地方應用型高校食品科學與工程專業本科畢業論文實驗的探索與實踐
——以食用菌多糖的結構修飾及抗氧化活性為例

陳義勇

（常熟理工學院 生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500）

培養高素質人才是新時代高校的首要任務，作為高校培養人才重要的教育教學環節的畢業論文對培養具備創新精神和實踐能力的高素質人才至關重要[1-2]。本科畢業論文能夠有效檢驗學生獨立分析和解決實際問題能力，是培養學生綜合運用所學專業知識的抓手之一[3]。畢業論文的質量關乎學生學業能力的評定和高校教育質量的評價[3]。近年來，大學本科畢業論文質量呈下滑態勢，究其原因主要是大學招生規模擴大和就業壓力[4]。為了提升高校人才培養質量，本科畢業論文質量的提升顯得尤為重要。食品科學與工程專業是食品、化學和工程學科交叉的工科專業，以食品產業發展需求為導向，培養具有高度的社會責任感，良好的科學、文化素養，具有扎實的食品科學與工程基礎知識、基本理論和基本技能，以及創新意識和工程實踐能力，以維護社會公眾的健康與福祉、在食品科學與工程及相關領域從事食品產品開發、生產技術管理、安全監控、食品貿易與流通等工作的高素質應用型人才為目標。所以，作為學科范圍廣、應用性強的工科專業，畢業論文工作的扎實開展對人才培養質量具有重要的意義。

常熟理工學院作為一所地方應用型高校，一直以來致力于培養具備工程實踐能力的應用型人才，近年來，生物與食品工程學院“農產品加工與生物大分子”學科方向一致致力于天然活性多糖的研究，設立“食用菌多糖的結構修飾及抗氧化活性”作為食品科學與工程專業學生畢業論文課題，在畢業論文教學過程中探索與實踐了畢業論文整個實施過程，學生獲得了較好的研究成果，畢業論文指導工作效果明顯。

1 論文實施過程

1.1 論文選題

依據食品科學與工程專業培養方案，在大四下學期，即第8學期開展本科畢業論文工作，這個期間是畢業生面臨考研復試、公務員考試及就業等事關學生未來發展的關鍵時期，所以“農產品加工與生物大分子”學科方向指導教師提早啟動畢業論文工作，近年來畢業論文啟動都是在大三上學期期末，這樣便于學生盡早有充足的時間來完成畢業論文的選題、查閱文獻、可行性實驗方案設計。科學合理、針對性的選題關乎畢業論文質量[5]。指導教師根據所承擔的科研項目結合學生科研興趣，設立“食用菌多糖的結構修飾及抗氧化活性”為畢業論文課題，下設2個子課題論文。

食用菌是指能夠食用的大型真菌，即人們常說的食用蘑菇[6]。“農產品加工與生物大分子”學科方向主要圍繞常見的食用菌比如杏鮑菇、松樹蕈等原料，對其主要活性成分多糖進行研究。對多糖結構進行化學修飾后的衍生物具有多樣活性[7]。學生查閱文獻發現杏鮑菇多糖的修飾主要集中在硫酸化、磷酸化和乙酰化[8-10]，杏鮑菇多糖的羧甲基化修飾工藝的研究還未見報道。松樹蕈（Tricholoma matsutake）又名松口蘑、松茸等，學生查閱文獻發現松樹蕈多糖修飾的研究還未見報道。因此，以食用菌杏鮑菇和松樹蕈為代表，探討杏鮑菇多糖的羧甲基化修飾工藝及松樹蕈多糖的乙酰化修飾工藝，在此基礎上探討修飾前后多糖抗氧化活性的變化，旨在為羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖的產業化應用奠定基礎。

1.2 論文開題

指導教師通過指導學生論文選題、明確論文要求后，指導教師讓學生及時了解所做課題的前期準備工作、論文目標及該課題研究的目的和意義，在指導教師指導下通過學校圖書館查閱關于食用菌多糖及其修飾方法等文獻，經過梳理、分析文獻，對目前杏鮑菇多糖、松樹蕈多糖及多糖修飾方法研究現狀有了充分的了解，指導教師要求學生對多糖的羧甲基化修飾及乙酰化修飾及抗氧化活性研究進行合理的實驗方案設計，學生與指導教師充分討論實驗設計方案、確定實驗設計方案，在此基礎上安排實驗進程，然后填寫課題任務書與開題報告，經指導教師認可簽字后，參加開題答辯，答辯后根據答辯委員會提出的問題完善修改實驗設計方案。

1.3 實驗準備

該階段學生在指導教師的指導和培訓下，認真學習多糖的修飾技術、抗氧化活性研究等方面的理論和實驗技能，學會使用實驗過程中使用的儀器（分光光度計、紅外光譜儀等）的操作方法和注意事項等，同時根據實驗方案，及時購買實驗過程中需要的耗材、試劑等材料，確保實驗過程的順利進行。

1.4 實驗研究

在實驗準備的基礎上，開始進入畢業論文的核心環節——實驗研究階段。“農產品加工與生物大分子”學科方向平臺實驗室規定每天早上8:00至晚上21:00對學生開放，學生可以根據實驗安排預約儀器和安排實驗。在實驗研究實施階段，學生根據指導教師的要求，做到實驗態度科學嚴謹，嚴格執行實驗方案，實事求是記錄實驗過程、實驗結果及設備運行情況，同時指導教師要求學生在實驗過程中一定要規范操作實驗儀器，確保實驗室安全。同時，指導教師每兩周召集學生匯報實驗結果、進度及問題情況，及時分析和處理學生實驗結果和問題，確保預期實驗設計研究內容及目標的順利完成。

1.4.1 杏鮑菇多糖及松樹蕈多糖的制備

在查閱文獻、分析文獻的基礎上，學生較好地掌握了多糖的提取及純化方法，很順利地獲得了純化多糖，杏鮑菇和松樹蕈經過洗滌、干燥、粉碎等環節后，按料液比1∶30（g∶mL）的比例加入蒸餾水，80℃條件下水浴浸提4 h，然后將提取液離心（轉速4 500 r/min，時間10 min）后取上清液。在上清液濃縮階段，學生在指導教師的指導下很快學會了使用旋轉蒸發儀的操作方法，然后學生開始對多糖提取液進行濃縮，上清液減壓濃縮后采用Sevage法除蛋白，加入乙醇4℃下醇沉24 h后離心取沉淀，沉淀經過冷凍干燥得到杏鮑菇多糖和松樹蕈多糖，多糖的制備很順利，學生在這個過程中通過查閱文獻很好地掌握了杏鮑菇多糖及松樹蕈多糖的提取和純化方法。

1.4.2 杏鮑菇多糖羧甲基化修飾及松樹蕈多糖乙酰化修飾工藝優化

該部分研究內容學生以前沒有涉及過，指導教師要求學生查閱多糖羧甲基化修飾及乙酰化修飾等方面的參考文獻，通過分析理解文獻，學生了解了多糖的羧甲基化和乙酰化制備過程，確定杏鮑菇多糖羧甲基化工藝優化的指標為羧甲基化取代度，學生在預實驗的基礎上發現影響杏鮑菇多糖羧甲基化修飾的因素主要有NaOH用量、氯乙酸用量、反應時間、反應溫度。在松樹蕈多糖乙酰化的制備工藝優化方案的設計上，確定松樹蕈多糖乙酰化的制備工藝優化的指標為乙酰化取代度，學生在預實驗的基礎上發現料液比、反應時間及反應溫度對乙酰化取代度的影響明顯。響應面法（Response surface methodology）是最優工藝參數優化確定的一種常見方法[11]。學生在教師的指導下，決定杏鮑菇多糖羧甲基化修飾工藝及松樹蕈多糖乙酰化修飾工藝的優化擬采用響應面法，在單因素試驗的基礎上，采用響應面法優化獲得了杏鮑菇多糖羧甲基化修飾工藝：NaOH用量2.98 g，氯乙酸用量2.51 g，反應時間4 h，反應溫度60℃；松樹蕈多糖乙酰化最佳工藝為料液比1∶34.07（g∶mL），反應時間2.8 h，反應溫度42.42℃，最后驗證了工藝的可靠性。響應面優化方案涉及的實驗次數較多，需要分析較多的數據，學生在大量的實驗過程中學會了響應面優化軟件、數據分析及結果可靠性分析，對多糖的乙酰化修飾及羧甲基化修飾技術有了很好的掌握，學生收獲也很大。

1.4.3 羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖的結構表征

紅外光譜對多糖的初步結構進行表征報道很多，方法相對成熟，所以決定采用紅外光譜對羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖結構進行初步表征，并與未修飾多糖的紅外光譜圖進行對比。實驗前指導教師向學生系統講授紅外光譜儀操作及如何分析紅外光譜圖譜，經過指導教師的指導下，學生對紅外光譜儀的操作步驟、注意事項及譜圖分析等知識掌握較好，羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖的結構表征實驗過程較為順利。

1.4.4 羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖的抗氧化活性

天然產物特別是多糖的抗氧化活性研究報道的文獻很多，學生分析文獻后很快就能確定羧甲基化杏鮑菇多糖和乙酰化松樹蕈多糖抗氧化活性研究方法，即探討多糖修飾前后對常見的自由基（羥基自由基、超氧陰離子自由基及DPPH自由基）的清除作用來進一步研究羧甲基化修飾技乙酰化修飾對多糖抗氧化活性的影響，抗氧化活性的研究關鍵是需要學生要掌握分光光度計的原理及操作方法，因此需要指導教師指導學生如何使用分光光度計及分析處理數據。課題研究結果表明，經過羧甲基修飾后的杏鮑菇多糖對羥基自由基和超氧陰離子自由基的清除能力增強，對DPPH自由基清除能力有所減弱；與未修飾松樹蕈多糖相比，乙酰化松樹蕈多糖對羥基自由基和DPPH自由基的清除能力減弱，但對超氧陰離子自由基清除能力有較大的增強。

1.5 論文撰寫

本科生通過撰寫科研論文可以提高寫作水平、養成嚴謹的文風[12]。學生基于上述實驗方案完成全部實驗后開始撰寫論文，指導教師針對初稿中論文的邏輯性、結果分析、語言、格式等方面進行審閱后提出修改意見，學生根據修改意見反復修改直至定稿，然后生物與食品工程學院組織同行評閱教師對定稿論文進行審閱評價提出審閱意見，指導教師要求學生再次修改后審閱，提出審閱意見同意答辯，最終學生畢業論文答辯順利通過。

2 結語

常熟理工學院生物與食品工程學院“農產品加工與生物大分子”學科方向選擇“食用菌多糖的結構修飾及抗氧化活性”課題對食品科學與工程專業畢業生進行畢業論文的訓練，從論文選題、開題、實驗準備、實驗研究、論文撰寫等環節進行了畢業論文的實踐和探索，學生查閱及分析文獻、實驗合計及技能、數據分析、論文撰寫能力得到極大的提高，學生很好地掌握了食品化學、分析化學等不同交叉學科的理論知識，實驗技能、科研素養得到了極大的提升，學生的溝通及團隊合作意識進一步增強，學生能夠獨立完成畢業論文并順利通過論文答辯，該課題論文獲得常熟理工學院優秀畢業論文一等獎1項、二等獎1項，并在國內核心期刊發表[13-14]，充分說明畢業論文題目選題適中，充分考慮立題的新穎性，為開發羧甲基化杏鮑菇多糖及乙酰化松樹蕈多糖產品奠定了基礎，具有較高的應用實踐價值。