“食品毒理學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
——以陜西師范大學(xué)為例

袁 莉，李建科，駱 瑩

（陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院， 陜西西安 710062）

“食品毒理學(xué)”是食品專業(yè)的基礎(chǔ)課程?！笆称范纠韺W(xué)實(shí)驗(yàn)”作為毒理學(xué)課程的重要組成部分，與“化學(xué)”“生物化學(xué)”“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)”“生理學(xué)”“微生物學(xué)”“統(tǒng)計(jì)分析”等專業(yè)課程均有密切的聯(lián)系[1]?！笆称范纠韺W(xué)實(shí)驗(yàn)”將理論與應(yīng)用密切結(jié)合，重在幫助學(xué)生掌握毒理學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法和技能、驗(yàn)證和鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)、運(yùn)用理論知識(shí)分析解決實(shí)際毒理學(xué)安全問題，以及培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和科研意識(shí)。然而，針對(duì)食品質(zhì)量與安全專業(yè)的學(xué)生，如何在缺乏“動(dòng)物生理學(xué)”“解剖學(xué)”“組織學(xué)”等課程的情況下，利用有限的學(xué)時(shí)和資源使學(xué)生盡可能掌握“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)技能[2]，是不斷提高其教學(xué)質(zhì)量和效果、培養(yǎng)合格食品專業(yè)技能型人才的重要手段。

1 “食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

目前，大部分院校的食品專業(yè)尚未足夠重視“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，并且有很多院校并沒有開設(shè)“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)；或者僅食品質(zhì)量與安全專業(yè)開設(shè)；即使開設(shè)了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，也以理論教學(xué)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，理論課程和實(shí)驗(yàn)不同步，且缺乏探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。另一方面，毒理學(xué)需借助實(shí)驗(yàn)動(dòng)物完成，出于實(shí)驗(yàn)安全性、成本及學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理等方面的考慮，部分院校毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以教師講授、示范為主，學(xué)生不能有效掌握毒理學(xué)實(shí)踐技能及提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和創(chuàng)新性。再者，“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行采血、解剖等處理。但是，食品專業(yè)學(xué)生未開設(shè)“動(dòng)物學(xué)生理學(xué)”“解剖學(xué)”等課程，缺少對(duì)動(dòng)物組織結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)[2-3]；加之，食品專業(yè)學(xué)生，尤其師范院校多以女生為主，學(xué)生存在一定的實(shí)驗(yàn)抗拒心理，沒有勇氣親自動(dòng)手操作，只進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩。因此，基于國(guó)家高等學(xué)校通用教材《食品毒理學(xué)》 （李建科主編）[4]附錄中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，保證理論課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相一致，設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)程序和評(píng)價(jià)體系，既能幫助學(xué)生全面掌握必要的“食品毒理學(xué)”技能，又能促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性和創(chuàng)性新。

2 “食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

《食品毒理學(xué)》 （李建科主編） 是高校食品專業(yè)通用的食品毒理學(xué)課程教材，該教材附錄詳細(xì)記載了毒理學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，且相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也與課程理論知識(shí)相輔相成，已成為大部分高?！笆称穼I(yè)毒理學(xué)”課程教學(xué)的首選教材。因此，基于該教材內(nèi)容，通過綜合考慮實(shí)驗(yàn)周期及實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件和教學(xué)環(huán)境，摘選出部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并增加血清和肝臟指標(biāo)過氧化氫（H2O2） 檢測(cè)及原代肝細(xì)胞制備和細(xì)胞活力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，以保證學(xué)生學(xué)習(xí)較全面和基礎(chǔ)的毒理學(xué)評(píng)價(jià)技能，并培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和團(tuán)結(jié)協(xié)作素養(yǎng)。

“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置見表1。

表1 “食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

3 “食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施

以陜西師范大學(xué)2015級(jí)食品質(zhì)量與安全專業(yè)為例，該專業(yè)分為1班和2班共2個(gè)班，每班29人，共計(jì)58人，分班開展實(shí)驗(yàn)，每班分7小組，即每小組4～5人，若人數(shù)較多班級(jí)可增加分組數(shù)量，但小組人數(shù)不宜超過5人，人數(shù)過多會(huì)影響實(shí)驗(yàn)秩序和實(shí)踐效果。另外，每班及每小組需指派1名組長(zhǎng)，保障班級(jí)實(shí)驗(yàn)和小組實(shí)驗(yàn)順利開展。

考慮到動(dòng)物的安全性、操作簡(jiǎn)便性、敏感性、易飼養(yǎng)性及生長(zhǎng)穩(wěn)定性等因素，“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)選用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為清潔級(jí)健康昆明小鼠，5～6周齡。每小組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物只數(shù)按每小組人數(shù)分配，確保每人至少1只老鼠，便于學(xué)生練習(xí)操作技能，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)積極性。

（1） 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組、標(biāo)記、染毒。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的分組、標(biāo)記和合理的染毒，是取得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論的前提，也是開展每項(xiàng)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)的首要工作。除掌握健康動(dòng)物及其性別辨別、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組和標(biāo)記外，重點(diǎn)要求學(xué)生熟練掌握灌胃和腹腔注射這2種染毒方式，以便為后續(xù)氯化汞LD50（灌胃）和小鼠精子畸形率（腹腔注射）檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中受試物染毒做準(zhǔn)備。

（2） 生物材料的采集、制備、指標(biāo)測(cè)定。評(píng)價(jià)化合物毒性效應(yīng)是，常需測(cè)定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物染毒后血液、尿液和臟器中化合物或其代謝產(chǎn)物的濃度，以及化合物對(duì)血液、尿液和臟器生理生化指標(biāo)的影響。因此，采集和制備生物材料并檢測(cè)相應(yīng)生化指標(biāo)是食品毒理學(xué)重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。H2O2是活性氧的一種，與細(xì)胞死亡、組織損傷等密切相關(guān)，參與多種疾病發(fā)生發(fā)展過程，是反映機(jī)體氧化損傷的關(guān)鍵指標(biāo)之一。因此，實(shí)驗(yàn)通過比色法檢測(cè)血清和肝臟組織勻漿中的H2O2水平，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)毒理學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)的理解和應(yīng)用。

（3） LD50測(cè)定?！笆称范纠韺W(xué)”課程于大學(xué)三年級(jí)開設(shè)，此時(shí)學(xué)生專業(yè)課集中，且多有實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此，各課程實(shí)驗(yàn)周期不易過長(zhǎng)。急性毒性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一次攝入較大劑量受試物后，觀察短期內(nèi)動(dòng)物所表現(xiàn)出的毒性反應(yīng)。通過急性毒性實(shí)驗(yàn)可確定受試物的毒性大小，計(jì)算其LD50，為進(jìn)一步開展該物質(zhì)亞慢性和慢性毒性實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)按照改良寇氏法計(jì)算氯化汞LD50，由于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量較多，故每小組分配6只小鼠，只實(shí)施灌胃1個(gè)劑量，全班7個(gè)小組，共灌胃完成7個(gè)劑量，一次性灌胃成功后，持續(xù)觀察1周。除記錄組內(nèi)每只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物攝食量、攝水量、體重變化、中毒癥狀、死亡時(shí)間和其他生理變化外，每小組還需收集其他小組數(shù)據(jù)，計(jì)算氯化汞LD50。

利用甲基磺酸甲酯建立小鼠精子損傷模型，需連續(xù)給藥7 d，給藥后1周即可建模成功。因此，在急性毒性1周觀察時(shí)間內(nèi)，每小組還需選取4～5只小鼠連續(xù)腹腔注射甲基磺酸甲酯，另外4～5只小鼠腹腔注射等體積PBS溶液，建立小鼠精子畸形陽性和陰性組。

在1周時(shí)間內(nèi)交叉進(jìn)行2個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有助于鍛煉學(xué)生對(duì)時(shí)間管理的能力和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（4） 原代肝細(xì)胞制備及細(xì)胞活力檢測(cè)。機(jī)體組織細(xì)胞是評(píng)價(jià)化合物毒性的有效媒介。原代細(xì)胞制備是獲得細(xì)胞系和細(xì)胞株的首要技術(shù)手段。為拓展知識(shí)面，實(shí)驗(yàn)增加了原代肝細(xì)胞制備及其細(xì)胞活力檢測(cè)。原代細(xì)胞獲得方法有胰酶消化和機(jī)械法，其中酶法實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，因此實(shí)驗(yàn)采用機(jī)械法制備原代細(xì)胞，并利用臺(tái)盼藍(lán)染色法計(jì)算細(xì)胞活力。

（5）小鼠精子畸形實(shí)驗(yàn)。精子畸形實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)化合物是否有生殖毒性的重要指標(biāo)之一，也是要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的一項(xiàng)毒理學(xué)評(píng)價(jià)技能。

“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)共包括5個(gè)實(shí)驗(yàn)，且每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)過程中，保證每位學(xué)生人手1只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。因此，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性、積極性、出勤率、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析等均是考核指標(biāo)。

學(xué)生考核指標(biāo)及占總成績(jī)比例見表2。

表2 學(xué)生考核指標(biāo)及占總成績(jī)比例

4 結(jié)語

基于全國(guó)高等學(xué)校通用教材《食品毒理學(xué)》（李建科編著），系統(tǒng)、全面、科學(xué)地安排“食品毒理學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并借助PPT、視頻等教學(xué)手段直觀地講授動(dòng)物捉拿、采血、解剖、臟器識(shí)別等內(nèi)容。在切實(shí)保證實(shí)施實(shí)驗(yàn)動(dòng)物人道主義的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生親自動(dòng)手、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作；在減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物損傷的同時(shí)，要求學(xué)生掌握正規(guī)、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)性意識(shí)以及綜合素養(yǎng)，提高教學(xué)質(zhì)量。