新疆高?！笆称飞锛夹g(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)內(nèi)容改革研究

劉云國，張 亮，劉凌霄，劉 軍

（1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830046；2.青州榮美爾生物科技有限公司，山東青州 262500；3.臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東臨沂 276012）

新疆高?！笆称飞锛夹g(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)內(nèi)容改革研究

劉云國1，張 亮2，劉凌霄3，劉 軍1

（1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830046；2.青州榮美爾生物科技有限公司，山東青州 262500；3.臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東臨沂 276012）

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，特別是分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，高校實驗教學(xué)對“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”的教學(xué)內(nèi)容提出了新的要求。根據(jù)新疆農(nóng)產(chǎn)品加工特點和食品科學(xué)各相關(guān)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，提出了適合新疆高校“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”的教學(xué)改革內(nèi)容。

食品生物技術(shù)；農(nóng)產(chǎn)品加工；實驗教學(xué)改革

新疆是國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略重要實施地區(qū)之一，位于“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”核心區(qū)。新疆地廣人稀，是我國有名的農(nóng)業(yè)大省。因而，立足現(xiàn)代生物技術(shù)，加大對農(nóng)產(chǎn)品深加工產(chǎn)業(yè)的扶持，是實現(xiàn)農(nóng)民增收和全區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的必由之路。而食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品深加工必須依靠農(nóng)產(chǎn)品加工專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)［1］。目前，新疆各高等、高職院校紛紛建立了食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工相關(guān)專業(yè)，大力培養(yǎng)應(yīng)用型食品專業(yè)技術(shù)人才。“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”是食品科學(xué)相關(guān)專業(yè)重要的實踐課程之一，重點培養(yǎng)本科生的實踐和創(chuàng)新能力、觀察和思維能力、分析和歸納能力，是食品生物技術(shù)、食品化學(xué)、食品微生物學(xué)及農(nóng)產(chǎn)品加工工藝學(xué)等課程應(yīng)用于實踐的具體表現(xiàn)形式。當(dāng)前，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新方法不斷被應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品深加工領(lǐng)域，特別是分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，對“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)內(nèi)容提出了新的要求。本文根據(jù)新疆農(nóng)產(chǎn)品加工特點和食品科學(xué)各相關(guān)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，提出了適合新疆高校“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”的教學(xué)改革內(nèi)容。

1 生物大分子制備技術(shù)

生物大分子主要是指蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物，它們是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是食品的主要營養(yǎng)物質(zhì)。因而，研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、營養(yǎng)保健價值及其在加工過程中的變化特性，必須首先解決生物大分子的制備問題［2］。沒有能夠達(dá)到足夠純度的生物大分子制備工作為前提，這些研究就無從談起。然而，生物大分子的分離純化是一件十分細(xì)致而艱辛的工作。因而，該部分內(nèi)容是“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)的基礎(chǔ)。該部分實驗至少包括以下3個方面內(nèi)容：一是蛋白質(zhì)、多肽類、酶的分離提??；二是核酸（DNA、RNA）的分離純化；三是膳食纖維、低聚糖等碳水化合物的分離純化。實驗過程中需要注意許多生物大分子一旦離開了生物體內(nèi)的環(huán)境時就極易失活，因此要防止制備過程中生物大分子的失活。教學(xué)過程中可結(jié)合有機(jī)溶劑沉淀法、離心、透析、超濾、冷凍干燥、制備HPLC等具體實驗技術(shù)，實施生物大分子的制備。

2 聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)

聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的體外核酸擴(kuò)增技術(shù)，用于擴(kuò)增位于2段已知序列之間的DNA片段，類似于天然DNA的復(fù)制過程。PCR技術(shù)以擬擴(kuò)增的DNA分子為模板，以一對分別與模板5'末端和3'末端互補(bǔ)的寡核苷酸片段為引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留復(fù)制的機(jī)制沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合成，重復(fù)這一過程，即可使目的DNA片段得到擴(kuò)增。PCR反應(yīng)1個循環(huán)包括變性、退火、延伸3個步驟，每經(jīng)過1個循環(huán)，樣本中的DNA量應(yīng)該增加1倍，新形成的鏈又可成為新一輪循環(huán)的模板，經(jīng)過30～40個循環(huán)后DNA可擴(kuò)增1×106～1×109倍。該技術(shù)的發(fā)明大大簡化了傳統(tǒng)的分子克隆技術(shù)，目前已被廣泛應(yīng)用到了食品科學(xué)中，如在食品真?zhèn)舞b別、中藥材摻假鑒定、轉(zhuǎn)基因食品鑒定、食品微生物快速檢測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［3-5］。因而，PCR技術(shù)應(yīng)該是“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)的重點內(nèi)容。

3 酶促褐變和非酶褐變

食品加工過程中，特別是新鮮的水果和蔬菜容易褐變，主要機(jī)理是酶促褐變。酶促褐變少數(shù)是我們期望的，但大多數(shù)會對食品品質(zhì)特別是色澤造成不良的影響，必須加以控制。酶促褐變的發(fā)生需要酚類底物、酚氧化酶和氧，三者缺一不可［6］。食品加工過程中控制酶促褐變的方法主要從控制酚酶和氧氣2方面入手，主要途徑有：①熱燙處理，鈍化酚酶的活性；②調(diào)節(jié)pH值，酶的最大活性發(fā)生在pH值5～7；③隔絕氧氣或使用抗氧化劑（抗壞血酸等）；④使用褐變抑制劑（亞硫酸鹽、二氧化硫等）。非酶褐變反應(yīng)主要是指碳水化合物在熱作用下發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了大量有色成分和無色成分、揮發(fā)性和非揮發(fā)性成分。由于非酶褐變反應(yīng)的結(jié)果使食品產(chǎn)生了褐色，故將這類反應(yīng)統(tǒng)稱為非酶褐變反應(yīng)。非酶褐變主要有3種類型：①在高溫下還原糖和氨基引起的美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生褐色、肉色，

5 磷酸鹽對肉制品持水力的影響實驗

同時造成氨基酸損失、潛在致癌化合物的形成；②蔗糖在非常高的溫度下發(fā)生焦糖化反應(yīng)，能產(chǎn)生褐色和苦味；③過度加熱之后，脂肪的聚合產(chǎn)生脂肪褐變?？刂坪屠妹复俸肿兣c非酶褐變對食品加工意義重大，它關(guān)系到食品的色、香等食品品質(zhì)。因此，該部分內(nèi)容是“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)的必修內(nèi)容之一，可選用蘋果、香蕉等水果進(jìn)行實驗。

4 食品的低溫保藏試驗

食品的低溫保藏，即通過降低食品溫度，維持低溫水平或凍結(jié)狀態(tài)，以延緩或阻止食品的腐敗變質(zhì)，達(dá)到食品的遠(yuǎn)途運輸和一定期間貯藏目的的保藏方法。低溫保藏包括冷卻貯藏（冷藏）和凍結(jié)貯藏（凍藏）。冷藏是將食品保藏在-2～15℃這種較低的溫度下，使微生物活動受阻，降低食品內(nèi)部酶活力和生化反應(yīng)速度［7］。凍藏是使食品溫度維持在冰點以下，使其凍結(jié)，然后將其貯藏在-30～-12℃這種深低溫下，凍藏的優(yōu)點是減少了食品內(nèi)部的有效水分，比冷藏保存時間更長。食品中果品和蔬菜低溫保藏教學(xué)實驗中有一步是燙漂，它的目的是抑制酶活力、軟化纖維組織、去掉辛辣澀味等，以便烹飪加工。需要注意的是，該步驟并不適合所有的果品和蔬菜，有一些含纖維素較少、質(zhì)地脆弱的品種則不適合燙漂，否則會使其軟化、失去脆性、口感不佳。實驗教學(xué)過程中另一個需要注意的是在凍藏過程中，要力爭在最短的時間內(nèi)，使果蔬快速通過冰晶形成階段（-5～-1℃），才能保證凍結(jié)品質(zhì)。只有迅速凍結(jié)，果蔬中的水分才能形成細(xì)小的晶體，而不致?lián)p傷細(xì)胞組織。食品的低溫保藏也是“食品生物技術(shù)及農(nóng)產(chǎn)品加工實驗”教學(xué)的必修內(nèi)容之一，可選用青刀豆、菜花、青椒等蔬菜進(jìn)行實驗。

肉制品保持水分的能力，即肉的持水力（Water holding capacity，WHC）。它是判斷肉制品品質(zhì)的一個非常重要指標(biāo)，持水力的大小取決于若干因素，如磷酸鹽和pH值［8］。磷酸鹽是目前世界上應(yīng)用最廣泛的食品添加劑，對食品特別是肉制品品質(zhì)的改良起著重要作用。磷酸鹽對肉制品的作用主要體現(xiàn)在以下3個方面：①提高肉的pH值；②對肉品中的金屬離子有螯合作用；③解離肌肉蛋白質(zhì)中的激動球蛋白。堿性磷酸鹽同樣可以增強(qiáng)乳化產(chǎn)品的穩(wěn)定性，提高切片肉類產(chǎn)品中肉塊的鍵合力。在該實驗的教學(xué)過程中，常用的磷酸鹽有磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、三聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀、焦磷酸鈉、焦磷酸鉀、焦磷酸二氫鈉和六偏磷酸鈉。

6 食品膠體實驗

食品膠體是能溶解或分散在水中、具有增稠或凝膠作用的聚合物。大多數(shù)食品膠體是多聚糖，如黃原膠、海藻膠、瓜爾膠等。食品膠體的增稠作用隨著分子量的增加而增大。食品膠體的作用如下：①膳食纖維，如谷物類食品；②乳化作用，如沙拉修飾劑；③凝膠作用，如布丁；④穩(wěn)定作用，如冰激凌、調(diào)味料；⑤增稠作用，如酸奶、醬；⑥澄清作用，如啤酒、白酒；⑦顆粒懸浮劑，如巧克力奶。該實驗的注意事項是當(dāng)粉狀膠體和水混合時，大多數(shù)膠體趨于結(jié)塊。因而，應(yīng)在混合器的攪拌下在水中加入膠體，直至全部水合，然后用布氏黏度計測定黏度。

7 蔬菜腌漬實驗

蔬菜腌漬技術(shù)是世界上最古老的食品加工和保藏方法之一，由于加工方法簡單、成本低廉，至今仍有巨大的市場空間。食鹽的高滲透壓會造成腐敗菌的質(zhì)壁分離，一般腌制品的用鹽量在4%～15%，可產(chǎn)生2～9 MPa，但鹽分超過10%，生化反應(yīng)速度降低，發(fā)酵無法進(jìn)行。另外，食鹽還具有抗氧化作用，因為鹽水的氧氣溶解量大大降低。腌漬蔬菜可以分為發(fā)酵性鹽漬品和非發(fā)酵性鹽漬品2種。發(fā)酵性鹽漬品的用鹽量較低，往往需要加入香辛料，并伴有乳酸發(fā)酵，利用乳酸和香辛料進(jìn)行保藏，風(fēng)味好。非發(fā)酵性鹽漬品的用鹽量較高，有時加香辛料，不產(chǎn)生乳酸發(fā)酵或輕微的發(fā)酵，主要是利用高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的食鹽、白砂糖及其他調(diào)味品進(jìn)行保藏和增加風(fēng)味。該實驗注意的事項是蔬菜腌漬過程中容易變軟，原因是果膠物質(zhì)的水解和新鮮細(xì)胞膨脹壓的降低2個方面；加入0.05%的氯化鈣或碳酸鈣有一定程度的保脆作用。

［1］董增，段紅，陳軍，等．應(yīng)用型本科“食品加工工藝實驗”教學(xué)改革探討 ［J］．農(nóng)產(chǎn)品加工（下），2015（6）：78-80．

［2］敬思群．食品科學(xué)實驗技術(shù) ［M］．西安：西安交通大學(xué)出版社，2012：6-7.

［3］Liu Y G，Liu L X，Xing S C.Development and characterization of thirteen polymorphic microsatellite loci in the Cynoglossus semilaevis［J］.Conservation Genetics Resources，2014，6（3）：683-684.

［4］楊大偉，劉云國，雷質(zhì)文，等．凝結(jié)芽孢桿菌PCRDHPLC檢測方法 ［J］．青島科技大學(xué)學(xué)報，2011，32（2）：138-141．

［5］楊大偉，劉云國，譚樂義，等．食品中A型肉毒梭菌PCR-DHPLC檢測方法的建立 ［J］．食品工業(yè)科技，2011，32（6）：398-400．

［6］胡燕，陳忠杰．果蔬加工貯藏中的酶促褐變現(xiàn)象及其研究進(jìn)展 ［J］．農(nóng)產(chǎn)品加工，2009（12）：53-55．

［7］康三江，張海燕，張芳，等．速凍果蔬生產(chǎn)加工關(guān)鍵工藝技術(shù)研究進(jìn)展 ［J］．中國釀造，2015，34（4）：1-4．

［8］趙春青，彭增起．pH值和磷酸鹽對不同類型雞肉熱誘導(dǎo)凝膠保水性的影響 ［J］．食品工業(yè)科技，2002（8）：25-27．◇

Reform of Teaching Content in Food Biotechnology and Agricultural Product Processing Experiment in Colleges and Universities of Xinjiang

LIU Yunguo1，ZHANG Liang2，LIU Lingxiao3，LIU Jun1

（1.College of Life Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830046，China；2.Qingzhou Ronmer Biology Technology Co.，Ltd.，Qingzhou，Shandong 262500，China；3.Linyi Academy of Agricultural Sciences，Linyi，Shandong 276012，China）

With the development of modern biotechnology，especially the application of molecular biology technology，the experimental teaching in colleges and universities has put forward new requirements on the teaching contents of Food Biotechnology and Agricultural Products Processing Experiment.We propose the teaching reform of Food Biotechnology and Agricultural Product Processing Experiment in colleges and universities of Xinjiang according to the characteristics of agricultural product processing in Xinjiang and present status of the development of food science.

food biotechnology；agricultural product processing；experimental teaching reform

G640

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.023

2015-12-01

新疆大學(xué)自治區(qū)天山學(xué)者科研啟動金（45030）；新疆自治區(qū)高層次人才引進(jìn)工程專項經(jīng)費（45049）。

劉云國（1977— ），男，博士，教授級高級工程師，研究方向為食品生物技術(shù)。