日前，江門(mén)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(shū)》，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(xiàng)推動(dòng)食品行業(yè)健康發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)。中國(guó)工程院院士、國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心總顧問(wèn)陳君石在白皮書(shū)前言中提到，大眾對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)健康提出了越來(lái)越高的要求。食品企業(yè)作為食品安全的第一責(zé)任人，對(duì)供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)、健康的食品和可持續(xù)發(fā)展負(fù)有重要責(zé)任。無(wú)論是保障整個(gè)食品產(chǎn)業(yè)鏈的安全，還是研究開(kāi)發(fā)營(yíng)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(dòng)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(huì)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(lái)“人機(jī)協(xié)作”將成為食品工業(yè)的基本場(chǎng)景和泛在現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于食品工廠、倉(cāng)儲(chǔ)物流、商超門(mén)店等場(chǎng)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(wèn)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(guò)各種信息傳感器實(shí)時(shí)采集各類(lèi)信息，在終端設(shè)備、邊緣域或云中心對(duì)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(gè)加工、流轉(zhuǎn)、銷(xiāo)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(shí)別食品真?zhèn)危⒎乐箓卧?、變?cè)?、克隆等行為，在食品領(lǐng)域多應(yīng)用于假酒識(shí)別等場(chǎng)景。追溯可分為追蹤和溯源兩個(gè)過(guò)程。條形碼、二維碼、RFID(射頻識(shí)別)、NFC(近場(chǎng)通信)等電子標(biāo)識(shí)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(shì)，被廣泛應(yīng)用于防偽溯源領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)食品來(lái)源可查、去向可追、責(zé)任可究。
電子感官與科學(xué)檢測(cè)儀器
人們基于對(duì)人體感覺(jué)器官的模擬并加入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，逐漸發(fā)展起來(lái)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(chǎng)景一是異物智能管控。在食品生產(chǎn)與加工過(guò)程中，通過(guò)物理性危害與風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)，識(shí)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(jiàn)光檢測(cè)技術(shù)、近紅外檢測(cè)技術(shù)作為“電子眼”型的技術(shù)，在食品異物檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。二是食品新鮮度檢測(cè)。在食品加工、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸或零售環(huán)節(jié)，通過(guò)低成本、便攜式的電子感官技術(shù)，對(duì)食品的新鮮程度、腐爛程度等進(jìn)行識(shí)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(chēng)，經(jīng)過(guò)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(wàn)臺(tái)。
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(guò)XR技術(shù)，構(gòu)建成一個(gè)“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(cè)性維護(hù)、質(zhì)量在線精密檢測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程精益管控。越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始使用XR來(lái)培訓(xùn)員工，相比直接使用真實(shí)的作業(yè)設(shè)備來(lái)培訓(xùn)員工，XR培訓(xùn)解決方案更具性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。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(tái)與數(shù)字化工具
數(shù)據(jù)平臺(tái)與數(shù)字化工具是生產(chǎn)基地、加工工廠、物流倉(cāng)儲(chǔ)、銷(xiāo)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(guó)務(wù)院將數(shù)據(jù)納入“第五類(lèi)生產(chǎn)要素”。數(shù)據(jù)平臺(tái)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(kāi)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(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)降本增效和價(jià)值釋放的主要抓手。
食品制造方面，食品工廠對(duì)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(jì)劃)等相關(guān)信息化管理系統(tǒng)往智能化方向升級(jí)，包括AI食品缺陷檢測(cè)、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、異物智能檢測(cè)與管控、AI高級(jí)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(kāi)透明、安全性高等特點(diǎn)，是一項(xiàng)整合了計(jì)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(dòng)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(guò)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(xún)、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(chǎng)使用的保鮮方法也越來(lái)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(gè)大方面來(lái)實(shí)現(xiàn)保鮮：一是使用抑菌劑或殺菌劑來(lái)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(lèi)：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(lèi)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(wú)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?？山到?a target="_blank">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(mài)一次性塑料餐具、快遞包裝、商超購(gòu)物袋等，可在自然環(huán)境中迅速降解成碎片或無(wú)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(lái)，融合了審美外觀元素的食用型包裝逐漸推向市場(chǎng)，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(lèi)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(lèi)的智能包裝技術(shù)諸多。時(shí)間-溫度指示劑可通過(guò)時(shí)間-溫度積累效應(yīng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)；新鮮度指示劑可通過(guò)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(lái)預(yù)測(cè)食品的新鮮度。而條碼技術(shù)和RFID技術(shù)等通過(guò)特殊標(biāo)簽儲(chǔ)存、記錄商品的商品名稱(chēng)、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(duì)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(cè)等4大領(lǐng)域，是當(dāng)前最熱門(mén)與重要的高新技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)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?，納米食品加工、納米包裝材料、納米檢測(cè)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(duì)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(yíng)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(xiǎn)分析法、IT技術(shù)等。未來(lái)可研發(fā)具有增強(qiáng)體質(zhì)、防止疾病、提升營(yíng)養(yǎng)、恢復(fù)健康的納米食品。
營(yíng)養(yǎng)組學(xué)
營(yíng)養(yǎng)組學(xué)主要從分子水平和人群水平研究膳食營(yíng)養(yǎng)與基因的交互作用及其對(duì)人類(lèi)健康的影響，進(jìn)而建立基于個(gè)體基因組結(jié)構(gòu)特征的膳食干預(yù)方法和營(yíng)養(yǎng)保健措施，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化營(yíng)養(yǎng)。營(yíng)養(yǎng)組學(xué)通常包含3個(gè)方面：營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、營(yíng)養(yǎng)代謝組學(xué)。
基于營(yíng)養(yǎng)組學(xué)技術(shù)，可針對(duì)不同人群定制更多高效能的營(yíng)養(yǎng)食品，為解決食品危機(jī)、營(yíng)養(yǎng)不良、營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩等提供解決途徑。營(yíng)養(yǎng)組學(xué)相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)組數(shù)據(jù)會(huì)為特定人群研制有效的食療方案打下扎實(shí)基礎(chǔ)。營(yíng)養(yǎng)組學(xué)技術(shù)未來(lái)有望能為人類(lèi)量身定制出滿(mǎn)足個(gè)體需求的“個(gè)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(shì)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)成分按照需求比例加以平衡，在滿(mǎn)足原料3D加工適宜性的前提下，打印成為營(yíng)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(duì)團(tuán)體人群或個(gè)性化精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)的配餐供應(yīng)，應(yīng)用前景十分廣闊。
目前市場(chǎng)上主流的3D打印食品技術(shù)為擠出型食品3D打印，即通過(guò)數(shù)字化控制擠出過(guò)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?cái)D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?jī)?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(lái)，合成生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是細(xì)胞工廠和無(wú)細(xì)胞合成平臺(tái)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(shí)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(lái)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)能與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的突破性增長(zhǎng)。
合成生物學(xué)的發(fā)展能夠幫助發(fā)掘動(dòng)、植物的營(yíng)養(yǎng)以及功能成分合成的關(guān)鍵遺傳基因元件，有可能對(duì)跨種屬的基因進(jìn)行組合，采用人工元件對(duì)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。
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