食品添加劑實驗教學改革與實踐

黃建蓉 王志江 陸志瑋 吳小勇

食品添加劑是現(xiàn)代食品工業(yè)的重要組成部分，食品添加劑課程是食品類專業(yè)的專業(yè)課，通過學習食品添加劑課程，學生能掌握食品添加劑的分類和性質(zhì)、使用規(guī)范以及使用方法，激發(fā)專業(yè)認同感，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德素養(yǎng)以及創(chuàng)新實踐能力。食品添加劑是一門應用性和實踐性很強的課程，教學內(nèi)容包括理論和實驗兩大部分。目前，大多數(shù)食品添加劑教材只有理論教學部分，有的學校使用自編實驗指導書開展實驗教學，而有的學校則沒有開展實驗教學。從實驗指導書的內(nèi)容來看，大多的實驗項目都比較簡單，多為驗證性實驗，與生產(chǎn)生活中的實際問題結(jié)合較少，學生按部就班地完成實驗，積極性和主動性沒有得到激發(fā)，創(chuàng)新能力和科學思維的培養(yǎng)欠缺。為此，食品添加劑課程在實驗教學的過程中，除了開展驗證性實驗外，還應開設一些綜合性、設計性實驗，幫助學生在理解食品添加劑基本理化特性的基礎上，將課程內(nèi)容與實際生產(chǎn)生活相聯(lián)系，在實際的食品加工中正確使用食品添加劑。本文主要對食品添加劑實驗教學進行了改革與實踐，從食品添加劑實驗教學目標、教學內(nèi)容及課堂實施等方面分別進行闡述，為食品添加劑實驗教學提供參考，為提高食品添加劑實驗教學效果、保證實驗教學質(zhì)量提供思路。

一、分析教學目標

1.知識目標。通過食品添加劑實驗教學，要求學生掌握實驗原理、方法及操作技能的有關(guān)知識，理解與實驗相關(guān)的專業(yè)知識，涉及的專業(yè)課程包括食品化學、食品微生物學、食品理化分析、食品工藝學、食品物性學、食品感官科學等。

2.思政目標。通過食品添加劑實驗教學，讓學生了解食品添加劑在食品工業(yè)中的應用及發(fā)展，深入地思考學科知識交叉產(chǎn)生的研究課題，以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度研究和解決深層次的科學問題，從而培養(yǎng)學生食品安全社會責任意識、食品專業(yè)認同感和良好的職業(yè)素養(yǎng)，樹立為振興我國現(xiàn)代食品工業(yè)而奮斗的目標。

3.能力目標。通過食品添加劑實驗教學，讓學生掌握科學的思維方法，具有收集、整理、分析、綜合信息和研究問題的能力，獨立思考能力、團隊合作能力和其他綜合能力，把食品添加劑和其它課程進行交融、滲透與聯(lián)系的能力，舉一反三和觸類旁通的能力，為后續(xù)課程的學習和將來從事專業(yè)工作奠定基礎。

二、優(yōu)化教學內(nèi)容

食品添加劑可用于改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及滿足防腐和加工工藝需要，不同類型食品添加劑的理化特性和在食品中的使用效果，可通過一些化學實驗或食品工藝實驗來體現(xiàn)，采用相應的理化分析方法、感官分析方法和微生物檢測方法，通過理化指標、感官指標或微生物指標進行評價，其中理化分析和感官分析是最常用的。下面以食品增稠劑實驗為例，闡述優(yōu)化實驗教學內(nèi)容的思路。

食品增稠劑理論課的教學內(nèi)容主要包括增稠劑的分類和特性、影響增稠劑使用效果的因素、增稠劑在不同種類食品中的作用和使用注意事項。增稠劑種類繁多，品種不同、用量不同、食品體系酸堿度不同以及食品加工過程中的溫度變化、剪切力的作用等，都會對增稠劑的黏度和凝膠效果產(chǎn)生影響。此部分內(nèi)容較為抽象，是本章節(jié)學習的難點和重點，為此開設了與本章節(jié)理論教學內(nèi)容相配合的綜合性實驗——食品增稠劑的特性及其在食品中的應用。實驗項目分為增稠劑黏度/凝膠的影響因素、增稠劑在果凍制作中的應用、增稠劑在分子球化技術(shù)中的應用三個部分，采用感官分析法和理化分析法對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行觀察分析。通過本實驗達到以下教學目的：第一，讓學生直觀地理解增稠劑流變學性質(zhì)的影響因素以及增稠劑形成凝膠的條件;第二，了解果凍生產(chǎn)工藝，學會采取合適的配方和加工工藝，盡量避免或減少加工中的不良影響，以便獲得質(zhì)地優(yōu)良的果凍凝膠;第三，采用分子球化技術(shù)制作食品，感受日常烹飪的科技化。

下面對三類實驗項目進行詳細介紹：

1.增稠劑黏度/凝膠的影響因素。選用卡拉膠、黃原膠、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉進行實驗，觀察增稠劑的外觀、溶解性、水溶膠在升溫和降溫過程中黏度的變化、溶膠的透明性、是否能形成凝膠以及凝膠的硬度、彈性、脆性等。對于透明性、溶解性，采用感官分析中的數(shù)值標度法記錄并分析實驗結(jié)果。黏度大小的評價除了采用標度法，還可以采用粘度計進行測量。和感官分析的數(shù)值標度法相比，采用黏度計測量不同因素影響下增稠劑黏度大小的差異更為客觀和具體化。

對于凝膠，除了通過手和口腔的觸覺感知其硬度、彈性和脆性，用定量描述和質(zhì)地剖面分析法記錄和分析實驗結(jié)果外，還可以利用質(zhì)構(gòu)儀測試凝膠的強度。其中，采用凝膠測試專用方法可獲得凝膠的強度、硬度、破裂強度、破裂距離（反映樣品的延展性）等數(shù)值，采用質(zhì)地剖面分析（TPA）法可獲得硬度、脆性、彈性、內(nèi)聚性、黏性、咀嚼性和回復性等數(shù)值。通過質(zhì)構(gòu)儀得到的結(jié)果比感官分析結(jié)果更為細致，并且與感官分析結(jié)果具有一定相關(guān)性。感官分析法實用性強、檢測速度快、結(jié)果可靠，特別是在嗜好性分析方面具有理化等其他檢驗方法無法替代的優(yōu)勢。而儀器分析法可以使評價結(jié)果更科學、客觀，在食品添加劑實驗中采用感官檢驗與儀器測試相結(jié)合的方法正成為發(fā)展趨勢。

2.增稠劑在果凍制作中的應用。該實驗項目要求學生設計實驗的內(nèi)容，學生在查閱相關(guān)文獻資料的基礎上，自主確定果凍制作中卡拉膠和魔芋粉的配比和添加量，以及糖、酸的添加量，從而制作出自己喜好的果凍口感。增稠劑的黏度和凝膠性受環(huán)境pH影響很大，特別是在高溫情況下，有些增稠劑對酸敏感，會有明顯降解，導致黏度大大下降甚至失去膠凝性。本實驗成敗的關(guān)鍵在于配料中酸味劑的添加時機，不應在配料初始階段添加，而應該盡可能在加工后段、灌裝前添加。果凍成品制作出來后，除了采用感官分析中的簡單描述法對制作的產(chǎn)品品質(zhì)進行評價外，還開展小組間互評，采用感官分析中的排序法，對不同小組間的產(chǎn)品按喜歡程度進行排序，并通過統(tǒng)計分析得出不同小組產(chǎn)品的差異性。

3.增稠劑在分子球化技術(shù)中的應用。分子料理是一個新興的美食概念，分子球化是分子料理的代表性技法之一，分為正向球化技術(shù)和反向球化技術(shù)，其本質(zhì)是海藻酸鈉在鈣離子的作用下形成海藻酸鈣凝膠。該實驗項目要求學生制作出“荷包蛋”，作為設計性實驗，要求學生在課前分小組擬定實驗方案，列出各配料的用量及實驗操作步驟，并按方案在課堂上實施。實驗完成后，主要通過感官分析中的簡單描述法和評分法，對各小組“荷包蛋”的外觀、滋味、氣味、組織狀態(tài)等進行評價。

三、實施教學過程

1.課前預習。教師提前在學習通平臺上發(fā)布實驗指導書及學習指引，驗證性實驗應說明實驗原理、方法以及實驗步驟;設計性、綜合性實驗只給出實驗要達到的目標，由學生自行設計具體的實驗方法和過程，指導書中應給出實驗室所能提供的條件和儀器設備，以供學生選擇;綜合性實驗還可列出一些參考文獻和資料，要求學生查閱。學生提前了解實驗內(nèi)容及要求，熟悉實驗項目的相關(guān)知識點和操作步驟，提前了解實驗中用到的儀器設備的使用方法，如有相關(guān)問題可提前與教師進行溝通。特別是擬定設計性和綜合性實驗方案時，課前預習情況關(guān)乎實驗能否順利實施，學生應做好預習并完成預習報告。

2.課中教學。在教學過程中，貫徹以學生為中心的理念，注重從驗證式教學模式向探究式教學模式過渡，由灌輸式教學法向誘導式教學法轉(zhuǎn)變，從學生被動地接受知識到誘導學生自主學習，建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式。教師可采用PLB（Problem-based learning，基于問題的學習）教學法，將學習與問題掛鉤，通過回答問題，激發(fā)和啟迪學生的思維，鼓勵學生對學習內(nèi)容和過程的反思。對于驗證性實驗，實驗操作開始前，教師通過隨機提問和抽查的方式了解學生對實驗內(nèi)容的熟悉程度。對于設計性、綜合性實驗，小組內(nèi)成員根據(jù)預習情況展開進一步討論，確認實驗方案并實施。實驗過程中要防止出現(xiàn)“一人全包，他人圍觀”的現(xiàn)象，做到合理分工、相互協(xié)作，若出現(xiàn)問題要通過同學之間的討論和教師引導及時解決。

3.課后作業(yè)。學生做完實驗后書寫完成實驗報告。驗證性實驗報告應包含實驗目的、原理、操作步驟和實驗獲得的數(shù)據(jù)、分析和結(jié)論;設計性、綜合性實驗報告應包含實驗目的、原理、實驗方案設計、實驗測試數(shù)據(jù)、結(jié)果分析和結(jié)論。教師要認真批閱學生的實驗報告，對存在的問題進行及時講評。教師可以利用學習通平臺的討論區(qū)，讓學生在課后對實驗過程中出現(xiàn)的問題及改進意見等展開深入的討論和交流。

4.實驗成績評定。食品添加劑課程的成績由理論和實驗兩部分的成績構(gòu)成，實驗報告完成情況是實驗成績評定的重要依據(jù)之一，同時教師也必須參考學生在實驗現(xiàn)場的操作情況，以便了解學生真實的實驗水平。實驗成績應采用過程性評價，體現(xiàn)在課堂表現(xiàn)和課外表現(xiàn)，課堂表現(xiàn)包括學生在課堂上參與討論情況、幫助同伴解決問題情況以及實驗室設備使用和衛(wèi)生情況等，課外表現(xiàn)包括預習情況、查閱資料能力、項目探究能力等。課堂表現(xiàn)主要通過教師觀察和小組成員互評進行評定，課外表現(xiàn)主要通過學習通平臺的學情數(shù)據(jù)進行評定。

四、教學反思

在食品添加劑課程教學中，實驗教學與理論教學是兩個具有同等重要地位的教學環(huán)節(jié)，其中實驗教學更是教學工作的重要組成部分，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、實踐能力不可缺少的重要方面。針對食品添加劑課程的特點，教師要轉(zhuǎn)變教學理念、改進教學模式、優(yōu)化實驗內(nèi)容和成績評定方式，不斷提高食品添加劑實驗教學的質(zhì)量，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

基金項目：2020年廣東省高等教育教學改革項目（2020312）;2021年廣東省高等教育教學改革項目（2021305）。

作者簡介：黃建蓉（1975-），女，副教授，博士，研究方向為食品質(zhì)量與安全。

*通信作者：吳小勇（1972-），男，副教授，博士，研究方向為食品加工與保藏。