食品微生物学课程增加预测微生物学内容的思考

董庆利

（上海理工大学医疗器械与食品学院，中国 上海200093）

微生物学正进入第三个发展的黄金时代[1]。食品微生物学研究食品的原料、产品及其加工、贮存中有关微生物的种类、性状及其作用的科学；进而，在食品制造和保藏过程中充分利用有益微生物的作用，抑制有害微生物的生长繁殖，防止食品腐败变质和疾病的传播[2]。食品预测微生物学及其在定量风险评估中的应用近年来研究发展迅速，当前的食品微生物学本科和研究生教材涉及较少，有必要补充并将此内容增加到教学实践中。

近年来关于食品微生物教学改革探讨的文章较多，如何更好的以学科群平台为基础实施建设，注重学生掌握坚实、宽广的基础理论，突出教学内容的前沿性、启发性，是国内100多所有食品类本科专业教学工作者共同的任务。本文简述预测微生物学与风险评估的基本框架，分析增加教学内容的必要性和可行性，并对增加后的教学实践进行探讨，以期为食品微生物学的教学体系建设和培养优秀食品专业人才提供借鉴。

1 预测微生物学与风险评估基本框架

食品预测微生物学（Predictive Food Microbiology）最初由Roberts和Jarvis于1983年提出，现在已成为食品微生物领域最活跃的研究方向之一[3]。食品预测微生物学是一门在微生物学、数学、统计学和应用计算机科学基础上建立起来的新学科，它的研究方法是研究和设计一系列能描述和预测食品微生物在特定条件下生长和衰亡的模型[4]。微生物预测模型分为一级模型、二级模型和三级模型。其中，一级模型反应的是用于描述一定生长条件下微生物生长、失活与时间之间的函数关系；二级模型表达由一级模型得到的参数与环境因素之间的函数关系；三级模型主要是指建立在一级和二级模型基础上的计算机软件程序，用于预测相同或不同环境条件下同一种微生物的生长或失活情况。

微生物定量风险评估（QMRA）基于预测微生物生长或失活模型并结合剂量-效应模型可评估特定致病菌对人群健康 （发病率或爆发率）的定量影响，一般分为危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述四个步骤，是微生物风险分析体系的理论基础。所在课题组已完成的定量暴露评估研究包括冷却猪肉中气单胞菌、即食凉拌菜中单增李斯特菌和蒸煮米饭中蜡样芽胞杆菌，发表学术论文近百篇[5]。

2 增加教学内容的必要性和可行性

食品工业是我国国民经济的第一支柱产业，近年来食品工业的迅速发展对食品专业人才的结构和能力要求也逐渐提高。我国有食品类本科专业的院校近200所，主要包括农业、水产、轻工、商业、师范、工业、医学以及综合性大学[7]，包括食品科学与工程、食品质量与安全、生物工程等相关专业，目前食品类专业的系列课程是研究食品的组成、特性、营养、安全、加工工艺及加工贮藏运输过程所产生的化学变化、以及对人体的作用等的系列实用型科学，课程之间内容相互交叉渗透[8]。

食品类课程一般包括通识类、专业基础类和专业类，食品微生物学一般归入专业基础类课程体系，涉及的内容繁杂，概念、原理、各类微生物的特征在食品中应用等很多方面，食品微生物学一直是这些专业的核心专业课程，它是食品化学、食品工艺学、食品安全控制等课程的基础，对食品加工和食品质量与安全控制起着十分重要的作用。

近年来关于食品微生物教学改革探讨的文章较多，例如东北农大教师建议引进混成学习(Blended Learning)方式[9]；河南工业大学教师对实验环节的改革尝试[10]；江南大学教师应用双语教学实践、多种教学方式和教学技法研究、网络化、立体化、可编目和可检索的教学资源与素材体系建设[11]；青岛农业大学教师提出的理论教学、实验教学和实践教学的“2+1+1”新模式[12]；扬州大学教师提出网络探究式学习模式[13]；广东药学院教师提出的案例教学法[14]；中南林业科技大学教师探讨在实践教学课程中建立一个新的“自主-合作-责任制”实验模式[15]；四川大学教师探讨建构式教学理念的应用[16]；苏州大学教师探讨唯物辩证法的哲学思路应用[17]。以上这些探讨文章为食品微生物学的教学内容完善、教学方式改进等提供了有益参考。

食品微生物学的教学体系内容一般分为基本理论和应用两方面，基本理论涉及微生物的结构、营养与生长、代谢、遗传等，而应用方面涉及食品腐败变质、发酵应用、食源性致病菌等。现代生命科学的迅速发展以及广泛的应用，使得微生物学领域中的内容日益丰富，新理论、新技术层出不穷，这种客观情况势必对食品微生物学课程教学提出更高的要求。国内外的实践证明，食品安全风险评估是一种有效保障食品安全的手段。目前，我国具备食品安全风险评估知识与能力的食品专业人才较为缺乏[18]，已成为了影响食品安全的重要因素，食品监管部门、食品企业质量检验部门、海关出入境检验检疫部门等也急需掌握食品安全风险评估和控制，特别是食源性致病菌的风险管理人才。

3 教学实践参考

我国食品科学领域在预测微生物学的研究发展较为迅速，为食品安全风险控制提供了坚实的理论基础，已形成了国内多个较为稳定的研究课题组，每年定期召开的预测微生物学研讨会也吸引了国内外众多研究学者的关注。而国内的研究课题组也多为从事食品微生物学教学工作的高校教师，近年来也增设了与预测微生物学相关的教学内容，作为食品类本科专业学生了解研究前沿的尝试，受到学生的欢迎和认可，并取得了一定的教学成果，积累了相关的教学经验。主要在教材建设、教学方式、考核方式三方面对增加教学内容后的教学效果进行了探讨。

教材建设方面。当前沈萍、周德庆、江汉湖等教授分别编著的相关教材在食品微生物学教学工作中选用的较多，也是这个领域的经典教材之一。在预测微生物学教材方面，以下三本是近年来影响较大的国外专著：Robin C.McKellar和Xuewen Lu于2004年编著的Modeling Microbial Responses in Food；Stanley Brul,Suzanne van Gerwen 和Marcel Zwietering于2007年出版的Modelling microorganisms in food；Fernando Perez-Rodriguez和Antonio Valero于2013年编著的Predictive Microbiology in Foods。其中部分内容已翻译成中文，用于食品微生物学教学中，开设1～2个专题为学生介绍相关进展。

教学方式方面。传统教学的灌输模式已广为诟病，在教学实践中，引入了研讨会（Seminar）模式，使学生参与到教学讨论中，比如在食品腐败变质一节，以“假设家中冰箱停电，贮藏食品中的腐败菌如何存活”为题，学生通过学习预测微生物学建模理论，通过软件实际构建了食品中主要腐败菌如大肠菌群的生长模型，并参考国际上著名的预测微生物学ComBase数据库，得出初始大肠菌群当冰箱温度改变时可能的生长率，在特定时间段的生长情况，由此评价食品安全概况。通过这种方式，学生的学习积极性明显提高，对食品微生物学内容有了深入理解。

考核方式方面。传统的闭卷考核方式不适用于人才培养，为此本课程的教学考核改革的设计思想是引入设计型和开发型相结合的实践方式，通过学生自主查阅文献、确定方案、优化方法等，并通过多媒体答辩方式对设计型实验进行汇报和总结，最终调动学生积极性，深化理论学习内容，配合专业教学目标。比如上述的研讨会选题，学生通过计算机编程，初步模拟实现了微生物建模，考核汇报时的展示也增强了学生的自信心和成就感。

4 结论

将发展迅速的预测微生物学和风险评估内容增加到食品微生物学课程教学中，对构建“宽口径、厚基础、强能力、重个性、广适应、高素质、求创新”的应用型、复合型食品人才培养模式具有有益的促进作用，并通过教材建设、教学方式、考核方式三方面对增加教学内容后的教学效果进行探讨后表明是切实可行的。

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