“營養強化及營養標簽制作”綜合性實驗的設計與實施

白 晨，司曉晶，崔琳琳，韓 梅，馮華峰，黃

（上海商學院 食品系，上海 200235）

改革開放后，隨著經濟的快速發展，我國人口特別是城市人口中慢性非傳染性疾病發病率急速升高，60 歲以上居民，一種及以上慢性疾病患病率達到76.3%，其中城市人口達到79.6%[1]。慢性非傳染性疾病具有病程長、不能自愈、不易徹底治愈等特點，是影響國家經濟社會發展的重大公共衛生問題。2017 年1 月國務院辦公廳關于印發中國防治慢性病中長期規劃（2017—2025 年） 的通知，希望通過各方共同努力有效控制慢性病，到2025 年，30～70 歲人群心腦血管等慢性疾病導致的過早死亡率較2015 年降低20%，有效控制慢性病疾病負擔[2]。《2018 全球衛生統計報告》顯示，2016 年全球71.93%的死亡源于慢性疾病[3]。導致慢性疾病發病的主要原因是由于經濟快速發展導致的居民生活、飲食習慣的巨大改變，包括長期的不良生活、飲食習慣、環境因素及精神壓力等，其中飲食營養不均衡是重要原因之一[4-5]。為降低慢性非傳染性疾病的發病率，發達國家在經濟發展的同時在居民飲食習慣、營養教育方面均有較大財政投入。日本在提高國民營養改善意識的營養教育工作的同時，由日本厚生省制定了和發布《成人病對策》來提高日本國民對慢性非傳染性疾病的早期預防、早發現意識[6-7]。以美國、色列、巴西、澳大利亞等國家先后頒布了食品營養標簽強制標識法案幫助居民在購買食品時能夠較清楚地了解到食品的營養成分構成[8]，以達到平衡膳食、預防慢性非傳染性疾病發生的目的。經過多年的發展，越來越多的國家政府認識到食品營養標簽的重要性，根據《世界貿易組織貿易技術壁壘協議》 統計，2001—2012 年食品標簽通報情況中特殊食品中過敏原、有機食品、轉基因食品、保健品和營養標簽分別占總食品標簽比例的0.6%，2.9%，3.8%，1.5%，14.1%，共計占比22.7%，其中營養標簽的比例最大[9]。我國衛生部于1999 年開始營養標簽相關的調研工作，2008 年5 月1 日實施《食品營養標簽管理規范》，2011 年10 月12 日將原有規范上升為《預包裝食品營養標簽通則》 （GB 28050—2011）。2013 年1 月1 日起，我國進入強制執行食品營養標簽標識國家行列，這一標準的實施將在引導國內消費者正確消費和提升我國食品工業整體水平上產生重要意義[10]。

“食品營養學”是國家教育部教學指導委員會頒布的我國食品科學與工程、食品質量與安全等食品科學類本科專業的共同專業必修課程，在食品科學人才培養中具有極其重要的地位。其知識體系主要包括營養素的種類及功能等營養學基礎理論及食品營養強化、社區營養等應用技術兩大部分。食品營養學常規實驗項目包括食品營養成分分析、強化食品的設計制作、膳食調查、食譜編制等內容，占總學時的20%～30%，在常規教學中，各實驗項目獨立完成。在此次教學改革中，該課程開設在大學本科三年級第二學期，學生已修完“生物化學”“食品化學”“食品工藝學”等前期專業課程，具有完成綜合性實驗的基本能力，為提高學生學習興趣及對知識的應用能力，并使課程內容與現階段社會對食品專業人才知識需求準確對接，將實踐教學設計為12 學時的大型綜合實驗。以近年來食品企業及消費者共同關注的熱點問題——營養標簽為載體，將營養強化食品加工內容與營養標簽制作組成的綜合實驗，旨在改變現有獨立實驗較為枯燥，缺乏對學生知識的綜合運用能力養成的弊端。選取學業成績高、中、低平均分布的15 名學生（3 組） 分別完成實驗，優化實驗流程的同時對實驗產生的效果和學生的體會進行了綜合評價。

1 材料與方法

1.1 儀器

DT208 型和KT60 型蛋白質分析儀、Fiber-E 膳食纖維分析系統、ST310 型脂肪測定儀、MJ22 型快速水份測定儀、MS105DU 型電子天平、BGZ-30 型烘箱、SX2-4-10GJ 型馬弗爐、KMS-151E KEEZO 型磁力攪拌器、HH-6 型恒溫水浴鍋、坩堝、干燥皿、研缽、濾紙、干燥器、pH 計、脫脂棉等。

1.2 試劑

福斯賽諾凱氏定氮法催化劑（3.5 g K2SO4和Cu-SO4·4H2O），硼酸溶液（2%），氫氧化鈉，混合指示試劑（0.1%甲基紅乙溶液，0.5%溴甲酚綠混合），無水乙醚，鹽酸標準滴定溶液（0.05 mol/L），硫酸鉀，五水硫酸銅，無水乙醇，重絡酸鉀，2 - （N - 嗎啉代）乙烷磺酸，三羥基氨基甲烷，乙酸，溴甲酚綠，石油醚，丙酮（實驗試劑均為分析純）；熱穩定α -淀粉酶，蛋白酶，淀粉葡萄糖苷酶，酸洗硅藻土。

1.3 實驗工作的前期組織

綜合實驗啟動安排在“食品營養學”課程授課學期，在開課的第4～5 周。教師要在了解學生基本學情后布置實驗工作，實驗小組由4 名學生自由組合產生，教師根據學生的學業成績可進行適當調整。要求實驗小組共同討論確定產品名稱，撰寫實驗方案，并確定小組負責人及實驗工作分工。前期準備工作在第8～12 教學周完成，要求學生閱讀包含《預包裝食品營養標簽通則》 《食品營養強化劑使用標準》 （GB 14880—2012） 及5 篇以上相關參考文獻，了解我國居民營養素缺乏情況及市場食品營養標簽的標識情況，撰寫實驗方案，產品設計中必須包含一種營養強化劑的添加內容。前期準備工作結束后學生提交詳細的操作性實驗方案及調研報告，內容包括：①《預包裝食品營養標簽通則》實施的意義調研報告；②食品的設計理由及制作方案；③食品成分的測定方法及操作步驟；④實驗數據的處理及食品營養標簽的制作步驟；⑤參考文獻。教師結合實驗室的實際條件，學生基本能力，對實驗方案的可行性進行評估。學生對實驗方案進行優化修改后經教師批準后進入實驗實施階段，實驗一般安排教學周后4 周，要求理論知識講授基本結束。

1.4 實施步驟

實驗實施安排在第13～16 教學周，考慮到實驗內容的連續性，要求學生自主選擇3 個教學工作日完成，必要時可利用周末時間。

1.4.1 產品設計與制作

產品設計要求學生在課余時間討論完成，產品制作時間為0.5 個教學工作日，學生按前期確定的實驗方案完成材料購置，按工藝流程完成食品的制作。制作后的產品用于食品營養成分的測定。

1.4.2 食品營養成分的測定

該實驗要求學生在制作營養標簽時必須包含《預包裝食品營養標簽通則》中要求強制標示內容。學生通過實驗必須獲得食品樣本的營養成分含量包括蛋白質、脂肪、碳水化合物，能量通過供能營養素含量計算獲得，鈉含量通過食品配方通過食物成分表查表計算獲得。同時，對于在營養標簽中涉及標示其他營養成分、營養聲稱和營養成分功能聲稱等的實驗小組，必須按法規要求給出實驗數據。

（1） 蛋白質、脂肪、水分、灰分及膳食纖維含量的測定。食品中蛋白質的測定采用GB 5009.5—2010（凱氏定氮法）[11]，脂肪的測定采用GB 5009.6—2003（索氏抽提法）[12]，灰分測定采用GB 5009.4—2010 方法[13]，膳食纖維GB/T 5009.88—2008（按酶重量法）[14]，水分測定采用快速水分測定儀測定。

（2） 食品中碳水化合物的含量計算。食品中碳水化合物含量采用計算法。

（3） 食品中能量的計算。

（4） 食品中鈉及其他營養素的含量。采用查找法《中國食品成分表》中查樣品配方中各成分中鈉的含量，計算100 g 成品中鈉的含量。其他營養素含量計算方法同鈉含量。

（5） 實驗數據表格。設計基礎實驗數據表格，要求學生在實驗結束后記錄實驗數據并按營養標簽要求完成數據修約表。

數據修約表見表1。

表1 數據修約表

1.4.3 食品營養標簽的制作

（1） NRV 值計算。

營養素NRV 參見《中國食品標簽營養素參考值》。

（2） 營養標簽的制作。

營養標簽標準規格見表2。

表2 營養標簽標準規格

（3） 營養聲稱。實驗要求學生在產品設計中進行1 種營養素的強化，并根據《通則》按要求對實驗樣品標識“聲稱”內容。

2 結果與分析

食品樣本的設計采取學生自主選擇教師審核的原則，由于食品樣本的設計與制作不是綜合設計實驗的重點，建議根據實驗室條件，選擇易于實施的食品樣本，如焙烤、飲料等食品。在產品設計中，重點關注學生對運用食品強化食品章節知識的運用，對其強化劑的選擇理由、添加工藝合理性進行審核。對強化計量是否達到食品營養標簽中符合“聲稱”的含有量給予提示。對于食品營養標簽中涉及的反式脂肪酸標示內容，由于國標測定方法較為復雜，耗時較長在此次實驗中不推薦測量，結合食品營養學中反式脂肪酸對人體不良作用的章節內容，提醒學生選擇不含反式脂肪酸的食品原料。食品中鈉含量選擇計算方法，進一步深化學生對《食品成分表》的運用能力。

食品營養成分的測定方法選擇國標方法，學生可根據食品分析、儀器分析等前期課程實驗手冊自行完成測定，測定前必須制定詳細的實驗方案，經指導教師審核。

綜合實驗的前期工作非常重要，教師在審核學生實驗預案時必須嚴格把關，要求學生在前期準備階段認真學習《預包裝食品營養標簽通則》，食品營養強化劑使用標準及營養成分測定國家標準，課時條件允許情況下可以安排0.5～1.0 個課時的食品營養標簽理論學習。要求學生以書面論文形式總結學習收獲，認真了解我國預包裝食品營養標簽的各項要求。建議實驗小組在實驗準備階段要收集與本小組設計樣本類似食品，實際了解食品營養標簽的內容。由于實驗設計學時為3 個教學工作日，樣本制作實驗要求連續完成，食品營養成分測定項目較多，實驗小組學生要對檢測項目進行分工協作，以減少實驗時間。為更好地把握學生實驗情況，教師要求學生提供較為詳細的原始實驗數據、實驗數據表格及數據修約表格，并在實驗報告中對實驗結果進行討論。教師可針對實驗中的難點，如NRV 及“聲稱”部分，設計相關思考題要求學生實驗后完成。

3 結語

“食品營養學”是我國食品科學相關專業的共同核心課程，課程一般安排在三年級第二學期。作為高年級專業課，以綜合性大實驗的形式安排到教學活動中，在非關鍵實驗內容上給予學生一定的自主性，可以提升學生興趣，提高學生對專業知識的綜合運用能力。作為學生實驗，其知識性、趣味性、實驗結果的再現性、實驗時間的可行性都是非常重要的。實驗選擇15 名3 小組（按學業成績高、中、低分組） 的學生進行了嘗試性實施，總結了實驗進行中教師關鍵教學點，在實驗結束后以問卷形式對學生在實驗中存在的問題及完成情況進行調查，總結分析問題，對實驗整體設計進行改進。通過對實驗實施過程的仔細觀察及對實驗后學生體會的綜合考查發現：①實驗設計進度合理。高年級本科學生對實驗所用儀器在前期課程中均已使用過，實驗操作經過前期復習和準備可以有條不紊地在設定時間內完成實驗工作；②實驗的前期準備對實驗完成情況影響較大，教師必須對學生實驗方案進行細致審查，與學生做充分的交流討論；③為保證實驗時間節點，食品成分測定步驟中的蛋白質測定、脂肪測定、膳食纖維測定需要在小組內分工完成，實驗小組在實驗前要有明確的分工計劃表，營養成分的檢測中膳食纖維的測定耗時較長，建議學生要提前完成樣品制備和試劑準備工作；④實驗內容充實、緊湊，較一般課程實驗更能激發學生對食品營養學前沿應用技能的學習興趣，學生能夠積極主動地完成課前預習及對實驗結果的分析討論。學生十分認同綜合實驗項目代替固定實驗項目的教學改革內容。

通過實驗，學生能夠將食品法規、食品成分分析及食品營養學知識綜合運用，利于學生綜合能力的提升。