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》，梳理了智能機器人、人工智能物聯(lián)網(wǎng)、綠色包裝、區(qū)塊鏈、合成生物學等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任人，對供應(yīng)營養(yǎng)、健康的食品和可持續(xù)發(fā)展負有重要責任。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，都需要依靠科學和創(chuàng)新。
智能機器人
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)機器人代替人工的機會也在逐步增加。機器人在食品領(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，完成一些機械性強、重復性高的工作，以提升整條生產(chǎn)線的效能，未來“人機協(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?、變造、克隆等行為，在食品領(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)等電子標識和IoT技術(shù)憑借可靠性高、靈活實用、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，實現(xiàn)食品來源可查、去向可追、責任可究。
電子感官與科學檢測儀器
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、腐爛程度等進行識別，特別是水果、蔬菜、水產(chǎn)、肉食等生鮮、冷鮮領(lǐng)域。
擴展現(xiàn)實
XR(擴展現(xiàn)實)技術(shù)是AR(增強現(xiàn)實)、VR(虛擬現(xiàn)實)、MR(混合現(xiàn)實)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)預測性維護、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來培訓員工，相比直接使用真實的作業(yè)設(shè)備來培訓員工，XR培訓解決方案更具性價比優(yōu)勢。商超可應(yīng)用AR技術(shù)，實現(xiàn)商超內(nèi)定位導航。
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)備預測性維護、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，是一項整合了計算機、密碼學等學科的綜合性新技術(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、消費者三方之間構(gòu)建一套信用機制，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)傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(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)鏈可視化實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同，進而支撐防偽跟蹤與查詢、真實性溯源、追溯召回等應(yīng)用。
抗菌保鮮技術(shù)
隨著科學農(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，延緩和推遲細胞的成熟與衰老。按照這些方法的實質(zhì)可以將其分為三類：化學、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?？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，但其承擔的主要功能是保鮮、防護。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、有機酸等)與指示劑間的響應(yīng)關(guān)系來預測食品的新鮮度。而條碼技術(shù)和RFID技術(shù)等通過特殊標簽儲存、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，為商品提供了獨特的身份標記，能夠防止包裝仿制或復制助力商品真?zhèn)伪鎰e，實現(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，是當前最熱門與重要的高新技術(shù)之一。經(jīng)過微細化的處理，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。
納米食品是指利用食品高新技術(shù)，對食品成分進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)、風險分析法、IT技術(shù)等。未來可研發(fā)具有增強體質(zhì)、防止疾病、提升營養(yǎng)、恢復健康的納米食品。
營養(yǎng)組學
營養(yǎng)組學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，進而建立基于個體基因組結(jié)構(gòu)特征的膳食干預方法和營養(yǎng)保健措施，實現(xiàn)個體化營養(yǎng)。營養(yǎng)組學通常包含3個方面：營養(yǎng)基因組學、蛋白質(zhì)組學、營養(yǎng)代謝組學。
基于營養(yǎng)組學技術(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、營養(yǎng)不良、營養(yǎng)過剩等提供解決途徑。營養(yǎng)組學相關(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基礎(chǔ)。營養(yǎng)組學技術(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，實現(xiàn)對團體人群或個性化精準營養(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
合成生物學的研究內(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，合成生物學技術(shù)的發(fā)展尤其是細胞工廠和無細胞合成平臺的發(fā)展促進了食品行業(yè)的技術(shù)革命。合成生物學的發(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行組合，采用人工元件對合成通路進行改造，優(yōu)化和協(xié)調(diào)合成途徑中各蛋白的表達，構(gòu)建新的細胞工廠，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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