综合设计性实验在食品工艺实验教学中的实践与思考

陈文娟，陈建福



综合设计性实验在食品工艺实验教学中的实践与思考

陈文娟1，陈建福2

（1.漳州城市职业学院 生物与环境工程系，福建 漳州 363000；2.漳州职业技术学院 食品与生物工程系，福建 漳州 363000）

综合设计性实验是培养学生综合能力和创新能力的重要途径，从食品工艺课程实验的实际情况，提出以漳州红肉蜜柚皮总黄酮提取工艺为主题开设综合设计性实验，通过初步的实施表明，此综合设计性实验，不仅可以提高学生在食品工艺方面的综合实验技能，而且可以加深学生对知识的理解，同时可以培养学生的动手、分析和解决问题的能力，提高学生的综合素质和团队合作意识。

食品工艺实验课；综合设计性；实践；

《食品工艺实验》是食品营养与检测专业在完成《食品工艺学》理论课程基础上进行的一门实践性极强、与生产实际紧密联系的重要职业基础课程，对食品专业学生职业能力和职业素养的培养起主要支撑作用。学生通过该课程的学习，能够把所学的多门食品相关课程进行综合运用，掌握有关食品加工的基本原理和加工技术，加强感性认识的同时巩固理论知识，也提高了食品加工中常用设备的操作技能，为学生毕业后从事食品专业的相关工作奠定理论基础[1]。然而传统的食品工艺实验是学生按照老师的讲解和教材的内容，按步就搬地操作，学生积极性、主动性、创造性受到了很大的限制。针对课程教学特点，在现有的实验条件下，为提高学生学习的主动性，强化学生在实验中分析和解决问题的能力，增强教学效果，特开设综合设计性实验[2]。综合设计性实验方案是由学生自行设计实验方案，让学生在实验教学活动中主动思考、主动实践，发挥学生创造性，以达到提高学生的综合素质和今后工作岗位上有独立思考的能力。

黄酮类化合物是广泛存在于花草、水果、蔬菜等绿色天然植物中的具有保健作用的一类化合物。黄酮类物质在植物体内大部分与糖成为苷，具有抗氧化、抗衰老、预防与治疗心血管疾病等多种功效，是天然的保健食品添加剂，而备受关注。红肉蜜柚是一种由漳州平和传统的琯溪蜜柚基因芽变而诞生的柚类新品种，素有“天然水果罐头”之称，因其肉色血红，坊间有人形象地称之为“血柚”，红肉蜜柚皮占整个血柚果质量的40%，柚皮中还含有经济价值高的黄酮类化合物等活性成分，具有多种生物学活性和药理作用。本实验以平和红肉蜜柚为原料，通过干燥、粉碎、提取等一系列操作得到柚皮总黄酮，所提取的总黄酮可作为功能性食品的添加剂。通过此综合设计性实验，可以使学生熟悉食品工艺实验中有关提取的相关知识，亦可加深对食品工程单元操作中干燥、粉碎、提取等单元过程的理解，掌握相关的实验技能和实验方法，加深对理论知识关联性的理解与思考。

1 综合设计实验的内容

红肉蜜柚皮总黄酮的提取工艺共需要以下几道工序, 包括柚皮的采集、干燥、粉碎、提取工艺和总黄 酮含量的测定。整个过程为一系列的连续操作，需要干燥箱、提取反应装置、紫外—可见分光光度计、旋转蒸发仪、万能粉碎机等实验室常见的仪器，可以实验室独立地完成。

1.1 原材料的预处理

本实验应用的原材料为漳州红肉蜜柚皮，首先要对柚皮进行采集、干燥和粉碎等预处理过程。采集可直接从市售的红肉蜜柚取皮即可；干燥是利用热能使湿物中的湿分汽化，并排出生成蒸气，以获得湿分含量达到规定的成品。干燥的方法可分为常压干燥、减压干燥、喷雾干燥、红外干燥等；粉碎是在外力作用下，固体物质克服各质点间的内聚力，使其碎裂的过程。粉碎过后可让学生用筛子将粉末进行分级，分级后于密封袋保存备用。

不同的干燥方法对红肉蜜柚皮的含水量、外观、总黄酮含量等都会有影响，学生在拿到柚皮后，可就干燥方法进行选择，此过程更直观加深学生对干燥过程知识的认识和理解，并可让学生对不同干燥方法的过程可能产生的总黄酮含量的变化进行预测，引发学生对干燥方法的兴趣。粉碎过程所需要的筛子的目数与孔径是相对应的，学生可就通过筛子的实际操作，更清楚的理解筛子的原理。通过柚皮的干燥和粉碎这两个预处理单元，学生不仅可以增强实验动手能力，而且可以进行自主设计实验，选择实验方法，积极思考和解决实验中出现的问题，并对实验过程的结果进行预测。另外，对应的知识点如不同干燥的特点、粉碎的作用、筛子的分级等知识点也同样得到巩固和加强。教师在此阶段需要先将原料采购并准备好可能需要用到的仪器药品，并对学生所选择的预处理方案及处理结果进行评价。

1.2 总黄酮的提取工艺

由于大部分黄酮类物质易溶于水、乙醇、乙醚等溶剂，可以用一定浓度的乙醇进行提取，所以红肉蜜柚皮总黄酮的提取，实际上就是将柚皮粉末置于一定浓度的乙醇中进行提取。提取过程可以用热浸取、也可以用超声波、纤维素酶等辅助手段。

热浸取实际上就是将柚皮粉末加入到一定温度和浓度的乙醇中进行提取，在热浸取过程中必须考虑提取各因素如提取温度、提取时间、乙醇用量、乙醇浓度等对总黄酮提取率的影响，以便得出最佳的提取工艺条件[3]。

超声波辅助提取是利用超声波的空化作用而产生的强大剪切力来破坏细胞膜，增大了溶剂进入提取物细胞的渗透性，使传质过程得以加强，使细胞更容易释放出内含物[4]；另外超声波对提取液的震荡作用，更有利于成分的扩散、溶出和释放，能极大地缩短时间，提高有效成分的提取率和原料利用率。

纤维素酶辅助提取法是利用纤维素酶能催化使植物组织细胞壁疏松、破裂，提高传质系数[5]，是一种具有生产能耗低，提取率高，环境污染小等优点，在生物活性物质的提取方面一种优良的提取方法。

学生通过对这三种工艺的文献调研，选择一种合适的工艺来作为自己小组的实验设计，为了防止学生都倾向于其中的某一种，老师此时可以进行适当地干预，使得利用三种工艺提取的组数接近，这样能更有利于不同种工艺之间的对比，才能使学生更好的发现工艺的优缺点。

此实验三种工艺中涉及的知识点较多，包括黄酮的性质、黄酮的提取机理、超声波的作用特点、酶的最合适条件等，学生通过这一提取工艺的操作，提高对应实验操作能力的同时，不同组的学生也可思考上述不同种工艺中，提取的总黄酮量为什么不同，各种辅助手段的作用机理又是为什么，到底影响在哪里；而在同一小组的学生也可以讨论在工艺条件中为什么采用不同温度和不同的乙醇浓度及体积来进行提取，整个提取过程中乙醇的作用是什么, 影响整个提取过程的主要因素有哪些，这样就可以利用所学过的理论知识来解决工艺过程中所遇到的问题，增强他们探索性和好奇心以及综合分析和解决问题的能力。

1.3 总黄酮的含量的测定

黄酮类物质在碱性条件下可以与亚硝酸钠、硝酸铝等溶液反应产生有色物质，可以比色测定，所以一般以芦丁作为标准样品来做对比。这一实验过程，需要以芦丁为标准，作出总黄酮的标准曲线，再根据标准曲线依次计算出所提取的总黄酮的量，再计算提取率。

此实验可增加学生对紫外分光光度计的使用过程的理解，虽然过程较为简单，但要求学生在操作过程中需要细心，特别是提取液在浓缩、转移及测试过程中所稀释倍数及在标准曲线中所得到值之间的对应关系等。含量测定的准确需要各个步骤之间的密切联系，这就需要加强学生组内的团队协作关系，学会与小组内的人沟通，增强集体观念和团队精神，为今后工作岗位上同事关系的处理，奠定一定的基础。此过程中，教师需要加强对紫外分光光度计的使用管理，需要严格要求学生按照实验仪器的操作规范，特别是波长的扫描、最高波长的选择等。

1.4 总黄酮的提取工艺优化

在整个设计性实验的最后，需要学生对整个设计性实验的各工艺条件进行优化，可采用正交设计、均匀分析或是利用响应面分析等结果分析方法，对实验中各工艺条件进行进一步的分析优化，以便得到最佳的提取工艺。此过程需要的数理统计知识较深，老师可以从侧面加强干预，使学生了解有更便捷的数理方法会让实验次数变得容易、明了。这样学生面对更加简单、少次的工艺条件，能使学生增加对工艺优化的信心，激发他们的兴趣，使学生能在较短时间内获得最佳工艺，使他们变得很有成就感，变得更加积极、主动。

2 开设综合设计性实验的意义与思考

综合设计性实验是以基础理论知识为依托，由学生自行设计，将多种实验技能有机结合起来并相互渗透的创新型实验，其能够将学生所学的理论知识巧妙贯穿起来，并全面训练学生实验技能的复合性实验[6]。

这类实验的设计和实施要考虑实验室的设备条件和学生的理论基础，使学生能在现有条件下实现多种解决实际问题的思路和方法，实验过程更加考虑学生的独立性和团队合作性，打破了传统的演示和验证性实验的教学模式，调动了学生的学习兴趣，有利于培养综合应用型人才。

综合设计性实验的开设意义重大，主要有以下几个方面。

1）它可以调动学生的积极性，打破传统的实验教学模式，加强理论知识与实践联系，提高了学生的实验技能和知识应用能力。综合设计性实验的开设使学生将学过的各部分基础知识联系起来，并通过实验设计使知识融会贯通。柚皮原料的预处理中，涉及到的干燥、粉碎、筛分等基本操作，均是本实验课程的基础知识，学生通过实际的操作过程将枯燥的理论知识盘活，增强了学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力。

2）通过文献查阅、资料分析、方案设计、结果分析等，能增强学生独立分析和实验设计的能力。在实验过程中不再是传统地针对某一部分知识的验证，而是赋于学生独立的思维和才智，充分发挥学生的个性，调动学生的积极性和主动性，提高学生动手能力和创新能力，有利于学生综合素质的提高。

3）学生从查阅文献开始，到实验的结束，都充分地调动了学生的积极性，激发了学生创新的动力，帮助学生积极思考探索过程中出现的问题，实现知识的重组与整合，提高学生整体素质和综合能力，发扬学生团队合作精神，取长补短，养成良好的互相配合、相互合作的精神。

3 结语

综合设计性实验颠覆了传统的以教师为主体的演示性、验证性实验，体现了学生在实验教学中的主体性。综合设计性实验不仅提高了学生的文献阅读能力、操作能力，而且激发了学生的好奇心，调动了学生参与实验的主动性和积极性，也只有在充分调动了学生的积极性，才能提高食品工艺实验的教学效果，才能更有利于学生创新性思维的发挥，才能有利于应用型人才的培养。

[1] 褚维元，叶文峰，褚玉芳.改革食品工艺实验教学注重学生创新能力培养[J].遵义师范学院学报，2006，8（5）：65-66.

[2] 王战勇，张晶，韩秋菊，等.综合性设计性实验在生物化学实验教学中的实施与效果[J].化工高等教育，2011，122（6）：42-44.

[3] 陈文娟，陈建福.漳州血柚皮总黄酮的提取工艺研究[J].北京联合大学学报（自然科学版），2012，26（4）：40-45.

[4] 陈文娟，陈建福.漳州血柚皮总黄酮超声波辅助提取工艺研究[J].常熟理工学院学报（自然科学版），2012，26（4）：57-63.

[5] 陈文娟，陈建福.纤维素酶提取漳州血柚皮总黄酮的工艺研究[J].北京工商大学学报（自然科学版），2012，30（5）：60-65.

[6] 邓红梅，周天，王春，等.开设综合性、设计性实验教学探讨[J].实验科学与技术，2012，10（4）：148-151.

Practice and Consideration on Comprehensive Design Experiment of Food Technology

CHEN Wen-juan1，CHEN Jian-fu2

（1.Zhangzhou city university , Department of Biological and environmental Engineering，Fujian Zhangzhou 363000 （2.Zhangzhou institute of technology, Department of Food and Biology Engineering，Fujian Zhangzhou 363000）

Comprehensive and designing experimental teaching was an important channel for educating students` all round capabilities and innovation ability. Based on actual conditions, a comprehensive design experiment on total flavonoids extraction from Blood Pummelo Peel was proposed. The practical results showed that the experiment not only could enhance comprehensive experimental skills of the students, but also could help student s comprehending relevant knowledge. At the same time it could cultivates the students’ ability in operation，analysis and solution to problems and improve the students comprehensive qualities and team working consciousness.

Food Technology experiment；Comprehensive Design；Practice

G718.5

A

1673-1417（2013）01-0066-04

2012－12－05

漳州城市职业学院教学研究改革课题“食品工艺课程教学的改革与实践”

陈文娟（1984－），女，福建漳州人，助教，硕士，从事食品科学与工程的教学及科研工作。

（责任编辑：季 平）