱[8]。

圖4 中苯甲酸鈉含量為6%的混合膜的X射線衍射圖在2θ=21°時的峰強度明顯比未加苯甲酸鈉的混合膜的峰強度要低得多，這說明苯甲酸鈉的加入部分破壞了混合膜的結晶結構，導致混合膜的結晶度降低[9]。圖5是苯甲酸鈉含量6%的膜經(jīng)過不同時間的微波輻照后測得的XRD圖。隨著輻射時間的增加，結晶度逐漸降低。這可能是隨著輻射時間的增加，導致殼聚糖部分降解，從而破壞了混合膜結晶部分的規(guī)整結構，使得魔芋葡苷聚糖和殼聚糖之間的分子力減弱，從而出現(xiàn)結晶度降低。圖3是苯甲酸鈉含量不同對拉伸強度的影響。未添加苯甲酸鈉的混合膜的拉伸強度最小，為4.5MPa。當添加量變化時，拉伸強度不斷增加，且在6%時拉伸強度最大，達到23MPa左右。當添加量從6%變化到9%時，混合膜的拉伸強度又呈下降趨勢。

5 實驗成績考核

學生實驗課成績是根據(jù)實驗綜述、方案設計、課堂講解及實驗報告，按照一定的比例進行綜合打分。實驗中表現(xiàn)突出的團隊給予一定的獎勵。

6 結束語

本學期的研究型實驗是初次在大三學生中開展，學生自己動手實驗，并思考實驗現(xiàn)象與所學理論知識對照，既新鮮又刺激，提高了學生實驗的熱情和興趣。下一步將進行延展性實驗，將每組制備的共混膜具體應用到食品的保鮮上，測試其保鮮效果，并與普通保鮮膜進行對比。今后，研究型實驗的選題應該更貼近于人們的生活和科學前沿，將趣味性更好地融入到科學實驗中，逐步引導學生走進科學研究的殿堂。

[1]G LLSTEDTM，HEDENQVISTM S.Packaging-relatedmechanical and barrier properties of pulp-fiber-chitosan sheets[J].Carbohydrate polymers，2006，63（1）：46-53.

[2]FLORESS，F(xiàn)AM L，ROJASA M，et al.Physical properties of tapioca-starch edible films：Influence of filmmaking and potassium sorbate[J].Food Research International，2007，40（2）：257-265.

[3]ELSABEE M Z，ABDOU E S.Chitosan based edible films and coatings：A review[J].Materials Science and Engineering：C，2013，33（4）：1819-1841.

[4]RIVERO S，GARC A M，PINOTTI A.Composite and bi-layer films based on gelatin and chitosan[J].Journalof food engineering，2009，90（4）：531-539.

[5]余家會，杜予民，鄭化.殼聚糖-明膠共混膜[J].武漢大學學報（自然科學版），1999（4）：440-444.

[6]宋慧君，高玉梅，湯克勇.明膠-殼聚糖共混膜的性能研究[J].中國皮革，2012，15：25-28.

[7]HOSSEINIS F，REZAEIM，ZANDIM，et al.Preparation and functional properties of fish gelatin-chitosan blend edible films[J].Food Chemistry，2012，136（3-4）：1490-1495.

[8]TIEN C，VACHON C，MATEESCU M A，et al.Milk protein coatings prevent oxidative browning of apples and potatoes[J].Journalof Food Science，2001，66（4）：512-516.

[9]COSTA F，RESENDE J，ABREU L，et al.Effect of calcium chloride addition on ice cream structure and quality[J].Journalof dairy science，2008，91（6）：2165-2174.□