程麗 劉祺 宋永

摘 ? ?要：“功能性食品”實驗課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型的高素質(zhì)人才。文章對“功能性食品”實驗教學(xué)改革進行了探索和實踐。采用基于問題的教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)手段，開展學(xué)生自主產(chǎn)品研發(fā)實驗項目，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力和創(chuàng)新意識，還能讓學(xué)生深入到科學(xué)研究中，為培養(yǎng)綜合型人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“功能性食品”;實驗教學(xué);PBL;翻轉(zhuǎn)課堂;自主研發(fā)性實驗

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2022）07-0091-02

隨著全球消費者健康意識的日益增強，健康和保健成為快速消費品（Fast Moving Consumer Goods，F(xiàn)MCG）

的核心領(lǐng)域。功能性食品因其特定生理功能以滿足人們健康需求且對人體無毒副作用，成為大眾所青睞的新興產(chǎn)品[1]。然而，推出新型功能性食品需要廣泛的科學(xué)研究和開發(fā)活動，亟需相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人才。因此，全國各高校食品科學(xué)與工程專業(yè)相繼開設(shè)了“功能性食品”課程，旨在為功能性食品產(chǎn)業(yè)輸送大量具有研發(fā)能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，以滿足社會需要。

一、“功能性食品”實驗教學(xué)現(xiàn)狀

“功能性食品”是黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院面向食品科學(xué)與工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課，課程涉及營養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)和管理學(xué)等領(lǐng)域，是食品科學(xué)與預(yù)防醫(yī)學(xué)相互融合而成的一門應(yīng)用性較強的綜合性課程[2]?！肮δ苄允称贰闭n程不僅要求學(xué)生掌握扎實的理論知識、熟練的實驗操作能力，還要緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿。實驗教學(xué)正是學(xué)生應(yīng)用其理論知識，熟練其操作技能，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的陣地，也是實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的主要途徑[3]。但是一方面由于實驗課時較少且內(nèi)容跟不上當(dāng)下快速發(fā)展的科技水平，另一方面由于學(xué)生重理論輕實踐，實驗課只會按部就班完成固定項目，過于依賴教師，缺乏獨立思考和創(chuàng)新意識等問題，使得實驗教學(xué)很難達到預(yù)期效果。

二、功能性食品自主開發(fā)產(chǎn)品實驗的設(shè)計與實施

實驗教學(xué)是實施創(chuàng)新教育的重要手段，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有重要的作用，教學(xué)過程中，嘗試從單純的固定驗證性實驗向設(shè)計性、探索性實驗教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力[4]。為改變“功能性食品”實驗教學(xué)現(xiàn)狀，教師將原有的驗證性實驗向設(shè)計性、探索性實驗轉(zhuǎn)變——開展自主產(chǎn)品研發(fā)性實驗。從查閱資料到功效成分制備、功效評定、產(chǎn)品定型、結(jié)果分析都由學(xué)生獨立完成，教師只發(fā)揮指導(dǎo)作用。下面以大豆蛋白肽抗氧化功能飲料的研發(fā)為例，介紹具體的實施措施。

（一）實驗前準(zhǔn)備

1.實驗原料選擇與方向的確定。學(xué)生自由組合，5～6

人為1個小組，合作開展實驗。通過查找資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)從大豆、乳清和魚等多種食物蛋白中提取的生物活性肽產(chǎn)品已在多個國家上市，且多肽具有抗氧化性、免疫調(diào)節(jié)、輔助降血壓、輔助降血糖、降膽固醇、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗癌、抗炎等生理功效[5]。大豆是黑龍江特產(chǎn)，學(xué)生在“食品加工工藝學(xué)實驗”中學(xué)習(xí)過大豆分離蛋白的制備，所以選擇大豆分離蛋白作為制備植物活性肽的原料。在眾多的生理功效中，學(xué)生選擇了他們感興趣的抗氧化性作為研究內(nèi)容，進行大豆蛋白肽抗氧化性功能飲料的研發(fā)實驗。

2.功效成分的制備、分離和純化。通過文獻檢索，學(xué)生了解到常用的多肽制備方法中有化學(xué)降解法、酶解法、微生物發(fā)酵法，綜合考慮各種方法的優(yōu)缺點，學(xué)生決定采用酶解法制備大豆蛋白肽，并且查找了多種可以用于蛋白水解的酶。分離與純化部分則根據(jù)理論課學(xué)過的“蛋白質(zhì)分離純化方法”，擬采用凝膠過濾層析進行分離與純化。

3.功效成分功能評價。關(guān)于大豆蛋白肽抗氧化功能的評價，學(xué)生根據(jù)理論課所學(xué)將此內(nèi)容分為兩部分：一部分為體外抗氧化研究;另一部分為體內(nèi)抗氧化研究。體外抗氧化研究，學(xué)生根據(jù)文獻及人體自由基產(chǎn)生情況選擇超氧陰離子、羥基自由基、DPPH清除能力和總還原能力作為大豆蛋白肽體外抗氧化能力驗證實驗;體內(nèi)抗氧化實驗，學(xué)生根據(jù)“國食藥監(jiān)保化[2012]107號文件，《抗氧化功能評價方法——試驗項目、試驗原則及結(jié)果判定》”，制定了詳細的動物實驗方案。

4.產(chǎn)品制備及評價。在飲料設(shè)計上，由于大豆蛋白肽特有的苦味和臭味，必須進行調(diào)味，學(xué)生查找國家標(biāo)準(zhǔn)，包括大豆肽粉（GB/T 22492-2008）、食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)飲料（GB 7101-2015）、飲料通則（GB/T 10789-2015）、運動飲料（GB 15266-2009）、食品營養(yǎng)強化劑使用標(biāo)準(zhǔn)（GB

14880-2012）、食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)（GB 2760-2014）等，最終確定飲料的配方并進行了感官評價。傳統(tǒng)感官品評普遍采用加權(quán)平均法、總分法等數(shù)學(xué)方法，這些方法若不使用受過專業(yè)訓(xùn)練的感官評價員進行評價很難得到準(zhǔn)確結(jié)果，為克服傳統(tǒng)感官評價方法的缺陷，學(xué)生根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的模糊綜合評判理論，根據(jù)產(chǎn)品感官質(zhì)量品評的特點建立模糊綜合評價模型，對產(chǎn)品質(zhì)量定級進行有效評估。

（二）實驗開展

實驗開展過程中，賦予學(xué)生更多的自主權(quán)，團隊成員都有自己的分工，獨立工作的同時更講究團隊合作，尤其是長達30天的動物喂養(yǎng)實驗。在大豆蛋白肽的制備實驗中，酶的選擇需要考慮哪些因素，確定最佳酶解條件，是用正交實驗法還是響應(yīng)曲面法，學(xué)生都要經(jīng)過仔細探討后決定。在功效成分分離、純化實驗中，凝膠層析系統(tǒng)的搭建（包括凝膠的選擇、凝膠用量計算、凝膠溶漲、灌膠裝柱、系統(tǒng)平衡）、上樣、洗脫、樣品收集、檢測都由小組合作完成。在抗氧化功效評價實驗中，學(xué)生需要考慮樣品本身物理化學(xué)性質(zhì)（如水溶性、脂溶性、樣品本身顏色等）對檢測的影響，對檢測方法進行改進，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確;體內(nèi)抗氧化實驗中動物模型的建立、實驗動物操作、最終實驗結(jié)束各種指標(biāo)的測定不僅要求學(xué)生熟練進行實驗操作，更要求團隊成員之間的合作。飲料感官評價，需要進行問卷調(diào)查等工作，這需要學(xué)生具備良好的溝通能力。

（三）實驗結(jié)束

實驗結(jié)束后，學(xué)生還要學(xué)習(xí)使用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，如SPSS、R語言等對實驗數(shù)據(jù)進行處理，感官評價數(shù)據(jù)分析鼓勵學(xué)生使用matlab編程解決復(fù)雜的矩陣問題。

總之，通過一個完整的功能性食品自主研發(fā)實驗，學(xué)生不僅能夠掌握功能性食品研發(fā)的全過程，為將來從事保健品研發(fā)奠定基礎(chǔ)，更重要的是在這個過程中學(xué)生的研發(fā)能力、創(chuàng)造能力、團隊合作能力都得到了有效的鍛煉。

三、“功能性食品”實驗教學(xué)方法的改革探究

（一） PBL教學(xué)模式的應(yīng)用

1969年，美國Barrows教授首次引入了基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning，PBL）教學(xué)模式，廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域[6]。PBL教學(xué)模式采用了以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向，以項目為驅(qū)動的教學(xué)理念，能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和分析解決問題的能力，被實驗教學(xué)所采納。PBL教學(xué)模式核心環(huán)節(jié)是任務(wù)設(shè)計，教師在教學(xué)過程中，要求學(xué)生完成一個自己感興趣的功能性產(chǎn)品的研發(fā)，對于學(xué)生來說很有吸引力，想要完成這個項目會產(chǎn)生一系列的問題，比如，開發(fā)什么產(chǎn)品，如何進行功效成分提取、分離、純化，如何進行功效評價等。要解決這些問題，學(xué)生必須投入大量精力去研究，實驗過程中也會有很多創(chuàng)新的想法和嘗試，遇到問題也會主動想辦法去解決。在PBL教學(xué)模式中，學(xué)生組成若干小組，通過共同協(xié)作、提出解決問題的最佳方案，教師的角色僅作為一個引導(dǎo)者，在這個過程中，教師會提供給學(xué)生必要的幫助，培養(yǎng)了學(xué)生團隊協(xié)作、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新等能力。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式變得可行，但大部分應(yīng)用在理論教學(xué)中，在實驗教學(xué)中應(yīng)用較少[7]。在“功能性食品”實驗教學(xué)中嘗試使用翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，利用各種網(wǎng)絡(luò)平臺提高自己的學(xué)習(xí)能力。教師將各類實驗教學(xué)視頻、動物實驗操作視頻、大型儀器操作視頻、實驗安全注意事項等通過在線學(xué)習(xí)平臺共享，方便學(xué)生實驗的開展。比如，大型儀器的使用、動物實驗的開展，學(xué)生都要觀看視頻自學(xué)后，通過基礎(chǔ)實驗技能考試才能實施。

結(jié)合PBL教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，開展功能性食品自主研發(fā)產(chǎn)品實驗，取得了良好的教學(xué)效果。通過實驗，構(gòu)建了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)體系;激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、主動性;培養(yǎng)了學(xué)生的獨創(chuàng)性思維能力和實驗動手能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型的高素質(zhì)人才奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] ?NAZIR M， ARIF S， KHAN R S， et al. Opportuni-ties and Challenges for Functional and Medicinal Bever-ages： Current and Future Trends[J].Trends in Food Sci-ence & Technology，2019，88：513.

[2] ?夏恩琴，楊慧.基于創(chuàng)新性實踐能力培養(yǎng)的功能性食品學(xué)教改探索[J/OL].教育現(xiàn)代化，2019，6（40）：90

[2021-03-16]. https：//kns.cnki.net/kns8/defaultresult/index.

[3] ?趙頌寧，張燕，馬爽，等.“雙一流”和工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的功能性食品實驗教學(xué)改革研究與探討[J].食品與發(fā)酵科技，2019，55（2）：119.

[4] ?周艷華，李濤.“功能性食品”課程自主產(chǎn)品開發(fā)性實驗的教學(xué)設(shè)計與實施[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2015，424（1）：86.

[5] ?CHALAMAIAH M， ULUG S K， HONG H， et al.Regulatory requirements of Bioactive Peptides （proteinhydrolysates） from Food Proteins[J]. Journal of ?Func-tional Foods，2019，58：125.

[6] ?BARROWS H S， TAMLYN R M. Problem-basedLearning： an Approach to Medical Education[M].New York： Springer，1980：110

[7] ?李學(xué)鵬，王金廂，徐永霞，等.《食品化學(xué)》教學(xué)中“轉(zhuǎn)動課堂”教學(xué)模式的研究與實踐[J].食品與發(fā)酵科技，2017，53（3）：115.

編輯∕丁俊玲