大学化学, 2021, 36(3): 2008062-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202008062

课程思政建设专刊

食用香料化学课程思政教学初探

俞根发, 朱广用,

A Preliminary Study on Course Ideology and Politics Education in Flavor Compounds Chemistry

Yu Genfa, Zhu Guangyong,

通讯作者: 朱广用, Email: gyz@sit.edu.cn

收稿日期: 2020-08-25   接受日期: 2020-10-12  

基金资助: 上海应用技术大学领航计划重点课程

Received: 2020-08-25   Accepted: 2020-10-12  

Fund supported: 上海应用技术大学领航计划重点课程

Abstract

Flavor compounds chemistry is a compulsory course open to students majoring in flavor and fragrance technology and engineering, and is a prerequisite for flavor imitation and flavor technology. To further implement the fundamental task of strengthening moral education and cultivating people, and to fully exert the main role of classroom teaching, we impart professional theoretical knowledge in flavor compounds chemistry to students together with ideological and political education. In this paper, national pride, self-confidence in the socialist road with Chinese characteristics, the courage to explore and advocacy of truth, the endless pursuit of perfection, without fear of hardship, perseverance, legal system consciousness, social responsibility, and international perspective were integrated with flavor compounds chemistry. The aim is to enable students to cultivate political awareness and to establish a correct outlook on life and society while students learning professional theoretical knowledge.

Keywords: Flavor compounds chemistry ; Course ideology and politics ; Flavor and fragrance technology and engineering ; Strengthen moral education and cultivate people

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俞根发, 朱广用. 食用香料化学课程思政教学初探. 大学化学[J], 2021, 36(3): 2008062-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202008062

Yu Genfa. A Preliminary Study on Course Ideology and Politics Education in Flavor Compounds Chemistry. University Chemistry[J], 2021, 36(3): 2008062-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202008062

立德树人是高校办学的目标。对高校“为谁培养人”“培养什么人”“怎样培养人”等一系列重大问题,习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上发表了重要讲话,做出了重要指示,高校各门课程都要“守好一段渠、种好责任田”,“使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[1, 2]”。上海应用技术大学历来高度重视思想政治工作,大力推进教育教学改革,积极探索课程思政与专业课程的结合,着力形成全员、全过程、全方位育人的协同效应[3],努力培养思想过硬的高素质专业人才。

香料香精技术与工程专业是上海应用技术大学的特色专业,食用香料化学是面向香料香精技术与工程专业和轻化工程专业开设的一门专业必修课。然而,传统的食用香料化学的教学侧重于专业知识的传授,而思想政治教育内容略有忽视,育人的功能相对欠缺,为了进一步落实立德树人的根本任务,推进新时代中国特色社会主义思想进教材、进课堂、进头脑,充分发挥课堂教学主渠道的作用,将课程思政与食用香料化学结合,将课程思政融入到食用香料化学的教学,在每一节课中都能润物无声地融入思政元素,使学生理解掌握食用香料化学专业知识的同时,思想上也能受到教育,更有利于培养新时代香料香精专业人才。

1 课程内容与课程思政教学要点

食用香料化学主要讲述食用调香有关原料的专业基础知识,包括食用香料香精有关的术语和概念、食用香料的香气特征及其在调香中的应用、食用香料香精的发展史以及国内外相关企业概况、食用香料香精的分类、食用香精香料的安全性和法律法规概述、食用香料香精的持久性和稳定性等。课程以合成香料和天然香料为两条主线,根据香气分路,把香料划分为不同的香韵类别进行传授。在要求学生重点掌握香料香气特征的同时,对合成香料还需要掌握其化学结构、合成方法,了解分子构型对香气的影响;对天然香料还要了解其成分组成、提取方法,了解不同提取工艺对香料制品的香气影响。本课程在加强理论教学的同时,还强调实验教学,课程总课时64学时,其中理论课和实验教学各32学时,对讲授的每一种香料,都要求学生在实验课进行嗅辨,培养学生识香和辨香的能力,使学生掌握天然香料和合成香料的香气特征,为今后进一步仿香和创香奠定坚实的基础。

通过在讲授专业知识的同时融入一些思政元素,使学生增强爱国情怀,增强民族自豪感和坚定走中国特色社会主义道路的自信;激发学生勇于探索、崇尚真知的科学精神以及追求完美、永无止境、追求卓越的精神,培养学生不怕吃苦、持之以恒的学习精神;在职业素养方面增强学生的规则意识、法制意识、企业责任感和社会责任感;开拓学生的国际视野,树立学习一切先进经验与知识的理念,使学生具有全球意识和开放的心态。

2 课程思政融入食用香料化学课程的具体案例

2.1 增强民族自豪感和坚定走中国特色社会主义道路的自信

食用香料香精的发展是食用香料化学绪论中的内容。尽管天然香料的应用在中国有悠久的历史,但旧中国香料香精企业的发展非常落后,在20世纪30年代初期,仅有三家中国人自己调配香精的厂家,即鉴臣洋行西药部、嘉福香料公司和百里化工厂。新中国成立初期,上海市香料工业同业公会在1951年成立,该公司拥有30个会员企业[4]。到2006年,我国有香料香精生产企业800余家,全国香料香精产品销售收入达到了225亿元[5]。近年来,我国香精香料行业快速发展,香精产量不断增长。2017年我国香精香料行业销售规模约621亿元,产量为124.8万吨,保持稳定增长。在发展中国家中,中国系少数能在香精香料生产上与发达国家相抗衡的国家之一[5],中国香料行业的快速发展显示出社会主义道路的优越性。

在天然香料方面,中国是目前最大的生产国,不仅天然香料植物品种齐全,而且资源丰富、地域分布广泛。据统计,国际市场上有名录的天然香料约500种,有工业化生产的不超过200种,而中国就有400多种香料植物,目前已生产的天然香料有120多种[6]

在合成香料方面,中国也取得了巨大发展,制备出一些优势产业香料,比如香兰素和乙基香兰素(图 1)。香兰素是一种广谱香料,具有香荚兰豆的特征香气和浓郁的奶香,广泛应用于食品、医药、化妆品等行业,中华化工公司成功研发出具有自主知识产权的新一代乙醛酸法香兰素合成工艺,解决了传统工艺路线长、污水量大难处理、原料毒性大等问题,实现全程自动控制,提高了生产过程的稳定性和生产效率,大大降低了劳动强度,减少了三废的排放。采用新工艺得到的香兰素质量稳定,价格具有竞争优势,在2010年,中华化工生产的香兰素在国际市场上的占有率达到60%、国内市场占有率达到70% [7]。乙基香兰素与香兰素相比,香气更加浓郁,香气强度是香兰的3–4倍,具有用量少、不变色、香气足的特点,广泛应用于多种香精的调配。国内冀亚飞等人[8]采用乙氧基化合成技术合成乙基香兰素,既减少了环境污染,也大大提高了产品的利润,获得相对绿色洁净的合成路线。

图1

图1   香兰素与乙基香兰素的化学式


通过介绍我国食用香料香精的发展状况及最新进展,将旧中国香料行业和新中国的香料行业进行对比,从质和量两个方面,展示出新中国香料行业的重大发展,尤其改革开放后香料香精取得的重大成果,体现在社会主义条件下香料行业发展的优越性,从而增强学生的民族自豪感和坚定走中国特色社会社会主义道路的自信。

2.2 激发勇于探索、崇尚真知的科学精神

香料香精的关键作用就是提供香气,所谓香气是通过人们的嗅觉器官感觉到的令人感到愉快舒适的气息总称。香气在调香中包含香型和香韵的含义。香气、香型、香韵都是通过嗅觉感知的。调香工作者就是利用嗅觉,采用多种香料创拟出各种优雅的香气。食用香料化学的主要培养目标是学生识香和辨香能力的培养,让学生嗅辨并记住常用天然香料和合成香料的香气特征,为今后从事调香工作奠定基础。因此,嗅觉产生的机理显得格外重要。

然而,在对人体所有功能感觉的研究中,嗅觉一直是最神秘的领域,嗅觉产生的机理一直是人类感官中最难解开的谜团之一,对于嗅觉系统如何辨别上万种气味的基本原理还不能完全解释。Buck和Axel [9]发现,哺乳动物的嗅觉系统能够识别和辨别大量不同的气味分子,化学上不同气味的辨别是由于气味配体与嗅觉感觉神经元上的特定受体的结合所致。人的鼻腔细胞上分布着不同的气味受体,人体中大约有1000个不同基因(占人类基因的3%)用于对气味受体细胞进行编码,用来区分不同气味。气味受体被气味分子激活后,气味受体细胞就会产生电信号,传输到大脑特定区域,进而传至大脑其他区域,结合成特定模式(气味受体和嗅觉系统组织如图 2所示)。

图2

图2   气味受体和嗅觉系统组织[10]


这样,人体就能感受到这种气味,并在另一个时候还能想起这种气息。Buck和Axel因在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中做出的杰出贡献,于2004年荣获诺贝尔生理学和医学奖。

通过在课堂中引入Buck和Axel对嗅觉产生的机理的揭示,扩展学生视野,引导学生深入思考,对激发学生勇于探索、崇尚真知的科学精神起到非常好的效果。

2.3 激发追求完美、永无止境、追求卓越的精神

近年来,随着有机合成和香料生产技术的不断发展和进步,新的合成香料品种不断涌现,大大地增加了调香的原料来源,同时为调香师创拟香型提供了巨大的想象空间。在GB2760–2014食品安全国家标准中公布了我国允许食用的合成香料有1477种,允许食用的天然香料393种,合成香料的数量远大于天然香料。相对于天然香料,一般合成香料价格低廉、货源充沛、香气质量稳定,不像天然香料那样会受环境和地理条件及气候变化的影响,合成香料可部分代替天然香料,在调配香精中赋予独特的想象力和创造力。因此,香精的调配一般合成香料的比例较大,众多合成香料香气的辨析和记忆也就成为食用香料化学这门课的主要任务之一。

合成香料的香气常与其化学结构有关,在记忆合成香料的香气的同时,要与其化学结构相联系。薄荷脑(图 3)是清滋香常用香料,其学名是5-甲基-2-异丙基环己醇,在其分子结构中有3个手性中心,共有8种立体异构体。其中,(-)-薄荷脑广泛存在于自然界中,它是椒样薄荷油和亚洲薄荷油的主要成分,其香气凉而清醒,是纯的薄荷的香气,而其他异构体则不具备这种凉感,也没有清新的作用。由此可见,化学式相同但构型不同的分子,其香气可能有很大差异,课堂上引导学生在关注香料香气时,还要了解分子构型对香气的影响,拓展视野,激发学生探究学习更多相关知识点的兴趣,不是仅仅记住香料的香气,知识的海洋永无止境。

图3

图3   薄荷脑化学式


(-)-薄荷脑具有很高的应用价值,由于它具有清凉、清新的香气,常用于牙膏香精的调配。(-)-薄荷脑不仅作为香料使用,还具有疏风、清热、解毒的功效,是常用的药物。历史上(-)-薄荷脑大都从天然植物薄荷中提取,其产量常受季节、气候、种植面积等因素的影响,导致价格波动幅度很大,远远不能满足需求[11]。针对这一问题,在课堂上引导学生考虑采用合成的方法制备(-)-薄荷脑是否可行。由于分子结构中含有3个手性碳原子,采用合成方法制备薄荷脑时,得到的产物往往是多种异构体的混合物,而且难以分离出纯的(-)-薄荷脑。若先制取外消旋体,然后再通过拆分得到光学纯品,往往成本高又容易产生环境污染问题。在课堂上发起不需要拆分、环境友好的新合成方法的探讨,激发学生求知欲,培养学生追求卓越的精神。在此引入催化不对称合成的方法,Noyori [12]将一种手性双膦配体(BINAP)引入催化不对称氢化反应,以月桂烯为起始原料,采用催化不对称合成的方法,成功生产出(-)-薄荷脑,其合成方法如图 4所示。此反应中采用的BINAP系列催化剂具有高效性,使得反应过程更加经济,同时也大大减少了有害废弃物的产生,有利于环境保护[13]。由于找到了有机合成反应中的高效手性催化剂和立体选择性反应方法,可以高效方便地合成手性分子的单一异构体,Noyori荣获2001年诺贝尔化学奖。日本高砂公司采用该技术生产(-)-薄荷脑,其产量居世界前茅[13]

图4

图4   (-)-薄荷脑合成方法[12]


从含手性碳原子香料分子的香气,到香料分子构型对香气分子的影响,再到不对称合成,以及新合成方法的高效、经济、环境友好等特点,并引入Noyori诺贝尔化学奖的成果简介,这一教学过程不断激发学生的求知欲,让学生了解到食用香料化学的学习也是一个追求完美、永无止境、追求卓越的过程,并在这个学习过程中培养学生的这种精神。

2.4 在职业素养方面增强规则意识、法制意识和社会责任感

在讲述香料标准体系时,培养学生严格按标准要求做事的习惯,增强学生规范的意识行为和社会责任感,以及服务社会、造福人类的崇高使命。在讲述食用香精的安全性与法规问题时,结合“一滴香”和“牛肉精”事件,来讨论食用香精的安全问题,引导学生重视食用香精的安全问题,理性地分析和正确看待食用香精技术,做有科学精神和职业素养的工程师,并进一步增强学生的社会责任感,明确从事香料香精专业工作应该具有的社会公德以及必须具备的科学精神。

从国情出发,通过讲述GB2760–2014对食用香料香精的管理规定,让学生进一步明白哪些香料可以使用、哪些香料不可以使用,哪些香料在以前可以使用但目前禁止使用,哪些香料以前没有提到但现在可以使用,让学生了解香料发展的过程与管理规定,培养学生具有法制与规则意识,增强遵纪守法的观念与意识,提高学生能够明辨是非的能力。

在讲述天然香料与合成香料在食品调香中的应用时,“香料的用量”是一个非常重要的概念,要把香料在最终产品中的用量和在香精配方中的用量严格区分,深入理解香料用量对产品安全性至关重要,要在不超过一定用量条件下使用安全的香料,如果超过最高用量使用,就可能存在安全隐患。要求学生在今后设计香精配方时,注意原料的用量,要有严格控制香料在终端食品中不能超过最高用量的意识,必须符合国家标准的要求,进一步增强学生的安全意识和规则意识。

2.5 增强不怕吃苦、持之以恒的学习精神

准确把握香料的香气特征是食用香料化学的主要教学任务之一,也是学生今后从事调香工作的基础。在天然香料与合成香料的闻香辨香的实验课程中,要求学生对香料进行反复嗅辨,以增强对原料香气特征的记忆。有些香料比如甲位紫罗兰酮、乙位紫罗兰酮、甲基紫罗兰酮,三者的香气比较相似,但它们的香气也有细微的差异,不经过反复的嗅辨无法准确把握这些原料的香气特征。还有些香料比如2-甲基丁酸、己酸、丁酸、干酪酸等,香气尖刺、刺激性较强,在香料嗅辨时对鼻腔的刺激性较大,而且有些原料气味难闻,比如己酸还带有“汗臭”和“脚臭”的气息,吲哚和乙酸对甲酚酯在稀释后具有新鲜的花香,但在浓度较大时却带有粪便的臭气。由于原料的香气记忆并不是一件容易的事情,要准确把握香料的香气需要对香料进行反复嗅辨,不能一蹴而就,这是一个非常艰辛的过程。通过闻香和辨香的学习过程,使学生经历磨练,培养踏实肯干、克服困难、不断进步的意志和品质,在让学生掌握香料的香气特征的同时,也锻炼了学生,并培养了学生不怕吃苦和持之以恒的学习精神。

2.6 培养国际视野和企业责任感

FEMA (美国食品香料和萃取物制造者协会)是一个行业自律性组织,该组织内有一个专家组,由行业内外的化学家、生物学家、毒理学家等权威人士组成。对每个经专家评价为安全的食用香料都给一个FEMA编号,公布在GRAS (一般认为安全)名单中。COE (欧洲理事会与食品香料专家委员会)是欧洲对香料进行管理的官方组织。我国食品香料管理标准的制定就有参照COE和FEMA的GRAS有关规定的内容。FDA (美国食品药品监督管理局)是美国官方组织,FEMA的GRAS名单得到美国FDA的充分认可,作为国家法规在执行。通过对国际上的香料香精组织和管理机构进行讲述,让学生了解国际上对食用香料香精的管理规定,培养学生的国际视野。

Givaudan、Firmenich、IFF、Symrise、Takasago、Mane SA、Sensient Flavors、Frutarom、Robertet SA、T Hasegawa等公司都是世界著名香料香精企业。通过介绍这些香料香精企业对原料香气的划分以及这些企业在产品开发、品质控制等方面取得的成就,让学生进一步拓展视野,树立学习一切先进经验与知识的理念,使学生具有全球意识和开放的心态。通过讲述香精企业的香精产品服务社会、以香气改善人们生活品质提高生活质量、造福人类的神圣使命,进一步培养学生的企业责任感。

3 结语

食用香料化学是香料香精技术与工程专业的一门专业基础课程,通过融入思政教育内容,使学生在获取食用香料化学专业知识的同时思想上也受到教育,形成专业知识与思想政治教育协同发展,努力实现立德树人的教育目标。当然,要将食用香料化学课程思政建设好,还需要进一步的打磨,在每一节课中都能润物无声地融入思政元素,达到教书育人的目的。

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