食品添加剂实验教学改革与实践

⊙ 文｜黄建蓉 王志江 陆志玮 吴小勇＊ 广东药科大学食品科学学院

食品添加剂是现代食品工业的重要组成部分，食品添加剂课程是食品类专业的专业课，通过学习食品添加剂课程，学生能掌握食品添加剂的分类和性质、使用规范以及使用方法，激发专业认同感，培养良好的职业道德素养以及创新实践能力。食品添加剂是一门应用性和实践性很强的课程，教学内容包括理论和实验两大部分。目前，大多数食品添加剂教材只有理论教学部分，有的学校使用自编实验指导书开展实验教学，而有的学校则没有开展实验教学。从实验指导书的内容来看，大多的实验项目都比较简单，多为验证性实验，与生产生活中的实际问题结合较少，学生按部就班地完成实验，积极性和主动性没有得到激发，创新能力和科学思维的培养欠缺。为此，食品添加剂课程在实验教学的过程中，除了开展验证性实验外，还应开设一些综合性、设计性实验，帮助学生在理解食品添加剂基本理化特性的基础上，将课程内容与实际生产生活相联系，在实际的食品加工中正确使用食品添加剂。本文主要对食品添加剂实验教学进行了改革与实践，从食品添加剂实验教学目标、教学内容及课堂实施等方面分别进行阐述，为食品添加剂实验教学提供参考，为提高食品添加剂实验教学效果、保证实验教学质量提供思路。

一、分析教学目标

通过食品添加剂实验教学，要求学生掌握实验原理、方法及操作技能的有关知识，理解与实验相关的专业知识，涉及的专业课程包括食品化学、食品微生物学、食品理化分析、食品工艺学、食品物性学、食品感官科学等。

通过食品添加剂实验教学，让学生了解食品添加剂在食品工业中的应用及发展，深入地思考学科知识交叉产生的研究课题，以严谨的科学态度研究和解决深层次的科学问题，从而培养学生食品安全社会责任意识、食品专业认同感和良好的职业素养，树立为振兴我国现代食品工业而奋斗的目标。

通过食品添加剂实验教学，让学生掌握科学的思维方法，具有收集、整理、分析、综合信息和研究问题的能力，独立思考能力、团队合作能力和其他综合能力，把食品添加剂和其它课程进行交融、渗透与联系的能力，举一反三和触类旁通的能力，为后续课程的学习和将来从事专业工作奠定基础。

二、优化教学内容

食品添加剂可用于改善食品品质和色、香、味，以及满足防腐和加工工艺需要，不同类型食品添加剂的理化特性和在食品中的使用效果，可通过一些化学实验或食品工艺实验来体现，采用相应的理化分析方法、感官分析方法和微生物检测方法，通过理化指标、感官指标或微生物指标进行评价，其中理化分析和感官分析是最常用的。下面以食品增稠剂实验为例，阐述优化实验教学内容的思路。

食品增稠剂理论课的教学内容主要包括增稠剂的分类和特性、影响增稠剂使用效果的因素、增稠剂在不同种类食品中的作用和使用注意事项。增稠剂种类繁多，品种不同、用量不同、食品体系酸碱度不同以及食品加工过程中的温度变化、剪切力的作用等，都会对增稠剂的黏度和凝胶效果产生影响。此部分内容较为抽象，是本章节学习的难点和重点，为此开设了与本章节理论教学内容相配合的综合性实验——食品增稠剂的特性及其在食品中的应用。实验项目分为增稠剂黏度/凝胶的影响因素、增稠剂在果冻制作中的应用、增稠剂在分子球化技术中的应用三个部分，采用感官分析法和理化分析法对实验现象和实验结果进行观察分析。通过本实验达到以下教学目的：第一，让学生直观地理解增稠剂流变学性质的影响因素以及增稠剂形成凝胶的条件；第二，了解果冻生产工艺，学会采取合适的配方和加工工艺，尽量避免或减少加工中的不良影响，以便获得质地优良的果冻凝胶；第三，采用分子球化技术制作食品，感受日常烹饪的科技化。

下面对三类实验项目进行详细介绍：

选用卡拉胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠进行实验，观察增稠剂的外观、溶解性、水溶胶在升温和降温过程中黏度的变化、溶胶的透明性、是否能形成凝胶以及凝胶的硬度、弹性、脆性等。对于透明性、溶解性，采用感官分析中的数值标度法记录并分析实验结果。黏度大小的评价除了采用标度法，还可以采用粘度计进行测量。和感官分析的数值标度法相比，采用黏度计测量不同因素影响下增稠剂黏度大小的差异更为客观和具体化。

对于凝胶，除了通过手和口腔的触觉感知其硬度、弹性和脆性，用定量描述和质地剖面分析法记录和分析实验结果外，还可以利用质构仪测试凝胶的强度。其中，采用凝胶测试专用方法可获得凝胶的强度、硬度、破裂强度、破裂距离（反映样品的延展性）等数值，采用质地剖面分析（TPA）法可获得硬度、脆性、弹性、内聚性、黏性、咀嚼性和回复性等数值。通过质构仪得到的结果比感官分析结果更为细致，并且与感官分析结果具有一定相关性。感官分析法实用性强、检测速度快、结果可靠，特别是在嗜好性分析方面具有理化等其他检验方法无法替代的优势。而仪器分析法可以使评价结果更科学、客观，在食品添加剂实验中采用感官检验与仪器测试相结合的方法正成为发展趋势。

该实验项目要求学生设计实验的内容，学生在查阅相关文献资料的基础上，自主确定果冻制作中卡拉胶和魔芋粉的配比和添加量，以及糖、酸的添加量，从而制作出自己喜好的果冻口感。增稠剂的黏度和凝胶性受环境pH影响很大，特别是在高温情况下，有些增稠剂对酸敏感，会有明显降解，导致黏度大大下降甚至失去胶凝性。本实验成败的关键在于配料中酸味剂的添加时机，不应在配料初始阶段添加，而应该尽可能在加工后段、灌装前添加。果冻成品制作出来后，除了采用感官分析中的简单描述法对制作的产品品质进行评价外，还开展小组间互评，采用感官分析中的排序法，对不同小组间的产品按喜欢程度进行排序，并通过统计分析得出不同小组产品的差异性。

分子料理是一个新兴的美食概念，分子球化是分子料理的代表性技法之一，分为正向球化技术和反向球化技术，其本质是海藻酸钠在钙离子的作用下形成海藻酸钙凝胶。该实验项目要求学生制作出“荷包蛋”，作为设计性实验，要求学生在课前分小组拟定实验方案，列出各配料的用量及实验操作步骤，并按方案在课堂上实施。实验完成后，主要通过感官分析中的简单描述法和评分法，对各小组“荷包蛋”的外观、滋味、气味、组织状态等进行评价。

三、实施教学过程

教师提前在学习通平台上发布实验指导书及学习指引，验证性实验应说明实验原理、方法以及实验步骤；设计性、综合性实验只给出实验要达到的目标，由学生自行设计具体的实验方法和过程，指导书中应给出实验室所能提供的条件和仪器设备，以供学生选择；综合性实验还可列出一些参考文献和资料，要求学生查阅。学生提前了解实验内容及要求，熟悉实验项目的相关知识点和操作步骤，提前了解实验中用到的仪器设备的使用方法，如有相关问题可提前与教师进行沟通。特别是拟定设计性和综合性实验方案时，课前预习情况关乎实验能否顺利实施，学生应做好预习并完成预习报告。

在教学过程中，贯彻以学生为中心的理念，注重从验证式教学模式向探究式教学模式过渡，由灌输式教学法向诱导式教学法转变，从学生被动地接受知识到诱导学生自主学习，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。教师可采用PLB（Problem-based learning，基于问题的学习）教学法，将学习与问题挂钩，通过回答问题，激发和启迪学生的思维，鼓励学生对学习内容和过程的反思。对于验证性实验，实验操作开始前，教师通过随机提问和抽查的方式了解学生对实验内容的熟悉程度。对于设计性、综合性实验，小组内成员根据预习情况展开进一步讨论，确认实验方案并实施。实验过程中要防止出现“一人全包，他人围观”的现象，做到合理分工、相互协作，若出现问题要通过同学之间的讨论和教师引导及时解决。

学生做完实验后书写完成实验报告。验证性实验报告应包含实验目的、原理、操作步骤和实验获得的数据、分析和结论；设计性、综合性实验报告应包含实验目的、原理、实验方案设计、实验测试数据、结果分析和结论。教师要认真批阅学生的实验报告，对存在的问题进行及时讲评。教师可以利用学习通平台的讨论区，让学生在课后对实验过程中出现的问题及改进意见等展开深入的讨论和交流。

食品添加剂课程的成绩由理论和实验两部分的成绩构成，实验报告完成情况是实验成绩评定的重要依据之一，同时教师也必须参考学生在实验现场的操作情况，以便了解学生真实的实验水平。实验成绩应采用过程性评价，体现在课堂表现和课外表现，课堂表现包括学生在课堂上参与讨论情况、帮助同伴解决问题情况以及实验室设备使用和卫生情况等，课外表现包括预习情况、查阅资料能力、项目探究能力等。课堂表现主要通过教师观察和小组成员互评进行评定，课外表现主要通过学习通平台的学情数据进行评定。

四、教学反思

在食品添加剂课程教学中，实验教学与理论教学是两个具有同等重要地位的教学环节，其中实验教学更是教学工作的重要组成部分，是培养学生创新能力、实践能力不可缺少的重要方面。针对食品添加剂课程的特点，教师要转变教学理念、改进教学模式、优化实验内容和成绩评定方式，不断提高食品添加剂实验教学的质量，培养学生的科学素养和创新能力。