本報記者 高 娜

　　日前，江門投創(chuàng)、沃爾瑪食品安全協(xié)作中心聯(lián)合發(fā)布《食品行業(yè)科技創(chuàng)新白皮書》，梳理了智能機(jī)器人、人工智能物聯(lián)網(wǎng)、綠色包裝、區(qū)塊鏈、合成生物學(xué)等13項推動食品行業(yè)健康發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)。中國工程院院士、國家食品安全風(fēng)險評估中心總顧問陳君石在白皮書前言中提到，大眾對食品的營養(yǎng)健康提出了越來越高的要求。食品企業(yè)作為食品安全的第一責(zé)任人，對供應(yīng)營養(yǎng)、健康的食品和可持續(xù)發(fā)展負(fù)有重要責(zé)任。無論是保障整個食品產(chǎn)業(yè)鏈的安全，還是研究開發(fā)營養(yǎng)健康的食品，都需要依靠科學(xué)和創(chuàng)新。

智能機(jī)器人

　　食品工業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)之一，近些年隨著包裝食品的大規(guī)模生產(chǎn)與推廣，工業(yè)機(jī)器人代替人工的機(jī)會也在逐步增加。機(jī)器人在食品領(lǐng)域中的使用方式并不是完全地替代人工，而是以“協(xié)作”的方式輔助于食品行業(yè)的生產(chǎn)線，完成一些機(jī)械性強(qiáng)、重復(fù)性高的工作，以提升整條生產(chǎn)線的效能，未來“人機(jī)協(xié)作”將成為食品工業(yè)的基本場景和泛在現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于食品工廠、倉儲物流、商超門店等場景。

　　智能機(jī)器人已經(jīng)成為食品行業(yè)從智能生產(chǎn)線到智慧工廠解決方案中不可或缺的組成部分，可以解決多品種、小批量、變化快、人工成本高、效率低等食品生產(chǎn)問題。

人工智能物聯(lián)網(wǎng)

　　AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）是AI（人工智能）和IoT（物聯(lián)網(wǎng)）兩種技術(shù)相互融合的產(chǎn)物，是指系統(tǒng)通過各種信息傳感器實(shí)時采集各類信息，在終端設(shè)備、邊緣域或云中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析。隨著AIoT技術(shù)的推廣與普及，食品行業(yè)各個加工、流轉(zhuǎn)、銷售環(huán)節(jié)逐漸透明化、協(xié)同化，最大程度上保障了食品安全與質(zhì)量控制。

　　食品防偽即識別食品真?zhèn)危⒎乐箓卧臁⒆冊臁⒖寺〉刃袨椋谑称奉I(lǐng)域多應(yīng)用于假酒識別等場景。追溯可分為追蹤和溯源兩個過程。條形碼、二維碼、RFID（射頻識別）、NFC（近場通信）等電子標(biāo)識和IoT技術(shù)憑借可靠性高、靈活實(shí)用、成本低、采集速度快的明顯優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于防偽溯源領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)食品來源可查、去向可追、責(zé)任可究。

電子感官與科學(xué)檢測儀器

　　人們基于對人體感覺器官的模擬并加入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，逐漸發(fā)展起來電子感官：電子眼、電子舌、電子鼻、電子耳和電子皮膚。

　　電子感官的主要應(yīng)用場景一是異物智能管控。在食品生產(chǎn)與加工過程中，通過物理性危害與風(fēng)險識別技術(shù)，識別食品或食品包裝中可能存在的雜物、異物，如石子、發(fā)絲等。其中，可見光檢測技術(shù)、近紅外檢測技術(shù)作為“電子眼”型的技術(shù)，在食品異物檢測中發(fā)揮著重要作用。二是食品新鮮度檢測。在食品加工、倉儲、運(yùn)輸或零售環(huán)節(jié)，通過低成本、便攜式的電子感官技術(shù)，對食品的新鮮程度、腐爛程度等進(jìn)行識別，特別是水果、蔬菜、水產(chǎn)、肉食等生鮮、冷鮮領(lǐng)域。

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)

　　XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）技術(shù)是AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等多種技術(shù)的統(tǒng)稱，經(jīng)過幾年的醞釀，正在從探索、嘗試逐步走向爆發(fā)前夜，全球性行業(yè)分析公司Counterpoint最新數(shù)據(jù)顯示，2021年XR頭戴式顯示設(shè)備的出貨量已經(jīng)高達(dá)1100萬臺。

　　XR技術(shù)與數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)等新一代IT技術(shù)融合，在食品制造環(huán)節(jié)有著廣泛、深入的應(yīng)用。企業(yè)可通過XR技術(shù)，構(gòu)建成一個“人”最容易認(rèn)知的、與工廠及產(chǎn)線物理形態(tài)一致的、虛擬的三維食品工廠，實(shí)現(xiàn)更智能、更直觀、更高效的生產(chǎn)設(shè)備故障診斷、工業(yè)預(yù)測性維護(hù)、質(zhì)量在線精密檢測、生產(chǎn)過程精益管控。越來越多的企業(yè)開始使用XR來培訓(xùn)員工，相比直接使用真實(shí)的作業(yè)設(shè)備來培訓(xùn)員工，XR培訓(xùn)解決方案更具性價比優(yōu)勢。商超可應(yīng)用AR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)商超內(nèi)定位導(dǎo)航。

數(shù)據(jù)平臺與數(shù)字化工具

　　數(shù)據(jù)平臺與數(shù)字化工具是生產(chǎn)基地、加工工廠、物流倉儲、銷售終端等食品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基石。2020年，國務(wù)院將數(shù)據(jù)納入“第五類生產(chǎn)要素”。數(shù)據(jù)平臺是食品相關(guān)企業(yè)數(shù)據(jù)沉淀的基礎(chǔ)，數(shù)字化工具則是食品企業(yè)開展信息化、數(shù)字化管理，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，重構(gòu)業(yè)務(wù)場景，實(shí)現(xiàn)降本增效和價值釋放的主要抓手。

　　食品制造方面，食品工廠對數(shù)字化的需求逐漸從MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計劃）等相關(guān)信息化管理系統(tǒng)往智能化方向升級，包括AI食品缺陷檢測、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、異物智能檢測與管控、AI高級排產(chǎn)排程等。

區(qū)塊鏈

　　區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、去信任、公開透明、安全性高等特點(diǎn)，是一項整合了計算機(jī)、密碼學(xué)等學(xué)科的綜合性新技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。區(qū)塊鏈技術(shù)憑借去中心化和不可篡改的特性，可以在企業(yè)、商家、消費(fèi)者三方之間構(gòu)建一套信用機(jī)制，為食品行業(yè)構(gòu)筑“數(shù)據(jù)可信”的基石。

　　安全溯源基于區(qū)塊鏈技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息挖掘與分析，可構(gòu)建分布式、高效、可靠的食品安全溯源體系，串聯(lián)食品從生產(chǎn)到流通的流轉(zhuǎn)路徑，并通過供應(yīng)鏈可視化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同，進(jìn)而支撐防偽跟蹤與查詢、真實(shí)性溯源、追溯召回等應(yīng)用。

抗菌保鮮技術(shù)

　　隨著科學(xué)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，市場使用的保鮮方法也越來越多，如氣調(diào)保鮮、輻射保鮮、低溫保鮮、微生物保鮮、涂膜保鮮等。這些技術(shù)主要從兩個大方面來實(shí)現(xiàn)保鮮：一是使用抑菌劑或殺菌劑來減少微生物致腐；二是抑制影響貯藏品質(zhì)的外部環(huán)境因素，抑制呼吸作用，延緩和推遲細(xì)胞的成熟與衰老。按照這些方法的實(shí)質(zhì)可以將其分為三類：化學(xué)、物理和生物技術(shù)保鮮。

　　食品流通領(lǐng)域，在鮮切、果蔬、水產(chǎn)、生肉、熟食、米面、烘焙、豆制品、調(diào)味品等各種系列的食品流通環(huán)節(jié)，均需要應(yīng)用適配的防腐、保鮮、抗菌抑菌類的技術(shù)，提升食品保質(zhì)期，保證食品口感與鮮度，減少食品損耗等。

綠色包裝

　　綠色包裝技術(shù)是食品與綠色包裝技術(shù)的有效結(jié)合，在追求環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的今天，打造完善的綠色包裝體系意義重大。綠色包裝遵循“5R1D原則”，即包裝減量化（Reduce）、包裝再利用（Reuse）、材料可循環(huán)（Recycle）、可再生（Regenerate）、無危害（Refuse）以及包裝可降解（Degradable）等原則。

　　閉環(huán)物流系統(tǒng)是使用循環(huán)包裝的重要基礎(chǔ)。循環(huán)包裝在食品供應(yīng)鏈中的入廠物流、廠內(nèi)或廠間的制品物流、成品物流、售后物流等環(huán)節(jié)均有廣泛應(yīng)用。可降解包裝材料在食品產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括農(nóng)業(yè)薄膜、食品飲料包裝、外賣一次性塑料餐具、快遞包裝、商超購物袋等，可在自然環(huán)境中迅速降解成碎片或無毒氣體，方便環(huán)保實(shí)用。

　　食用型包裝已經(jīng)觸及例如糖衣、冰衣、果臘、糯米紙、藥片包衣和腸衣等領(lǐng)域，但其承擔(dān)的主要功能是保鮮、防護(hù)。近年來，融合了審美外觀元素的食用型包裝逐漸推向市場，比如可使用的彩色果凍杯、可水洗的果味冷凍酸奶珍珠、可食用的咖啡杯、可食用玉米碗、可食用漢堡包裝紙等。

智能包裝

　　目前智能包裝主要可分為三種類型：一是功能材料型智能包裝，二是功能結(jié)構(gòu)型智能包裝，三是信息型智能包裝技術(shù)。

　　信息指示類的智能包裝技術(shù)諸多。時間-溫度指示劑可通過時間-溫度積累效應(yīng)來實(shí)時監(jiān)測并記錄食品流通中的溫度歷史，被廣泛應(yīng)用于易腐易爛食品的品質(zhì)檢測；新鮮度指示劑可通過食品的代謝產(chǎn)物（如葡萄糖、乙醇、有機(jī)酸等）與指示劑間的響應(yīng)關(guān)系來預(yù)測食品的新鮮度。而條碼技術(shù)和RFID技術(shù)等通過特殊標(biāo)簽儲存、記錄商品的商品名稱、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等信息。

　　基于一物一碼、RFID的智能包裝，為商品提供了獨(dú)特的身份標(biāo)記，能夠防止包裝仿制或復(fù)制助力商品真?zhèn)伪鎰e，實(shí)現(xiàn)對商品的源頭可追溯、流向可跟蹤，幫助商家解決竄貨管理難題。

納米材料

　　納米科技在食品工業(yè)可以應(yīng)用于原料制備、產(chǎn)品應(yīng)用、理化分析、安全檢測等4大領(lǐng)域，是當(dāng)前最熱門與重要的高新技術(shù)之一。經(jīng)過微細(xì)化的處理，納米材料可具有特殊的表面、體積與量子效應(yīng)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的特性與功效。納米技術(shù)在食品產(chǎn)業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ{米食品加工、納米包裝材料、納米檢測技術(shù)等方面的研究尤為活躍，逐漸成為納米技術(shù)在食品工業(yè)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。

　　納米食品是指利用食品高新技術(shù)，對食品成分進(jìn)行納米尺度的處理和加工改造而得到的納米尺度的食品。目前的納米食品主要有維生素制劑、添加營養(yǎng)素的鈣奶與豆奶、礦物質(zhì)制劑、納米茶等。所涉及的納米技術(shù)包括食品微觀結(jié)構(gòu)、香味與質(zhì)量、病菌控制系統(tǒng)、風(fēng)險分析法、IT技術(shù)等。未來可研發(fā)具有增強(qiáng)體質(zhì)、防止疾病、提升營養(yǎng)、恢復(fù)健康的納米食品。

營養(yǎng)組學(xué)

　　營養(yǎng)組學(xué)主要從分子水平和人群水平研究膳食營養(yǎng)與基因的交互作用及其對人類健康的影響，進(jìn)而建立基于個體基因組結(jié)構(gòu)特征的膳食干預(yù)方法和營養(yǎng)保健措施，實(shí)現(xiàn)個體化營養(yǎng)。營養(yǎng)組學(xué)通常包含3個方面：營養(yǎng)基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、營養(yǎng)代謝組學(xué)。

　　基于營養(yǎng)組學(xué)技術(shù)，可針對不同人群定制更多高效能的營養(yǎng)食品，為解決食品危機(jī)、營養(yǎng)不良、營養(yǎng)過剩等提供解決途徑。營養(yǎng)組學(xué)相關(guān)的營養(yǎng)組數(shù)據(jù)會為特定人群研制有效的食療方案打下扎實(shí)基礎(chǔ)。營養(yǎng)組學(xué)技術(shù)未來有望能為人類量身定制出滿足個體需求的“個性化食品”。

3D打印

　　3D打印技術(shù)憑借精度高、速度快、成本低等優(yōu)勢成為了工業(yè)4.0的重要技術(shù)手段之一。將3D打印技術(shù)引入營養(yǎng)健康食品加工領(lǐng)域，采用多品種的原料混合復(fù)配，使蛋白、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)及其他功能因子等營養(yǎng)成分按照需求比例加以平衡，在滿足原料3D加工適宜性的前提下，打印成為營養(yǎng)均衡、美味可口、外觀優(yōu)美、方便食用的新型食品，實(shí)現(xiàn)對團(tuán)體人群或個性化精準(zhǔn)營養(yǎng)的配餐供應(yīng)，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　目前市場上主流的3D打印食品技術(shù)為擠出型食品3D打印，即通過數(shù)字化控制擠出過程，按照設(shè)定的路徑一層一層地打印，最終得到三維食品。擠出型食品3D打印通常具有常溫擠出成型、加熱熔融擠出成型以及凝膠擠出成型食品。

合成生物學(xué)

　　合成生物學(xué)的研究內(nèi)容主要包括生物元件、基因線路、代謝工程以及基因組工程。近年來，合成生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是細(xì)胞工廠和無細(xì)胞合成平臺的發(fā)展促進(jìn)了食品行業(yè)的技術(shù)革命。合成生物學(xué)的發(fā)展能夠幫助提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、改良作物、降低生產(chǎn)成本以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，同時能夠改造植物光合作用增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、利用微生物或代謝工程手段減少農(nóng)業(yè)化肥使用以及重塑代謝通路改良作物等，帶來農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)能與營養(yǎng)價值的突破性增長。

　　合成生物學(xué)的發(fā)展能夠幫助發(fā)掘動、植物的營養(yǎng)以及功能成分合成的關(guān)鍵遺傳基因元件，有可能對跨種屬的基因進(jìn)行組合，采用人工元件對合成通路進(jìn)行改造，優(yōu)化和協(xié)調(diào)合成途徑中各蛋白的表達(dá)，構(gòu)建新的細(xì)胞工廠，顛覆現(xiàn)有的食品生產(chǎn)與加工方式。以維生素C為例，傳統(tǒng)維生素C生產(chǎn)的“發(fā)酵+合成”工藝復(fù)雜、成本高、污染高，而“生物發(fā)酵式”維生素C生產(chǎn)方法，大大減少了化工原料污染、縮短了流程，并使成本明顯降低，正是生物合成工程的重要組成之一。

　　《中國食品報》(2023年02月08日04版)