计算机科学技术在食品工业中的应用

2021-11-29朱亚东

食品安全导刊 2021年19期

朱亚东

（江苏联合职业技术学院南京工程分院，江苏南京 210000）

食品安全一直是全社会普遍关注的问题，如何保证和提升食品安全是食品行业积极探索的一大问题，而计算机科学技术的广泛应用为保障食品安全提供了思路与方向。目前来看，计算机科学技术已经广泛应用在食品工业中，如天然酶存在催化活性低、稳定差的问题，在食品工业中的应用有很大的局限性，而借助计算机模拟技术可以获取到品质优良的酶；又如包装机器人可以凭借计算机科学技术和人工智能技术完成食品的快速打包和移动完成货物装卸。可以看出，这些新型计算机科学技术的广泛应用对食品工业的发展有十分重要的作用，为进一步推动这些计算机科学技术的深入应用，必须进一步明确和掌握这些计算机科学技术在食品工业中的应用要点。本文重点从以下3个方面进行分析探讨。

1 计算机模拟技术在食品工业用酶改造中的应用

酶是一种有着高效催化活性的蛋白质，其催化活性与其三维结构有着十分密切的联系，当酶处于高温、高压、极端pH值、高渗透压的环境中时，其三维结构会发生很大的变化，导致在食品工业领域中的应用效果大打折扣。为此，改造酶的结构与提升催化性能一直都是食品行业研究的重点问题。

目前，计算机模拟技术可以很好地实现对酶分子的改造。酶分子设计中常用的工具有五类，即分子对接、同源建模、分子动力学模拟、在线网络预测服务和自由能计算。食品工业用酶改造的优势集中体现在3个方面，即提升酶的热稳定性、提升酶的酸碱稳定性、提升酶的催化活性。以提升酶的酸碱稳定性为例，常规的α-淀粉酶在低pH值的条件下经常会发生失活的问题，必须考虑通过多种方式来提升其耐酸性[1]。目前的研究发现，通过碱性氨基酸替代酸性氨基酸时，可以很好地提升酶在碱性环境中的稳定性。再比如，利用计算机模拟技术可以精准地模拟酶的催化机理，而后再有针对性地增加底物与活性位点之间的亲和力，即可以有效提升酶的催化性能。近年来，随着大数据技术、人工智能技术和计算机硬件方法的发展，计算机模拟技术在食品工业用酶改造中的应用已经越来越广泛，所能取得的效果也越来越好，今后要进一步发挥计算机模拟技术的优势，促使食品工业朝着高效与智能的方向发展。

2 嵌入式计算机包装机器人在食品快速打包中的应用

近年来，随着社会经济的发展和人们生活水平的提升，人们对食品的要求越来越高，这使食品行业获得了很好的发展，也相应地推动了食品口味和包装工艺的全面升级。以食品包装工艺为例，食品工艺通过应用计算机技术和人工智能技术，大大提升了食品打包的效率与质量，为食品加工企业创造了良好的经济效益。

目前，食品打包过程中所使用的包装机器人有很好的优势，主要由转运机械手、包装机械手、智能检测系统、控制系统和机器人码垛系统组成，可以完全替代人工完成食品的分拣、包装、运输和装卸等多项工作，且执行操作效率高，操作精准性高，可以大大节约人力资源。目前所使用的包装机器人主要依赖于计算机技术和人工智能技术，同时凭借于计算机硬件、伺服装置等支配大量的运动机械，可以快速且精准地传动生产线上的产品，还可以精准扫描产品的相关信息，无论是应用效率还是质量均较高，符合食品包装行业自动化、智能化发展的趋势[2]。值得一提的是，鉴于包装机器人拥有智能化和自动化的显著优势，已经在食品安全、食品加工中展现出十分显著的优势，务必进一步做好包装机器人的推广应用工作。因此，今后要更加全面地挖掘包装机器人的数字化、智能化和自动化技术，让嵌入式计算机包装机器人拥有更多的优势功能，可以凭借硬件支撑完成更高效率的打包工作，推动食品工业的健康发展。

3 电子舌技术在食品滋味评定中的应用

食品安全问题一直受到社会的普遍关注，如何确保食品安全和质量至关重要。味道是食品安全和质量的显著特征之一，人的味觉系统可以精准检测和识别不同的呈味物质，但单纯依靠人工无法完成批量化的食品质量检测。基于这一需求，近年来推出的电子舌技术可以很好地完成呈味食品的检测与识别。目前广泛使用的电子舌感官系统包括味觉传感器阵列、样品预处理器、信号处理及模式识别系统3部分[3]。样品预处理器可以将食品的抽象特征转变为电子信号，相当于人体的味觉感受器；味觉传感器阵列可以灵敏地获取到处理器所发出的信号，并将接收到的信号传输至信号处理系统，相当于人体大脑中的神经感觉系统；信号处理及模式识别系统可以对所接收到的信息进行算法处理，并完成响应模式分类，相当于人体大脑中的中枢神经系统。

目前，电子舌技术在肉类产品、酒类与饮料、调味品、乳制品、果蔬的食品溯源、新鲜度、品质分级和质量安全监控等方面均有广泛的应用。①在酒类与饮料中的应用中，电子舌技术可以辨别出一些细微的变化，检测出这类食品是否存在以次充好、以假乱真的情况，也可以应用于葡萄酒、啤酒和白酒中[4]。②在果蔬的应用中，如在检测分析芦笋的主成分和味觉中，可以准确评定出芦笋的甜味、酸味道、咸味道、苦味。近年来，电子舌技术还被广泛应用在不同成熟度果蔬的辨别中。③在肉类产品的应用中，电子舌技术可以精准且快速地区分出各种肉类晶种及产品品质，同时可以完成对肉质变化的分析[5]。可以预见的是，电子舌技术将会发展成为肉类产品质量评价的一种重要手段。