黃 玥， 陸文蔚， 唐立偉， 馮馨韻， 鄭凱莉， 白 晨

(上海商學(xué)院旅游與食品學(xué)院，上海 200235)

0 引言

食品安全與衛(wèi)生學(xué)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(hù)人類健康的科學(xué)，是一門綜合性應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，教學(xué)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(wù)是培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)的觀察角度出發(fā)，掌握食品污染物的種類、來源及預(yù)防措施，食品安全衛(wèi)生管理的基本概念，以及一些基本實(shí)驗(yàn)技能和方法。以往該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識和基本技能學(xué)習(xí)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，比較單一，這會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，難以體現(xiàn)該課程的綜合性與應(yīng)用性。因此對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有必要進(jìn)行調(diào)整，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)創(chuàng)新精神。

設(shè)計性實(shí)驗(yàn)是一種基于基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，對實(shí)際科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過程進(jìn)行初步訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是以基本知識、基本方法、基本技能的靈活運(yùn)用為目的的一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)[1]。為提高食品安全與衛(wèi)生學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、初步設(shè)計實(shí)驗(yàn)的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，采用設(shè)計性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。該課程的教學(xué)對象為食品質(zhì)量與安全本科專業(yè)大三學(xué)生，具備食品科學(xué)、檢驗(yàn)科學(xué)、管理科學(xué)等基礎(chǔ)及專業(yè)知識和實(shí)驗(yàn)操作技能，適合開展設(shè)計性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。另外在實(shí)施過程中，除了實(shí)驗(yàn)課9課時之外，還需要前后預(yù)備1～3周實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和報告撰寫時間以便順利完成整個教學(xué)過程。

1 設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段

1.1 設(shè)計性實(shí)驗(yàn)方案的論證

在教學(xué)實(shí)踐中，教師給出“各類食品主要安全衛(wèi)生指標(biāo)檢測”的開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計命題，學(xué)生分為4組，每組5或6人，要求每組學(xué)生利用課余時間，充分運(yùn)用所學(xué)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(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)等資料，以組為單位設(shè)計可行的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法、步驟及實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(biāo)測定、發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)測定。在小組及組間充分討論、組間互評、教師點(diǎn)評的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際條件、可行性、創(chuàng)新性等因素，推選出1組最優(yōu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案——發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)測定，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

以此方案為基礎(chǔ)，4組同學(xué)共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料、檢測指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)方法等的選擇和優(yōu)化，教師與學(xué)生進(jìn)一步討論后使其進(jìn)一步完善，確定最終實(shí)驗(yàn)方案。

該階段歷時2周，在整個過程中，實(shí)驗(yàn)材料由學(xué)生自主選定，檢測指標(biāo)由學(xué)生自主設(shè)計，實(shí)驗(yàn)方法由學(xué)生與教師共同選擇確定。

1.2 實(shí)驗(yàn)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(biāo)常規(guī)檢測的文獻(xiàn)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(shí)驗(yàn)樣品，每個實(shí)驗(yàn)小組負(fù)責(zé)1種類型樣品的選擇和采購。

1.3 檢測指標(biāo)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(dá)到所對應(yīng)的質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)。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(diǎn)[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(dǎo)致豆瓣醬衛(wèi)生指標(biāo)大腸菌群值不達(dá)標(biāo)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(biāo)[6]，因此選用大腸菌群、日落黃、氨基酸態(tài)氮等作為此次實(shí)驗(yàn)的檢測指標(biāo)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法的選擇

設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢測方法時，教師要求學(xué)生通過查閱國家標(biāo)準(zhǔn)和期刊文獻(xiàn)，至少查閱兩種及以上的測定方法，并闡述選擇實(shí)驗(yàn)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(biāo)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(jī)構(gòu)廣泛使用。

日落黃檢測的國標(biāo)仲裁法為三氯化鈦滴定法[8]，但是操作較為復(fù)雜，因此選用紫外分光光度法，優(yōu)點(diǎn)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(biāo)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(yàn)人員的健康帶來很大的危害。因此，此次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法，確定需要的儀器、試劑和耗材等，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

2 設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程

經(jīng)過2周的實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，共9課時。實(shí)施過程中，所有環(huán)節(jié)均由學(xué)生自行完成，教師進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。各組同學(xué)分工協(xié)作，獨(dú)立完成整個實(shí)驗(yàn)過程，包括樣品處理、試劑配置、指標(biāo)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)，完成樣品處理、檢測波長選擇，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制吸光度－濃度曲線，結(jié)果如圖2所示，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線

方法回收率:以同一樣品作為回收率實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)，完成樣品處理，方法優(yōu)化(顯色劑加入量、緩沖液加入量)、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、樣品測定、方法準(zhǔn)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?dāng)嚢枞芙夂笕哭D(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(dāng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行測定。

(3)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yàn)相對標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述方法進(jìn)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(dú)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(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師進(jìn)行總結(jié)，并提出課后思考題，給同學(xué)留出思考與進(jìn)一步挖掘?qū)嶒?yàn)數(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(shí)驗(yàn)報告，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮捅尘啊?shí)驗(yàn)材料和方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、討論與分析、實(shí)驗(yàn)體會等。各組報告中實(shí)驗(yàn)材料和方法可以相同，其余部分均需獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)要求對結(jié)果進(jìn)行描述(尤其注意圖、表的格式)，分析和討論需有本組的獨(dú)立見解，可針對實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等開展，例如，可針對檢測結(jié)果進(jìn)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(jìn)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(biāo)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(biāo)上讓人放心。值得注意的是，豆瓣醬的營養(yǎng)指標(biāo)——氨基酸態(tài)氮在各品牌之間差異很大，但均未達(dá)到國標(biāo)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(biāo)達(dá)標(biāo)的同時，還應(yīng)保證產(chǎn)品營養(yǎng)到位，從生產(chǎn)工藝上加以改進(jìn)，另外相關(guān)食品安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)亦要加強(qiáng)對此類食品營養(yǎng)指標(biāo)的監(jiān)測。

3 設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施效果

設(shè)計性實(shí)驗(yàn)以激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開發(fā)學(xué)習(xí)潛能、培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心[1]，本次教學(xué)實(shí)踐獲得了較好教學(xué)效果，達(dá)到了預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。

以小組為單位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織形式，既要求發(fā)揮個人作用，也強(qiáng)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(xùn)練了學(xué)生們團(tuán)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(shí)驗(yàn)由學(xué)生自主設(shè)計，選題“發(fā)酵性豆制品質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)測定”較為新穎，在已有文獻(xiàn)中，對學(xué)生們選擇的4類樣品的3項檢測指標(biāo)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(xué)生潛在的求知欲和鉆研精神。

在實(shí)驗(yàn)方法的選擇上，學(xué)生們經(jīng)過綜合考慮，沒有選擇國標(biāo)方法進(jìn)行檢測，而是從文獻(xiàn)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(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的主觀能動性。

從實(shí)驗(yàn)材料、試劑準(zhǔn)備、方法選擇、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果記錄等所有環(huán)節(jié)均由學(xué)生獨(dú)立完成，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，當(dāng)出現(xiàn)與預(yù)期不符合的情形時，教師除正確指導(dǎo)外，還應(yīng)鼓勵學(xué)生進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，讓學(xué)生通過自己的思考找出原因，并進(jìn)一步提出改進(jìn)方法。例如在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)文獻(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍，學(xué)生向教師請教時，沒有直接獲得如何解決的方法，在得到復(fù)習(xí)紫外可見分光光度法檢測原理的提示后，學(xué)生通過思考，提出增大樣品稀釋倍數(shù)的解決方法，并在實(shí)際操作中驗(yàn)證了其有效性。這一過程使學(xué)生將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，加深了學(xué)生對理論知識的掌握，也提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

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

4 結(jié)語

整個教學(xué)實(shí)踐過程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析、報告撰寫等過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主獨(dú)立，強(qiáng)調(diào)積極主動的發(fā)現(xiàn)和探索。整個過程中以學(xué)生為主體，教師起協(xié)調(diào)指導(dǎo)輔助作用，教師重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”，“學(xué)會學(xué)習(xí)的方法”，“學(xué)會學(xué)習(xí)的能力”，“養(yǎng)成自我學(xué)習(xí)的習(xí)慣”[15]，提高了學(xué)生的獨(dú)立實(shí)踐能力與科技創(chuàng)新能力。

本次教學(xué)實(shí)踐是設(shè)計性實(shí)驗(yàn)在食品類專業(yè)課的有益探索與教學(xué)實(shí)例的踐行，也為學(xué)生之后順利完成專業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)論文等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

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