朱文学，白喜婷，向进乐，刘丽莉，康怀彬，任广跃

摘要：加强《食品物性学》实践环节的教学，对培养学生的创新意识与实践能力具有十分重要的意义。本课程组经过多年的探索和实践，构建了以“结合课题—物性实验—专题讲座、专题讨论—课题方案设计”为主线的一体化实践教学体系。运行结果表明，学生的专业素质得到了提高，知识结构更为全面，极大地提高了学生的动手和科研思维能力，培养了学生自主学习和解决实际问题的能力。

关键词：《食品物性学》；实践教学体系；构建与运行

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）40-0200-03

《食品物性学》是以食品及其原料为研究对象，研究其物理性质的一门科学。研究的主要内容有食品和食品原料的力学、光学、热学、电学特性等。由于食品及其原材料本身的多样性和复杂性，《食品物性学》涵盖了比物理学更广泛的研究内容和更复杂的知识体系，使学生学习起来难度很大。为了提高学生的学习质量和学习兴趣，更好地掌握食品物性学方面的知识，构建一套切实可行的实践教学体系，使学生可以把抽象与具体、理论与实践很好地结合起来，这对于培养学生的创新意识与实践能力起到了不可或缺的作用。

一、实践教学体系的构成

《食品物性学》课程组经过多年的探索和实践，形成了“结合课题—物性实验—专题讲座、专题讨论—课题方案设计”为主线的一体化实践教学体系。通过运行，极大地提高了学生动手和科研思维的能力，培养了学生自主学习和解决实际问题的能力。

（一）基础实验[1]

《食品物性学》中，力学部分是十分重要的内容，主要包括食品在力的作用下产生变形、振动、流动、破裂等规律。由于食品力学特性与食品加工关系密切，在食品加工与品质检测中经常用到质地学等内容，为了使学生更好地掌握食品力学特性方面的知识，了解食品质地测量仪器——质构仪的结构、原理及操作基本，进一步理解固态和半固态食品力学性质的测定原理，并加强与感官品质间建立联系的能力。笔者利用反向挤出法比较不同类型酸奶的稠度及黏附性；通过弯曲试验比较不同类型饼干的硬度与脆性；利用插入法测试果冻的凝胶强度；利用火腿肠进行蠕变和应力松弛实验进行TPA分析。这就是开设的实验——食品质构测定与分析。

实验二——液体黏度的测定。为了了解旋转粘度计的原理、结构和测试方法，加深理解黏性对食品口感的影响，笔者通过测定牛奶和两种酸奶的黏度进行了比较。

为了进一步了解食品颜色的测定方法和原理，加深理解颜色的表示方法及其意义，笔者开设了实验三——食品颜色的测定，利用比较测色计测定啤酒的颜色，利用色彩色差计测定西红柿的颜色值。

在《食品物性学》中，食品力学是发展最早的一项研究。食品力学的中心是食品流变学，食品流变学的基础是流体力学和黏弹性理论，尤其是动黏弹性的测定是食品流变性质研究的一个重要内容。笔者通过测定酸奶的动粘弹性指标储存弹性率Gˊ和损失弹性率G〞，测定4%大豆蛋白溶液在加热过程中被δ-葡萄糖酸内酯凝固过程中的储存弹性率Gˊ和损失弹性率G〞，用来了解流变仪的基本构造、测定原理、应用范围和基本操作方法。

粉质仪是小麦粉品质检测的专用仪器。通过测定面粉的流变学特性，进而判断小麦粉的面筋特性和烘焙品质。笔者将小麦用试验磨粉机碾磨出的面粉（出粉率为60%）在电子式粉质仪中加水揉和，随着面团的形成、衰变，其稠度随揉和时间不断发生变化，电子测力和记录装置自动记录面团揉和过程中阻力相对于时间的变化规律，从记录的揉和性能粉质曲线自动计算出小麦粉的吸水量及面团的形成时间、稳定时间、弱化度等评价指标，综合评价小麦的物理特性，从而进一步了解粉质仪的基本结构、工作原理和操作过程，掌握利用面粉在调粉过程中力学性质的变化来判断其品质的方法。

以上实验项目的开设进一步加深了学生对理论知识的理解，增强了其动手能力，为课题设计奠定了坚实的基础。

（二）专题讲座和专题讨论

1.专题讲座——质构分析（TPA）模式在食品研究中的应用。食品的质构学特性是《食品物性学》中很重要的一部分内容。目前，食品质构的测定所用的主要仪器是质构仪。为了使学生在课题设计中能够很好地运用质构仪，也通过质构仪模拟人口腔的咀嚼运动，对食品的组织和结构特性有所了解，解释食品在贮藏、加工、食用过程中所发生的物理变化，从而改善食品的质地及感官评价，为实际生产高品质和功能性好的食品提供理论依据[2]，课程讲授过程中穿插一次专题讲座“质构分析（TPA）模式在食品研究中的应用”[3]。讲座中介绍质构仪的测试模式和原理，以面制品为例，重点讲解质构参数和样品的外形尺寸、压缩探头与样品尺寸、压缩的程度、变形速率、压缩次数、两次压缩间的停留时间以及试验重复次数[4]等试验条件与测试结果的关系，并详细分析了TPA质地特征曲线的含义。

2.专题讨论——差示扫描量热法（DSC）在食品领域研究中的应用。食品的加工、贮藏和流通往往都需要进行加热、冷却或冷冻等与食品热物性有关的处理，因此，研究食品的热物性也是食品工程研究的重要领域。另外，食品热物性也與食品的分子结构、化合状态有密切关系。目前，在许多量热技术中，差示扫描量热技术应用得最为广泛，它是样品和参照物同时在升温或降温，并且保持两者温度相等的条件下，测定流入或流出样品和参照物的热量差与温度关系的一种技术。

为了使学生很好地掌握这项技术，并能在食品研究中得到应用，在课程讲授过程中组织学生进行一次“差示扫描量热法（DSC）在食品领域研究中的应用”专题讨论。用玉米淀粉、绿豆淀粉和豌豆淀粉进行比较，用差示量热扫描仪对糊化过程进行测定，比较它们焓变值的大小，同时对三种淀粉的分子结构进行研究，观察三种淀粉颗粒结晶度的大小，从而得出淀粉的糊化熔点不仅与直链淀粉含量有关，而且与分子结构密切相关。

DSC不仅能够用在淀粉的研究中，在蛋白质的研究中应用的也很广泛。食品中的蛋白质超过一定温度范围就会引起蛋白质构象的变化，而蛋白质的结构往往对食品的营养、风味、口感有很大影响。通过DSC能够检测出在蛋白质变性过程中其热焓的变化，从而研究以蛋白质为主要成分的食品受温度影响的情况。endprint

（三）课题设计

课程结束后，结合课题阅读相关文献，利用学过的食品物性学知识，写出课题的设计方案，包括试验材料与方法、仪器设备名称等。通过试验，写出一篇科研论文。

二、开放式实践性教学环境的建立

近年来，学院已投入大量经费，建设了《食品物性学》实验室，同时也建立了食品感官评定实验室、校内学生课外实践基地、校外实践教学基地三位一体的实践教学条件，如图1。

《食品物性学》实验室面积300 m2，购置了高精分析仪器、设备，如多功能食品成分分析仪、食品质构仪、差示扫描仪、色差计等。实验室对研究生全面开放，学生可根据课题和试验内容的需要，自主设计实验方案，在专业教师的指导下，进行食品物性内容的测定和分析。食品感官评定实验室面积160 m2，按照食品感官评定的要求装修设计，可同时容纳20名学生独立进行实验。学生可在实验室进行《食品物性学》课程的实验，同时可以开展不同研究课题中的有关食品物性的测定和分析。

学院有国家级食品加工与安全实验教学示范中心，设有400m2的食品加工与检测实训基地，学生可在实训基地内从事实践训练及创新活动；学院还设有食品物性分析测试中心，对研究生和本科生全面开放，学生可自主进行课外实践活动。

建立了河南双汇集团、三全股份公司、思念食品股份公司等10个校外实践教学基地，学生可以自主到不同的企业实习，了解企业的生产设备、工艺和经营管理，加强学生对工业化生产过程的认识，实现理论与实践相结合的目的。

三、运行效果

（一）专业素质提高，知识结构更全面

在食品科学与工程专业的本科课程教学中，涉及物理学的课程很少。普通物理学是物理学最基本的原理，力学基础也是力学最基本的原理，学生学过这些基本原理知识后就进入机械与装备等应用知识的学习，其他课程很少涉及物理学。在研究生阶段《食品物性学》课程的教学内容起到了从基础理论到应用实践的桥梁作用，将物理学基本原理与物理知识的实际应用两个体系连接在一起。另一方面，目前全国绝大多数高校培养的食品科学与工程专业本科生的知识结构体系明显偏向化学和生物学。《食品物性学》的开设弥补了空缺，使学生的专业素养显著提高，知识结构也更加全面。

（二）实验基本技能增强，创新能力提高

实践教学采用“结合课题—物性实验—专题讨论—课题方案设计”为主线的一体化教学模式。理论讲解与代表性食品物性学实验穿插进行，进一步加深了学生对食品物性学基本理论知识的理解，提高了学生的动手能力；专题讨论提高了学生从掌握理论物理学知识到应用物性学知识的能力。学生结合自己课题的研究主题，查阅相关资料，整理自己课题所需的食品物性学材料，进一步理清研究思路，设计食品的加工及物性分析方法，选择所需仪器设备，为课题的试验研究做好前期准备工作。“4层次”的实践教学方法的实施，增强了学生实验的基本技能，培养了学生利用所学基本原理解决实际问题的能力，促进了研究生科技创新能力和专业综合素质的全面提高。

（三）人才培养效果显著，学生继续深造和就业广受欢迎

本校在食品科学与工程专业研究生课程体系中开设《食品物性学》是全国相关课程中建设较早的一批，在食品行业有较大影響，人才培养效果显著，不仅继续深造的研究生广受导师好评，而且就业的研究生也广受社会欢迎。

参考文献：

[1]栾广忠.《食品物性学》实验指导书[M].咸阳：西北农林科技大学，2009.

[2]屠康，姜松，朱文学.食品物性学[M].南京：东南大学出版社，2006.

[3]孙彩玲，田纪春，张永祥.TPA质构分析模式在食品研究中的应用[J].实验科学与技术，2007，（2）：1-4.

[4]王海鸥，姜松.质构分析（TPA）及测试条件对面包品质的影响[J].粮油食品科技，2004，（3）：1-4.endprint