“食品無損檢測技術”課程教學方法的探討

歐陽琴，陳全勝，趙杰文

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江 212013）

“食品無損檢測技術”課程教學方法的探討

歐陽琴，陳全勝，趙杰文

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江 212013）

“食品無損檢測技術”課程是食品專業的專業課之一。隨著科學技術的日新月異，食品無損檢測技術發展十分迅速，在食品品質安全檢測中的應用越來越廣泛。為了使學生更好地了解和掌握食品無損檢測技術的關鍵技術，提高學生對課程的興趣及學習效率，從“食品無損檢測技術”課程的教學內容、教學方法等方面進行了探討。

無損檢測；教學方法；教學內容

食品無損檢測技術是在不破壞檢測對象的情況下，利用多種技術手段和數據處理方法，對食品的品質進行快速檢測和評判，具有客觀、快速、無損傷等優勢，是延長產業鏈、增加農產品附加值的重要技術手段。食品無損檢測技術是當前科學研究的熱點，在食品的加工原料、生產過程及最終產品品質評判中得到越來越廣泛的應用。

江蘇大學在國內最早開展食品品質無損檢測研究，并始終處于該領域的前沿。近年來，著力開展食品、農產品品質無損檢測前沿新技術和新裝備研究。江蘇大學的“食品無損檢測技術”課程最早在研究生課程中開設，為了使本科生更早、更好地了解食品無損檢測技術，近年來在本科生課程中增加了“食品無損檢測技術”專業選修課程。很多高校的食品類專業也逐步開設“食品無損檢測技術”課程［1］，為今后有志于從事食品生產監控、質量檢測等崗位，以及選擇食品無損檢測技術研究方向的學生提供幫助。該課程主要講述一些食品無損檢測技術的基本方法、原理、應用情況等。食品無損檢測技術是給檢測對象輸入光、聲、電等信息，由于不同的光、聲、電、力學特性，就有一系列相應響應信號，響應信號中含有大量檢測對象內外品質的信息，結合數據分析實現對食品品種的綜合評判。食品無損檢測技術主要有近紅外光譜技術、計算機圖像處理技術、電子鼻技術、電子舌技術，還有近年來研究較熱的光譜成像技術、生物傳感器技術等?！笆称窡o損檢測技術”課程教學內容、教學方法的改革與創新，對學生更好地了解和掌握食品無損檢測技術的關鍵技術，提高學生對課程的興趣及學習效率，都有著重要意思。

1 “食品無損檢測技術”課程教學內容的探討

1.1 食品無損檢測傳統技術

“食品無損檢測技術”課程教學內容主要涉及力學特性檢測技術、電學特性檢測技術、光學特性檢測技術、計算機圖像處理檢測技術等［2］。力學特性的檢測技術是利用食品的力學特性（如振動頻率、振動的吸收、硬度、彈性等特性） 進行檢測的方法。例如，通過敲擊雞蛋獲取聲頻信號，判斷雞蛋是否屬于裂紋蛋［3］。電學特性檢測技術是利用食品的組織、成分、結構、狀態等和它們的電特性有著密切的關系，并據此對食品進行分類、分級。例如，雞蛋的生物電現象是這一生命單元在不同時期生命活動的表現。研究表明，種蛋的生物電與其受精與否、雞胚雌雄性別以及蛋品新鮮度之間的存在較大的相關性，可以成為鑒別和剔除無精蛋、弱精蛋和死胚蛋的一種技術和方法［2］。光學特性檢測技術是利用紫外、可見、紅外等光線和物體的相互作用而產生的透射、反射和吸收等現象進行檢測的方法。例如，利用紫外光作激發光源照射食品表面獲得熒光輻射，根據熒光的強度可以判別食品中附著的微生物代謝物（主要是霉菌）；利用近紅外光譜技術可以預測食品的內部組分含量或對其等級進行評判等［4］。計算機圖像處理檢測技術主要通過圖像采集裝置獲取待檢測食品的圖像，通過計算機結合圖像處理算法自動獲取食品顏色、形狀、紋理、外觀缺陷等參數，實現食品品質的快速檢測與評判［5］。高光譜圖像技術結合了光譜和圖像技術的優勢，可實現對食品內外品質的同時快速檢測，在檢測精度具有明顯的優勢［6］。1.2 食品無損檢測新技術

近年來，食品快速檢測技術發展迅速，如生物傳感器技術、表面增強拉曼光譜技術等，還有食品智能評價中一些新的理論（如多傳感器信息融合），引起了研究者的廣泛關注。生物傳感器技術是一種對生物物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的技術［7］，用于食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析，特別適合用于食品中致病菌、殘留農藥、抗生素和生物毒素等食品安全問題的評價與分析。表面增強拉曼散射技術是指在特殊制備的一些金屬良導體表面、溶膠，或者其他一些納米增強劑中，在激發區域內，由于樣品表面或近表面的電磁場的增強或化學增強導致吸附分子的拉曼散射信號比普通拉曼散射信號大大增強，從而提高檢測的靈敏度，在食品安全問題的檢測中越來越受關注［8］。在授課過程中，可以將這些新的理論知識引入到課程中，這一部分內容可以安排4個學時左右，并且課件內容要根據最新研究進展進行更新。這樣，學生在了解傳統食品無損檢測技術的基礎上，可以進一步了解食品無損檢測技術的發展動向，對學生開拓思維、就業和繼續深造，都有著至關重要的作用。

2 “食品無損檢測技術”課程教學方法的探討

2.1 授課過程教學方法

“食品無損檢測技術”課程內容涉及到電學、信息學、數學、計算機科學等多學科內容，是一門多學科交叉、內容豐富的課程。因此，授課教師要清楚地知道各項技術的原理、系統構成，以及如何從數字信息中得到一系列的食品屬性特征。在授課過程中，教師要做到將復雜的技術原理用簡單的例子、特別是與生活密切相關的例子來進行說明。這樣學生更能理解該項技術的原理，并對之產生深刻的印象。同時，在引入一門技術的時候，可以讓大家想想，生活中有沒有這樣的儀器。例如，在介紹電子鼻的技術的時候，可以讓大家想想，生活中有沒有“電子鼻”，引起大家的思考。其實，測酒駕用的酒精測試儀，就是一個簡單的電子鼻，它實際上是由酒精氣體傳感器（相當于隨酒精氣體濃度變化的變阻器）與一個定值電阻及一個電壓表或電流表組成，酒精氣體傳感器的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，如果駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大，那么測試儀的電壓表示數越大。通過介紹酒精測試儀的工作原理之后，學生就能更加清楚地了解電子鼻的工作原理。這就是啟發式教育與案例教學法相結合的模式。

江蘇大學食品、農產品品質無損檢測研究團隊開發了一系列食品、農產品品質無損檢測裝備及快速檢測儀器（如小型、中型水果分級機，軟膠囊分選機，禽蛋裂紋在線分選裝備，禽蛋重量分級裝備，禽蛋大小頭自動排列裝備，以及便攜式的電子鼻系統、近紅外光譜儀等）。將這些裝備和儀器的運行和檢測過程拍成視頻，在授課過程中結合課堂教學內容，播放這些視頻并給學生演示，不僅能引起學生對課堂的興趣，又能提高學生的學習效率。也可以建設“食品無損檢測技術”課程網站，把拍攝的視頻及最近研究成果上傳到網站，供大家學習參考。在該網站中，設置一個論壇區，教師跟學生可以參與到相關問題探討、交流。課程網站的建設，一方面促進了資源共享，另一方面促進了大家的學習與交流。

2.2 實驗課的教學方法

通過課堂教學后，學生會對課程教學的基本內容有些了解。此外，還必須通過實驗課程來強化和加深學生對教學內容的認識和了解，使學生親自操作實驗設備，了解設備的操作規程和使用方法，并且能夠初步掌握一些如何利用無損檢測技術實現對食品品質的評判。該門課程總共設置了30個學時，其中26個學時為教師授課、4個學時為實驗課。在實驗課程中，可以安排學生實際操作無損檢測類儀器（如近紅外光譜儀、電子鼻系統、圖像采集系統等），并采用已建立好的模型，實時預測待測物的組分含量或組成性質。例如，以近紅外預測蘋果糖度這一實驗為例，讓大家明白“無損傷”的概念；可以將預先建立好的蘋果糖度近紅外光譜預測系統的預測結果跟同學現場用糖度計測得的蘋果糖度進行對比。一方面可以讓大家學會如何操作“無損”（現代食品無損檢測技術）與“有損”（傳統參考方法）實驗；另一方面，更是讓大家明白食品無損檢測技術的優勢。實驗使學生能有更加感性的認識，引起大家對“食品無損檢測技術”課程的興趣，對于今后從事食品無損檢測方向工作以及讀研的學生，有更好的促進作用。

通過課堂教學結合實驗課程，使學生能夠基本掌握食品無損檢測的基本方法。如果學生畢業后將來有機會從事無損檢測這方面的工作，如關于某一種特定的無損檢測方法，那么學生就可以通過查閱相關的技術資料把這種無損檢測技術的基本原理和應用很快地掌握，再認真學習檢測設備使用說明就可以很快地掌握這種無損檢測技術。通過學習“食品無損檢測技術”課程，學生基本能夠掌握這些技術，對于學生今后從事該領域的工作以及繼續深造有很大的幫助［9］。

3 結語

探討了“食品無損檢測技術”課程教學內容及教學方法，在教學內容上要將一些新技術理論引入到課堂中，豐富課堂教學內容，引發學生學習的熱情，并且使學生更好的掌握該技術的國際前沿動態。在教學方法上要采用啟發式教育與案例教學法相結合的模式，并盡可能引入跟生活密切相關的例子，引起學生上課的興趣。此外，通過實驗課程使學生能有更加感性的認識。通過“食品無損檢測技術”課程的學習，對于今后從事食品無損檢測方向工作以及讀研的學生，有更好的促進作用。

［1］趙武奇，高貴田，張清安，等.PBL教學法在農產品無損檢測技術教學改革中的應用 ［J］.農產品加工（下），2015（10）：86-88.

［2］陳斌，黃星奕.食品與農產品品質無損檢測新技術 ［M］.北京：化學工業出版社，2004：57-89.

［3］Sun Li，Bi Xiakun，Lin Hao，et al.On-line detection of eggshell crack based on acoustic resonance analysis［J］. Journal of Food Engineering，2013，116（1）：240-245.

［4］成芳，樊玉霞，廖宜濤.應用近紅外漫反射光譜對豬肉肉糜進行定性定量檢測研究 ［J］.光譜學與光譜分析，2012（2）：354-359.

［5］黃星奕，錢媚，徐富斌.基于機器視覺和近紅外光譜技術的杏干品質無損檢測 ［J］.農業工程學報，2012（7）：260-265.

［6］Huang Lin，Zhao Jiewen，Chen Quansheng，et al.Rapid detection of total viable count（TVC） in pork meat by hyperspectral imaging［J］.Food Research International，2013，54（1）：821-828.

［7］蔣雪松，許林云，盧利群，等.生物傳感器在食品污染物檢測中的應用研究進展 ［J］.食品科學，2013，34（23）：357-362.

［8］藺磊，吳瑞梅，劉木華，等.噻菌靈農藥的表面增強拉曼光譜分析 ［J］.光譜學與光譜分析，2015（2）：404-408.

［9］江濤.無損檢測技術課程教學研究與討論 ［J］.人力資源管理，2011（9）：151-152.◇

Exploration on the Course of Food Non-destructive Detection Technology

OU Yangqin，CHEN Quansheng，ZHAO Jiewen
（School of Food and Biological Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China）

The course of Food Non-destructive Detection Technology is a specialty course for the undergraduate students who study in the quality and safety of food.With the development of science and technology，non-destructive detection technology of food progress very fast.The technology has been widely used in the analysis of food quality and safety.To enable students better understand and master the key technology of Food Non-destructive Detection Technology，and improve the interest in the curriculum and learning efficiency of students，the course content and teaching methods for the course of Food Non-destructive Detection Technology is discussed in this work.

Non-destructive detection technology；course content；teaching methods

TS201.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.028

2015-11-19

江蘇大學高級人才啟動基金項目（15JDG064）。

歐陽琴（1987— ），女，博士，講師，研究方向為食品無損檢測技術。