“食品毒理学”课程实验设计——以陕西师范大学为例

袁 莉，李建科，骆 莹

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院， 陕西西安 710062）

“食品毒理学”是食品专业的基础课程。“食品毒理学实验”作为毒理学课程的重要组成部分，与“化学”“生物化学”“实验动物学”“生理学”“微生物学”“统计分析”等专业课程均有密切的联系[1]。“食品毒理学实验”将理论与应用密切结合，重在帮助学生掌握毒理学的基本实验方法和技能、验证和巩固课堂所学的理论知识、运用理论知识分析解决实际毒理学安全问题，以及培养学生的科研兴趣和科研意识。然而，针对食品质量与安全专业的学生，如何在缺乏“动物生理学”“解剖学”“组织学”等课程的情况下，利用有限的学时和资源使学生尽可能掌握“食品毒理学”实验技能[2]，是不断提高其教学质量和效果、培养合格食品专业技能型人才的重要手段。

1 “食品毒理学”实验教学存在的问题

目前，大部分院校的食品专业尚未足够重视“食品毒理学”实验实践，并且有很多院校并没有开设“食品毒理学”实验；或者仅食品质量与安全专业开设；即使开设了实验实践课程，也以理论教学和验证性实验内容为主，理论课程和实验不同步，且缺乏探索性和创新性实验。另一方面，毒理学需借助实验动物完成，出于实验安全性、成本及学生实验心理等方面的考虑，部分院校毒理学实验教学主要以教师讲授、示范为主，学生不能有效掌握毒理学实践技能及提高学生的实验积极性和创新性。再者，“食品毒理学”实验需要对实验动物进行采血、解剖等处理。但是，食品专业学生未开设“动物学生理学”“解剖学”等课程，缺少对动物组织结构的认识[2-3]；加之，食品专业学生，尤其师范院校多以女生为主，学生存在一定的实验抗拒心理，没有勇气亲自动手操作，只进行现场观摩。因此，基于国家高等学校通用教材《食品毒理学》 （李建科主编）[4]附录中实验内容，保证理论课程和实验教学内容相一致，设计合理、系统的实验程序和评价体系，既能帮助学生全面掌握必要的“食品毒理学”技能，又能促进学生实验积极性和创性新。

2 “食品毒理学”实验内容设置

《食品毒理学》 （李建科主编） 是高校食品专业通用的食品毒理学课程教材，该教材附录详细记载了毒理学经典实验内容，且相关实验内容也与课程理论知识相辅相成，已成为大部分高校“食品专业毒理学”课程教学的首选教材。因此，基于该教材内容，通过综合考虑实验周期及实际实验条件和教学环境，摘选出部分实验内容，并增加血清和肝脏指标过氧化氢（H2O2） 检测及原代肝细胞制备和细胞活力检测实验，以保证学生学习较全面和基础的毒理学评价技能，并培养学生创新和团结协作素养。

“食品毒理学”实验内容设置见表1。

表1 “食品毒理学”实验内容设置

3 “食品毒理学”实验项目实施

以陕西师范大学2015级食品质量与安全专业为例，该专业分为1班和2班共2个班，每班29人，共计58人，分班开展实验，每班分7小组，即每小组4～5人，若人数较多班级可增加分组数量，但小组人数不宜超过5人，人数过多会影响实验秩序和实践效果。另外，每班及每小组需指派1名组长，保障班级实验和小组实验顺利开展。

考虑到动物的安全性、操作简便性、敏感性、易饲养性及生长稳定性等因素，“食品毒理学”实验教学选用实验动物为清洁级健康昆明小鼠，5～6周龄。每小组实验动物只数按每小组人数分配，确保每人至少1只老鼠，便于学生练习操作技能，促进实验积极性。

（1） 实验动物分组、标记、染毒。实验动物科学的分组、标记和合理的染毒，是取得良好实验结果和结论的前提，也是开展每项毒理学实验的首要工作。除掌握健康动物及其性别辨别、实验动物分组和标记外，重点要求学生熟练掌握灌胃和腹腔注射这2种染毒方式，以便为后续氯化汞LD50（灌胃）和小鼠精子畸形率（腹腔注射）检测实验中受试物染毒做准备。

（2） 生物材料的采集、制备、指标测定。评价化合物毒性效应是，常需测定实验动物染毒后血液、尿液和脏器中化合物或其代谢产物的浓度，以及化合物对血液、尿液和脏器生理生化指标的影响。因此，采集和制备生物材料并检测相应生化指标是食品毒理学重要基础技术之一。H2O2是活性氧的一种，与细胞死亡、组织损伤等密切相关，参与多种疾病发生发展过程，是反映机体氧化损伤的关键指标之一。因此，实验通过比色法检测血清和肝脏组织匀浆中的H2O2水平，加强学生对毒理学评价指标的理解和应用。

（3） LD50测定。“食品毒理学”课程于大学三年级开设，此时学生专业课集中，且多有实验教学，因此，各课程实验周期不易过长。急性毒性实验是实验动物一次摄入较大剂量受试物后，观察短期内动物所表现出的毒性反应。通过急性毒性实验可确定受试物的毒性大小，计算其LD50，为进一步开展该物质亚慢性和慢性毒性实验提供依据。实验按照改良寇氏法计算氯化汞LD50，由于实验动物数量较多，故每小组分配6只小鼠，只实施灌胃1个剂量，全班7个小组，共灌胃完成7个剂量，一次性灌胃成功后，持续观察1周。除记录组内每只实验动物摄食量、摄水量、体重变化、中毒症状、死亡时间和其他生理变化外，每小组还需收集其他小组数据，计算氯化汞LD50。

利用甲基磺酸甲酯建立小鼠精子损伤模型，需连续给药7 d，给药后1周即可建模成功。因此，在急性毒性1周观察时间内，每小组还需选取4～5只小鼠连续腹腔注射甲基磺酸甲酯，另外4～5只小鼠腹腔注射等体积PBS溶液，建立小鼠精子畸形阳性和阴性组。

在1周时间内交叉进行2个实验内容，有助于锻炼学生对时间管理的能力和独立完成实验的能力，加强学生学习积极性。

（4） 原代肝细胞制备及细胞活力检测。机体组织细胞是评价化合物毒性的有效媒介。原代细胞制备是获得细胞系和细胞株的首要技术手段。为拓展知识面，实验增加了原代肝细胞制备及其细胞活力检测。原代细胞获得方法有胰酶消化和机械法，其中酶法实验周期较长，因此实验采用机械法制备原代细胞，并利用台盼蓝染色法计算细胞活力。

（5）小鼠精子畸形实验。精子畸形实验是评价化合物是否有生殖毒性的重要指标之一，也是要求学生重点掌握的一项毒理学评价技能。

“食品毒理学”实验教学共包括5个实验，且每项实验过程中，保证每位学生人手1只实验动物。因此，学生的实验能动性、积极性、出勤率、实验报告、实验结果及分析等均是考核指标。

学生考核指标及占总成绩比例见表2。

表2 学生考核指标及占总成绩比例

4 结语

基于全国高等学校通用教材《食品毒理学》（李建科编著），系统、全面、科学地安排“食品毒理学”实验教学内容，并借助PPT、视频等教学手段直观地讲授动物捉拿、采血、解剖、脏器识别等内容。在切实保证实施实验动物人道主义的基础上，鼓励学生亲自动手、独立完成实验操作；在减少实验动物损伤的同时，要求学生掌握正规、准确的实验技能，培养学生实践和创性意识以及综合素养，提高教学质量。