地方应用型高校食品科学与工程专业本科毕业论文实验的探索与实践——以食用菌多糖的结构修饰及抗氧化活性为例

陈义勇

（常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500）

培养高素质人才是新时代高校的首要任务，作为高校培养人才重要的教育教学环节的毕业论文对培养具备创新精神和实践能力的高素质人才至关重要[1-2]。本科毕业论文能够有效检验学生独立分析和解决实际问题能力，是培养学生综合运用所学专业知识的抓手之一[3]。毕业论文的质量关乎学生学业能力的评定和高校教育质量的评价[3]。近年来，大学本科毕业论文质量呈下滑态势，究其原因主要是大学招生规模扩大和就业压力[4]。为了提升高校人才培养质量，本科毕业论文质量的提升显得尤为重要。食品科学与工程专业是食品、化学和工程学科交叉的工科专业，以食品产业发展需求为导向，培养具有高度的社会责任感，良好的科学、文化素养，具有扎实的食品科学与工程基础知识、基本理论和基本技能，以及创新意识和工程实践能力，以维护社会公众的健康与福祉、在食品科学与工程及相关领域从事食品产品开发、生产技术管理、安全监控、食品贸易与流通等工作的高素质应用型人才为目标。所以，作为学科范围广、应用性强的工科专业，毕业论文工作的扎实开展对人才培养质量具有重要的意义。

常熟理工学院作为一所地方应用型高校，一直以来致力于培养具备工程实践能力的应用型人才，近年来，生物与食品工程学院“农产品加工与生物大分子”学科方向一致致力于天然活性多糖的研究，设立“食用菌多糖的结构修饰及抗氧化活性”作为食品科学与工程专业学生毕业论文课题，在毕业论文教学过程中探索与实践了毕业论文整个实施过程，学生获得了较好的研究成果，毕业论文指导工作效果明显。

1 论文实施过程

1.1 论文选题

依据食品科学与工程专业培养方案，在大四下学期，即第8学期开展本科毕业论文工作，这个期间是毕业生面临考研复试、公务员考试及就业等事关学生未来发展的关键时期，所以“农产品加工与生物大分子”学科方向指导教师提早启动毕业论文工作，近年来毕业论文启动都是在大三上学期期末，这样便于学生尽早有充足的时间来完成毕业论文的选题、查阅文献、可行性实验方案设计。科学合理、针对性的选题关乎毕业论文质量[5]。指导教师根据所承担的科研项目结合学生科研兴趣，设立“食用菌多糖的结构修饰及抗氧化活性”为毕业论文课题，下设2个子课题论文。

食用菌是指能够食用的大型真菌，即人们常说的食用蘑菇[6]。“农产品加工与生物大分子”学科方向主要围绕常见的食用菌比如杏鲍菇、松树蕈等原料，对其主要活性成分多糖进行研究。对多糖结构进行化学修饰后的衍生物具有多样活性[7]。学生查阅文献发现杏鲍菇多糖的修饰主要集中在硫酸化、磷酸化和乙酰化[8-10]，杏鲍菇多糖的羧甲基化修饰工艺的研究还未见报道。松树蕈（Tricholoma matsutake）又名松口蘑、松茸等，学生查阅文献发现松树蕈多糖修饰的研究还未见报道。因此，以食用菌杏鲍菇和松树蕈为代表，探讨杏鲍菇多糖的羧甲基化修饰工艺及松树蕈多糖的乙酰化修饰工艺，在此基础上探讨修饰前后多糖抗氧化活性的变化，旨在为羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖的产业化应用奠定基础。

1.2 论文开题

指导教师通过指导学生论文选题、明确论文要求后，指导教师让学生及时了解所做课题的前期准备工作、论文目标及该课题研究的目的和意义，在指导教师指导下通过学校图书馆查阅关于食用菌多糖及其修饰方法等文献，经过梳理、分析文献，对目前杏鲍菇多糖、松树蕈多糖及多糖修饰方法研究现状有了充分的了解，指导教师要求学生对多糖的羧甲基化修饰及乙酰化修饰及抗氧化活性研究进行合理的实验方案设计，学生与指导教师充分讨论实验设计方案、确定实验设计方案，在此基础上安排实验进程，然后填写课题任务书与开题报告，经指导教师认可签字后，参加开题答辩，答辩后根据答辩委员会提出的问题完善修改实验设计方案。

1.3 实验准备

该阶段学生在指导教师的指导和培训下，认真学习多糖的修饰技术、抗氧化活性研究等方面的理论和实验技能，学会使用实验过程中使用的仪器（分光光度计、红外光谱仪等）的操作方法和注意事项等，同时根据实验方案，及时购买实验过程中需要的耗材、试剂等材料，确保实验过程的顺利进行。

1.4 实验研究

在实验准备的基础上，开始进入毕业论文的核心环节——实验研究阶段。“农产品加工与生物大分子”学科方向平台实验室规定每天早上8:00至晚上21:00对学生开放，学生可以根据实验安排预约仪器和安排实验。在实验研究实施阶段，学生根据指导教师的要求，做到实验态度科学严谨，严格执行实验方案，实事求是记录实验过程、实验结果及设备运行情况，同时指导教师要求学生在实验过程中一定要规范操作实验仪器，确保实验室安全。同时，指导教师每两周召集学生汇报实验结果、进度及问题情况，及时分析和处理学生实验结果和问题，确保预期实验设计研究内容及目标的顺利完成。

1.4.1 杏鲍菇多糖及松树蕈多糖的制备

在查阅文献、分析文献的基础上，学生较好地掌握了多糖的提取及纯化方法，很顺利地获得了纯化多糖，杏鲍菇和松树蕈经过洗涤、干燥、粉碎等环节后，按料液比1∶30（g∶mL）的比例加入蒸馏水，80℃条件下水浴浸提4 h，然后将提取液离心（转速4 500 r/min，时间10 min）后取上清液。在上清液浓缩阶段，学生在指导教师的指导下很快学会了使用旋转蒸发仪的操作方法，然后学生开始对多糖提取液进行浓缩，上清液减压浓缩后采用Sevage法除蛋白，加入乙醇4℃下醇沉24 h后离心取沉淀，沉淀经过冷冻干燥得到杏鲍菇多糖和松树蕈多糖，多糖的制备很顺利，学生在这个过程中通过查阅文献很好地掌握了杏鲍菇多糖及松树蕈多糖的提取和纯化方法。

1.4.2 杏鲍菇多糖羧甲基化修饰及松树蕈多糖乙酰化修饰工艺优化

该部分研究内容学生以前没有涉及过，指导教师要求学生查阅多糖羧甲基化修饰及乙酰化修饰等方面的参考文献，通过分析理解文献，学生了解了多糖的羧甲基化和乙酰化制备过程，确定杏鲍菇多糖羧甲基化工艺优化的指标为羧甲基化取代度，学生在预实验的基础上发现影响杏鲍菇多糖羧甲基化修饰的因素主要有NaOH用量、氯乙酸用量、反应时间、反应温度。在松树蕈多糖乙酰化的制备工艺优化方案的设计上，确定松树蕈多糖乙酰化的制备工艺优化的指标为乙酰化取代度，学生在预实验的基础上发现料液比、反应时间及反应温度对乙酰化取代度的影响明显。响应面法（Response surface methodology）是最优工艺参数优化确定的一种常见方法[11]。学生在教师的指导下，决定杏鲍菇多糖羧甲基化修饰工艺及松树蕈多糖乙酰化修饰工艺的优化拟采用响应面法，在单因素试验的基础上，采用响应面法优化获得了杏鲍菇多糖羧甲基化修饰工艺：NaOH用量2.98 g，氯乙酸用量2.51 g，反应时间4 h，反应温度60℃；松树蕈多糖乙酰化最佳工艺为料液比1∶34.07（g∶mL），反应时间2.8 h，反应温度42.42℃，最后验证了工艺的可靠性。响应面优化方案涉及的实验次数较多，需要分析较多的数据，学生在大量的实验过程中学会了响应面优化软件、数据分析及结果可靠性分析，对多糖的乙酰化修饰及羧甲基化修饰技术有了很好的掌握，学生收获也很大。

1.4.3 羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖的结构表征

红外光谱对多糖的初步结构进行表征报道很多，方法相对成熟，所以决定采用红外光谱对羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖结构进行初步表征，并与未修饰多糖的红外光谱图进行对比。实验前指导教师向学生系统讲授红外光谱仪操作及如何分析红外光谱图谱，经过指导教师的指导下，学生对红外光谱仪的操作步骤、注意事项及谱图分析等知识掌握较好，羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖的结构表征实验过程较为顺利。

1.4.4 羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖的抗氧化活性

天然产物特别是多糖的抗氧化活性研究报道的文献很多，学生分析文献后很快就能确定羧甲基化杏鲍菇多糖和乙酰化松树蕈多糖抗氧化活性研究方法，即探讨多糖修饰前后对常见的自由基（羟基自由基、超氧阴离子自由基及DPPH自由基）的清除作用来进一步研究羧甲基化修饰技乙酰化修饰对多糖抗氧化活性的影响，抗氧化活性的研究关键是需要学生要掌握分光光度计的原理及操作方法，因此需要指导教师指导学生如何使用分光光度计及分析处理数据。课题研究结果表明，经过羧甲基修饰后的杏鲍菇多糖对羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除能力增强，对DPPH自由基清除能力有所减弱；与未修饰松树蕈多糖相比，乙酰化松树蕈多糖对羟基自由基和DPPH自由基的清除能力减弱，但对超氧阴离子自由基清除能力有较大的增强。

1.5 论文撰写

本科生通过撰写科研论文可以提高写作水平、养成严谨的文风[12]。学生基于上述实验方案完成全部实验后开始撰写论文，指导教师针对初稿中论文的逻辑性、结果分析、语言、格式等方面进行审阅后提出修改意见，学生根据修改意见反复修改直至定稿，然后生物与食品工程学院组织同行评阅教师对定稿论文进行审阅评价提出审阅意见，指导教师要求学生再次修改后审阅，提出审阅意见同意答辩，最终学生毕业论文答辩顺利通过。

2 结语

常熟理工学院生物与食品工程学院“农产品加工与生物大分子”学科方向选择“食用菌多糖的结构修饰及抗氧化活性”课题对食品科学与工程专业毕业生进行毕业论文的训练，从论文选题、开题、实验准备、实验研究、论文撰写等环节进行了毕业论文的实践和探索，学生查阅及分析文献、实验合计及技能、数据分析、论文撰写能力得到极大的提高，学生很好地掌握了食品化学、分析化学等不同交叉学科的理论知识，实验技能、科研素养得到了极大的提升，学生的沟通及团队合作意识进一步增强，学生能够独立完成毕业论文并顺利通过论文答辩，该课题论文获得常熟理工学院优秀毕业论文一等奖1项、二等奖1项，并在国内核心期刊发表[13-14]，充分说明毕业论文题目选题适中，充分考虑立题的新颖性，为开发羧甲基化杏鲍菇多糖及乙酰化松树蕈多糖产品奠定了基础，具有较高的应用实践价值。