“食品无损检测技术”课程教学方法的探讨

欧阳琴，陈全胜，赵杰文

（江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江 212013）

“食品无损检测技术”课程教学方法的探讨

欧阳琴，陈全胜，赵杰文

（江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江 212013）

“食品无损检测技术”课程是食品专业的专业课之一。随着科学技术的日新月异，食品无损检测技术发展十分迅速，在食品品质安全检测中的应用越来越广泛。为了使学生更好地了解和掌握食品无损检测技术的关键技术，提高学生对课程的兴趣及学习效率，从“食品无损检测技术”课程的教学内容、教学方法等方面进行了探讨。

无损检测；教学方法；教学内容

食品无损检测技术是在不破坏检测对象的情况下，利用多种技术手段和数据处理方法，对食品的品质进行快速检测和评判，具有客观、快速、无损伤等优势，是延长产业链、增加农产品附加值的重要技术手段。食品无损检测技术是当前科学研究的热点，在食品的加工原料、生产过程及最终产品品质评判中得到越来越广泛的应用。

江苏大学在国内最早开展食品品质无损检测研究，并始终处于该领域的前沿。近年来，着力开展食品、农产品品质无损检测前沿新技术和新装备研究。江苏大学的“食品无损检测技术”课程最早在研究生课程中开设，为了使本科生更早、更好地了解食品无损检测技术，近年来在本科生课程中增加了“食品无损检测技术”专业选修课程。很多高校的食品类专业也逐步开设“食品无损检测技术”课程［1］，为今后有志于从事食品生产监控、质量检测等岗位，以及选择食品无损检测技术研究方向的学生提供帮助。该课程主要讲述一些食品无损检测技术的基本方法、原理、应用情况等。食品无损检测技术是给检测对象输入光、声、电等信息，由于不同的光、声、电、力学特性，就有一系列相应响应信号，响应信号中含有大量检测对象内外品质的信息，结合数据分析实现对食品品种的综合评判。食品无损检测技术主要有近红外光谱技术、计算机图像处理技术、电子鼻技术、电子舌技术，还有近年来研究较热的光谱成像技术、生物传感器技术等。“食品无损检测技术”课程教学内容、教学方法的改革与创新，对学生更好地了解和掌握食品无损检测技术的关键技术，提高学生对课程的兴趣及学习效率，都有着重要意思。

1 “食品无损检测技术”课程教学内容的探讨

1.1 食品无损检测传统技术

“食品无损检测技术”课程教学内容主要涉及力学特性检测技术、电学特性检测技术、光学特性检测技术、计算机图像处理检测技术等［2］。力学特性的检测技术是利用食品的力学特性（如振动频率、振动的吸收、硬度、弹性等特性） 进行检测的方法。例如，通过敲击鸡蛋获取声频信号，判断鸡蛋是否属于裂纹蛋［3］。电学特性检测技术是利用食品的组织、成分、结构、状态等和它们的电特性有着密切的关系，并据此对食品进行分类、分级。例如，鸡蛋的生物电现象是这一生命单元在不同时期生命活动的表现。研究表明，种蛋的生物电与其受精与否、鸡胚雌雄性别以及蛋品新鲜度之间的存在较大的相关性，可以成为鉴别和剔除无精蛋、弱精蛋和死胚蛋的一种技术和方法［2］。光学特性检测技术是利用紫外、可见、红外等光线和物体的相互作用而产生的透射、反射和吸收等现象进行检测的方法。例如，利用紫外光作激发光源照射食品表面获得荧光辐射，根据荧光的强度可以判别食品中附着的微生物代谢物（主要是霉菌）；利用近红外光谱技术可以预测食品的内部组分含量或对其等级进行评判等［4］。计算机图像处理检测技术主要通过图像采集装置获取待检测食品的图像，通过计算机结合图像处理算法自动获取食品颜色、形状、纹理、外观缺陷等参数，实现食品品质的快速检测与评判［5］。高光谱图像技术结合了光谱和图像技术的优势，可实现对食品内外品质的同时快速检测，在检测精度具有明显的优势［6］。1.2 食品无损检测新技术

近年来，食品快速检测技术发展迅速，如生物传感器技术、表面增强拉曼光谱技术等，还有食品智能评价中一些新的理论（如多传感器信息融合），引起了研究者的广泛关注。生物传感器技术是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的技术［7］，用于食品成分、食品添加剂、有害毒物及食品鲜度等的测定分析，特别适合用于食品中致病菌、残留农药、抗生素和生物毒素等食品安全问题的评价与分析。表面增强拉曼散射技术是指在特殊制备的一些金属良导体表面、溶胶，或者其他一些纳米增强剂中，在激发区域内，由于样品表面或近表面的电磁场的增强或化学增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强，从而提高检测的灵敏度，在食品安全问题的检测中越来越受关注［8］。在授课过程中，可以将这些新的理论知识引入到课程中，这一部分内容可以安排4个学时左右，并且课件内容要根据最新研究进展进行更新。这样，学生在了解传统食品无损检测技术的基础上，可以进一步了解食品无损检测技术的发展动向，对学生开拓思维、就业和继续深造，都有着至关重要的作用。

2 “食品无损检测技术”课程教学方法的探讨

2.1 授课过程教学方法

“食品无损检测技术”课程内容涉及到电学、信息学、数学、计算机科学等多学科内容，是一门多学科交叉、内容丰富的课程。因此，授课教师要清楚地知道各项技术的原理、系统构成，以及如何从数字信息中得到一系列的食品属性特征。在授课过程中，教师要做到将复杂的技术原理用简单的例子、特别是与生活密切相关的例子来进行说明。这样学生更能理解该项技术的原理，并对之产生深刻的印象。同时，在引入一门技术的时候，可以让大家想想，生活中有没有这样的仪器。例如，在介绍电子鼻的技术的时候，可以让大家想想，生活中有没有“电子鼻”，引起大家的思考。其实，测酒驾用的酒精测试仪，就是一个简单的电子鼻，它实际上是由酒精气体传感器（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）与一个定值电阻及一个电压表或电流表组成，酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，那么测试仪的电压表示数越大。通过介绍酒精测试仪的工作原理之后，学生就能更加清楚地了解电子鼻的工作原理。这就是启发式教育与案例教学法相结合的模式。

江苏大学食品、农产品品质无损检测研究团队开发了一系列食品、农产品品质无损检测装备及快速检测仪器（如小型、中型水果分级机，软胶囊分选机，禽蛋裂纹在线分选装备，禽蛋重量分级装备，禽蛋大小头自动排列装备，以及便携式的电子鼻系统、近红外光谱仪等）。将这些装备和仪器的运行和检测过程拍成视频，在授课过程中结合课堂教学内容，播放这些视频并给学生演示，不仅能引起学生对课堂的兴趣，又能提高学生的学习效率。也可以建设“食品无损检测技术”课程网站，把拍摄的视频及最近研究成果上传到网站，供大家学习参考。在该网站中，设置一个论坛区，教师跟学生可以参与到相关问题探讨、交流。课程网站的建设，一方面促进了资源共享，另一方面促进了大家的学习与交流。

2.2 实验课的教学方法

通过课堂教学后，学生会对课程教学的基本内容有些了解。此外，还必须通过实验课程来强化和加深学生对教学内容的认识和了解，使学生亲自操作实验设备，了解设备的操作规程和使用方法，并且能够初步掌握一些如何利用无损检测技术实现对食品品质的评判。该门课程总共设置了30个学时，其中26个学时为教师授课、4个学时为实验课。在实验课程中，可以安排学生实际操作无损检测类仪器（如近红外光谱仪、电子鼻系统、图像采集系统等），并采用已建立好的模型，实时预测待测物的组分含量或组成性质。例如，以近红外预测苹果糖度这一实验为例，让大家明白“无损伤”的概念；可以将预先建立好的苹果糖度近红外光谱预测系统的预测结果跟同学现场用糖度计测得的苹果糖度进行对比。一方面可以让大家学会如何操作“无损”（现代食品无损检测技术）与“有损”（传统参考方法）实验；另一方面，更是让大家明白食品无损检测技术的优势。实验使学生能有更加感性的认识，引起大家对“食品无损检测技术”课程的兴趣，对于今后从事食品无损检测方向工作以及读研的学生，有更好的促进作用。

通过课堂教学结合实验课程，使学生能够基本掌握食品无损检测的基本方法。如果学生毕业后将来有机会从事无损检测这方面的工作，如关于某一种特定的无损检测方法，那么学生就可以通过查阅相关的技术资料把这种无损检测技术的基本原理和应用很快地掌握，再认真学习检测设备使用说明就可以很快地掌握这种无损检测技术。通过学习“食品无损检测技术”课程，学生基本能够掌握这些技术，对于学生今后从事该领域的工作以及继续深造有很大的帮助［9］。

3 结语

探讨了“食品无损检测技术”课程教学内容及教学方法，在教学内容上要将一些新技术理论引入到课堂中，丰富课堂教学内容，引发学生学习的热情，并且使学生更好的掌握该技术的国际前沿动态。在教学方法上要采用启发式教育与案例教学法相结合的模式，并尽可能引入跟生活密切相关的例子，引起学生上课的兴趣。此外，通过实验课程使学生能有更加感性的认识。通过“食品无损检测技术”课程的学习，对于今后从事食品无损检测方向工作以及读研的学生，有更好的促进作用。

［1］赵武奇，高贵田，张清安，等.PBL教学法在农产品无损检测技术教学改革中的应用 ［J］.农产品加工（下），2015（10）：86-88.

［2］陈斌，黄星奕.食品与农产品品质无损检测新技术 ［M］.北京：化学工业出版社，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，廖宜涛.应用近红外漫反射光谱对猪肉肉糜进行定性定量检测研究 ［J］.光谱学与光谱分析，2012（2）：354-359.

［5］黄星奕，钱媚，徐富斌.基于机器视觉和近红外光谱技术的杏干品质无损检测 ［J］.农业工程学报，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］蒋雪松，许林云，卢利群，等.生物传感器在食品污染物检测中的应用研究进展 ［J］.食品科学，2013，34（23）：357-362.

［8］蔺磊，吴瑞梅，刘木华，等.噻菌灵农药的表面增强拉曼光谱分析 ［J］.光谱学与光谱分析，2015（2）：404-408.

［9］江涛.无损检测技术课程教学研究与讨论 ［J］.人力资源管理，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

江苏大学高级人才启动基金项目（15JDG064）。

欧阳琴（1987— ），女，博士，讲师，研究方向为食品无损检测技术。