وبلاگ

فساد مواد غذایی در دوره های کارشناسی زیست شناسی با دامنه محدود برای تجربه عملی مورد بررسی قرار می گیرد. این مقاله یک ماژول ساده را توصیف می‌کند که نه تنها به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا موضوع را به صورت تجربی کشف کنند، بلکه درک عمیق‌تری از مفاهیم مختلف علمی و کسب تجربه در تفکر طراحی ایجاد کنند.

فساد مواد غذایی باعث ضایعات مواد غذایی، بیماری های ناشی از غذا و خسارات اقتصادی هنگفت در سراسر جهان می شود. فاسد شدن مواد غذایی نیز موضوعی است که در برنامه های درسی زیست شناسی مقطع کارشناسی پوشش داده می شود. با این حال، بیشتر به صورت تئوری تدریس می شود و دامنه محدودی برای تجربه عملی دارد که عمدتاً به دلیل نگرانی های ایمنی مربوط به مواد غذایی فاسد است. مواد غذایی به دلیل عوامل محیطی زیادی مانند رطوبت، دما و باکتری های فاسد کننده مواد غذایی از جمله عوامل دیگر فاسد می شوند. در حالی که نگهدارنده ها عمر مفید خود را افزایش می دهند، روند رو به رشدی برای خرید غذاهای بدون مواد نگهدارنده وجود دارد. بنابراین، بسته بندی هوشمندی که نشانه بصری تازگی غذا را ارائه می دهد، در مد است.

دانشجویان کارشناسی در ابتکار ملی برای علوم لیسانس (NIUS) بر مرکز آموزش علوم هومی بابا (HBCSE)، بمبئی در حال کار بر روی یک ماژول برای طراحی آزمایشی یک سیستم ردیابی تازه بودن مواد غذایی ساده مبتنی بر لبنیات برای ردیابی فساد در زمان واقعی است. این مقاله سیستم و آنچه دانش آموزان در فرآیند ایجاد آن آموخته اند را شرح می دهد. این ماژول توسط Anutama Kulkarni، عضو هیئت علمی INSPIRE در HBCSE، که همچنین نویسنده مطالعه اصلی است، مفهوم‌سازی و تسهیل شد. مقاله که آن را توصیف می کند.

کولکارنی در حالی که به دنبال آزمایش هایی برای یک اردوی 4 روزه HBCSE با هدف توسعه درک مفهومی و مهارت های تجربی در بین دانش آموزان بود، ایده این ماژول را مطرح کرد. او در طول جستجوی خود، مقالاتی در مورد شاخص های تازگی غذا پیدا کرد که برای غذاهای مبتنی بر گوشت طراحی شده بودند. کولکارنی وظیفه مشابهی را برای طراحی شاخص های تازگی غذا برای غذاهای لبنی به دانش آموزان داد. دانش آموزان بر روی یک پروتکل تجویز شده کار کردند که توسط کولکارنی طراحی و آزمایش شد. با این حال، برخی از جنبه های آزمایش توسط دانش آموزان طراحی شده است. دانش‌آموزان در یک آزمایشگاه BSL-2 کار می‌کردند و طبق انجمن میکروبیولوژی آمریکا (ASM) در دستورالعمل‌های ایمنی زیستی به اندازه کافی آموزش دیدند.

دانش‌آموزان شاخص‌های تازگی غذا را با استفاده از منابع ارزان‌قیمتی مانند Dylon Color Catchers (DCC) طراحی کردند که ورقه‌های لباس‌شویی هستند که می‌توانند رنگ‌های آزاد شده از لباس‌های رنگی را در حین شستشو جذب کنند. برگه های DCC به راحتی در پلتفرم های تجارت الکترونیک در دسترس هستند. از دانش آموزان خواسته شد تا دیسک هایی را از صفحات DCC برش داده و آنها را با نشانگرهای pH آغشته کنند – رنگ هایی که با افزایش اسیدیته یا قلیاییت تغییر رنگ می دهند. در اینجا دانش آموزان با وظیفه انتخاب رنگ های شاخص pH مناسب بر اساس در دسترس بودن رنگ ها در آزمایشگاه مواجه شدند. از آنجایی که رنگ‌ها در نزدیکی pKa خود تغییر رنگ می‌دهند، درک مفهوم pKa برای طراحی آزمایشی حیاتی بود.

دانش‌آموزان سه غذای لبنیات را آزمایش کردند – دو نوع شیر ترش (در دسترس تجاری و همچنین خانگی) و خیر (یک غذای شیرین که از شیر، شکر و گندم درست می شود) – و آب، به عنوان شاهد. آنها 5 میلی لیتر از نمونه ها را در ظروف پلاستیکی 10 میلی لیتری ریختند. سپس دانش‌آموزان دیسک‌های DCC را روی قسمت چسبنده نوارهای سلفون قرار دادند. آنها سپس از نوارهای سلفون برای مهر و موم کردن هر ظرف غذا استفاده کردند تا دیسک ها مستقیماً به نمونه های مواد غذایی مربوطه قرار گیرند (شکل 1 و شکل 2).

در این مرحله، دانش آموزان تعجب کردند که چگونه فاسد شدن غذا باعث تغییر رنگ دیسک ها می شود. این به دنبال بحثی بود که در آن کولکارنی از تخمیر به عنوان مثال استفاده کرد که در آن CO₂ آزاد می شود و با آب واکنش می دهد و اسید کربنیک تشکیل می دهد که بخار اسیدی ایجاد می کند. در محصول لبنی فاسد، باکتری ها مواد مغذی مانند لاکتوز را به اسید تجزیه می کنند. برخی از این اسیدها به دلیل فرار بودن، بخار تولید می کنند. سپس دانش‌آموزان در مورد ماهیت بسیار جاذب دیسک‌های DCC که می‌توانند بخارات را جذب کنند، بحث کردند. با تماس بخارات اسیدی با رنگ های نشانگر pH در دیسک ها، رنگ ها تغییر می کنند. این بحث درک بهتری از مفهوم آزادسازی و جذب بخار توسط دیسک ها در آزمایش آنها را امکان پذیر کرد.

دانش آموزان تغییرات رنگ را در دیسک های DCC در دمای اتاق در 0، 6، 24 و 48 ساعت از شروع مشاهده مشاهده کردند. این فواصل زمانی در طول استانداردسازی آزمایش انتخاب شدند. نکته مهم این است که این لحظات زمانی هستند که تغییرات رنگ دیسک ها به وضوح قابل مشاهده است. در همان زمان، دانش‌آموزان از هر محیط نمونه‌ای از غذا گرفتند تا با استفاده از آزمایش تکثیر باکتری، تعداد میکروب‌ها را بررسی کنند. این تجزیه و تحلیل به آنها اجازه داد تا بار باکتری را در نمونه ها کمیت کنند. بنابراین، درجه فساد مواد غذایی با رشد باکتری ها مرتبط است و شواهد بیشتری از فساد مواد غذایی به دلیل فعالیت میکروبی ارائه می دهد.

در نهایت از دانش آموزان خواسته شد تا از بین چهار رنگ مورد آزمایش، بهترین رنگ شاخص را انتخاب کنند. دانش آموزان همچنین باید به سؤالاتی در مورد طراحی آزمایشی مانند را“در مورد اهمیت گنجاندن آب در تجزیه و تحلیل نظر دهیدو سوالات تفکر انتقادی مانند را“به نظر شما چرا هر نشانگر pH واکنش متفاوتی نشان می دهد؟؟» در برگه مشاهده آنها.

این آزمایش زمینه ای برای کاوش ایده ها برای طرح های تجربی، درک مفهومی و تفکر طراحی برای دانشجویان زیست شناسی ارائه می دهد. از طریق یک آزمایش، دانش‌آموزان می‌توانند مفاهیم pH، pKa و سینتیک رشد باکتری‌ها را در میان دیگران به کار ببرند. کولکارنی می گوید را“ارتباط، یا مرتبط بودن نمونه‌های غذایی که بررسی کردیم، توجه دانش‌آموزان را به خود جلب کرد. همچنین، این ایده که اسیدیته را می توان فقط با جذب بخارات بدون دست زدن به نمونه غذا مشاهده کرد، برای دانش آموزان شگفت آور بود. بنابراین، دانش آموزان علاوه بر ایجاد چیزهای جدید، چیزهای جدیدی را از طریق آن یاد گرفتند را‘انجام میدهم!

در مورد کاربرد چنین ماژول هایی، Subhodjit Sen، استادیار، [Ramalingaswami fellow, UM-DAE Center for Excellence in Basic Sciences (CEBS), Mumbai] بر امکان یادگیری تجربی و ارتباط این ماژول با زندگی روزمره تأکید می کند. سن می افزاید، را“داشتن چنین ابزارهایی به جای اعتماد صرف به برچسب های تاریخ انقضا، ذهنیت مبتنی بر شواهد را به مصرف کننده باز می گرداند.

آنچه در مورد ماژول آزمایشی جدید بود چیزی فراتر از یک تجربه یادگیری بود. کولکارنی خاطرنشان کرد، را“این آزمایش حس کنجکاوی دانش آموزان را برای تحقیقات کاربردی برانگیخت و در عین حال تجربه یادگیری بین رشته ای را به آنها داد. چنین تلاشی برای پیاده سازی مفاهیم مختلف در زندگی واقعی با استفاده از منابع ارزان بسیار نادر است.