計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

朱亞?wèn)|

摘 要：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，在各行各業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)在食品工業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。基于此，進(jìn)一步落實(shí)好計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用尤為關(guān)鍵。本文從計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在食品工業(yè)用酶改造中的應(yīng)用、嵌入式計(jì)算機(jī)包裝機(jī)器人在食品快速打包中的應(yīng)用、電子舌技術(shù)在食品滋味評(píng)定中的應(yīng)用3個(gè)方面分析論述計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù);食品工業(yè);食品工業(yè)用酶

食品安全一直是全社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題，如何保證和提升食品安全是食品行業(yè)積極探索的一大問(wèn)題，而計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用為保障食品安全提供了思路與方向。目前來(lái)看，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在食品工業(yè)中，如天然酶存在催化活性低、穩(wěn)定差的問(wèn)題，在食品工業(yè)中的應(yīng)用有很大的局限性，而借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以獲取到品質(zhì)優(yōu)良的酶;又如包裝機(jī)器人可以憑借計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和人工智能技術(shù)完成食品的快速打包和移動(dòng)完成貨物裝卸?？梢钥闯觯@些新型計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展有十分重要的作用，為進(jìn)一步推動(dòng)這些計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的深入應(yīng)用，必須進(jìn)一步明確和掌握這些計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn)。本文重點(diǎn)從以下3個(gè)方面進(jìn)行分析探討。

1 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在食品工業(yè)用酶改造中的應(yīng)用

酶是一種有著高效催化活性的蛋白質(zhì)，其催化活性與其三維結(jié)構(gòu)有著十分密切的聯(lián)系，當(dāng)酶處于高溫、高壓、極端pH值、高滲透壓的環(huán)境中時(shí)，其三維結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生很大的變化，導(dǎo)致在食品工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果大打折扣。為此，改造酶的結(jié)構(gòu)與提升催化性能一直都是食品行業(yè)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

目前，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)酶分子的改造。酶分子設(shè)計(jì)中常用的工具有五類，即分子對(duì)接、同源建模、分子動(dòng)力學(xué)模擬、在線網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)服務(wù)和自由能計(jì)算。食品工業(yè)用酶改造的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在3個(gè)方面，即提升酶的熱穩(wěn)定性、提升酶的酸堿穩(wěn)定性、提升酶的催化活性。以提升酶的酸堿穩(wěn)定性為例，常規(guī)的α-淀粉酶在低pH值的條件下經(jīng)常會(huì)發(fā)生失活的問(wèn)題，必須考慮通過(guò)多種方式來(lái)提升其耐酸性[1]。目前的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)堿性氨基酸替代酸性氨基酸時(shí)，可以很好地提升酶在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性。再比如，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以精準(zhǔn)地模擬酶的催化機(jī)理，而后再有針對(duì)性地增加底物與活性位點(diǎn)之間的親和力，即可以有效提升酶的催化性能。近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件方法的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在食品工業(yè)用酶改造中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，所能取得的效果也越來(lái)越好，今后要進(jìn)一步發(fā)揮計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，促使食品工業(yè)朝著高效與智能的方向發(fā)展。

2 嵌入式計(jì)算機(jī)包裝機(jī)器人在食品快速打包中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提升，人們對(duì)食品的要求越來(lái)越高，這使食品行業(yè)獲得了很好的發(fā)展，也相應(yīng)地推動(dòng)了食品口味和包裝工藝的全面升級(jí)。以食品包裝工藝為例，食品工藝通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，大大提升了食品打包的效率與質(zhì)量，為食品加工企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，食品打包過(guò)程中所使用的包裝機(jī)器人有很好的優(yōu)勢(shì)，主要由轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手、包裝機(jī)械手、智能檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)器人碼垛系統(tǒng)組成，可以完全替代人工完成食品的分揀、包裝、運(yùn)輸和裝卸等多項(xiàng)工作，且執(zhí)行操作效率高，操作精準(zhǔn)性高，可以大大節(jié)約人力資源。目前所使用的包裝機(jī)器人主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，同時(shí)憑借于計(jì)算機(jī)硬件、伺服裝置等支配大量的運(yùn)動(dòng)機(jī)械，可以快速且精準(zhǔn)地傳動(dòng)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品，還可以精準(zhǔn)掃描產(chǎn)品的相關(guān)信息，無(wú)論是應(yīng)用效率還是質(zhì)量均較高，符合食品包裝行業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展的趨勢(shì)[2]。值得一提的是，鑒于包裝機(jī)器人擁有智能化和自動(dòng)化的顯著優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在食品安全、食品加工中展現(xiàn)出十分顯著的優(yōu)勢(shì)，務(wù)必進(jìn)一步做好包裝機(jī)器人的推廣應(yīng)用工作。因此，今后要更加全面地挖掘包裝機(jī)器人的數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化技術(shù)，讓嵌入式計(jì)算機(jī)包裝機(jī)器人擁有更多的優(yōu)勢(shì)功能，可以憑借硬件支撐完成更高效率的打包工作，推動(dòng)食品工業(yè)的健康發(fā)展。

3 電子舌技術(shù)在食品滋味評(píng)定中的應(yīng)用

食品安全問(wèn)題一直受到社會(huì)的普遍關(guān)注，如何確保食品安全和質(zhì)量至關(guān)重要。味道是食品安全和質(zhì)量的顯著特征之一，人的味覺(jué)系統(tǒng)可以精準(zhǔn)檢測(cè)和識(shí)別不同的呈味物質(zhì)，但單純依靠人工無(wú)法完成批量化的食品質(zhì)量檢測(cè)?；谶@一需求，近年來(lái)推出的電子舌技術(shù)可以很好地完成呈味食品的檢測(cè)與識(shí)別。目前廣泛使用的電子舌感官系統(tǒng)包括味覺(jué)傳感器陣列、樣品預(yù)處理器、信號(hào)處理及模式識(shí)別系統(tǒng)3部分[3]。樣品預(yù)處理器可以將食品的抽象特征轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)，相當(dāng)于人體的味覺(jué)感受器;味覺(jué)傳感器陣列可以靈敏地獲取到處理器所發(fā)出的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)傳輸至信號(hào)處理系統(tǒng)，相當(dāng)于人體大腦中的神經(jīng)感覺(jué)系統(tǒng);信號(hào)處理及模式識(shí)別系統(tǒng)可以對(duì)所接收到的信息進(jìn)行算法處理，并完成響應(yīng)模式分類，相當(dāng)于人體大腦中的中樞神經(jīng)

系統(tǒng)。

目前，電子舌技術(shù)在肉類產(chǎn)品、酒類與飲料、調(diào)味品、乳制品、果蔬的食品溯源、新鮮度、品質(zhì)分級(jí)和質(zhì)量安全監(jiān)控等方面均有廣泛的應(yīng)用。①在酒類與飲料中的應(yīng)用中，電子舌技術(shù)可以辨別出一些細(xì)微的變化，檢測(cè)出這類食品是否存在以次充好、以假亂真的情況，也可以應(yīng)用于葡萄酒、啤酒和白酒中[4]。②在果蔬的應(yīng)用中，如在檢測(cè)分析蘆筍的主成分和味覺(jué)中，可以準(zhǔn)確評(píng)定出蘆筍的甜味、酸味道、咸味道、苦味。近年來(lái)，電子舌技術(shù)還被廣泛應(yīng)用在不同成熟度果蔬的辨別中。③在肉類產(chǎn)品的應(yīng)用中，電子舌技術(shù)可以精準(zhǔn)且快速地區(qū)分出各種肉類晶種及產(chǎn)品品質(zhì)，同時(shí)可以完成對(duì)肉質(zhì)變化的分析[5]。可以預(yù)見(jiàn)的是，電子舌技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為肉類產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)的一種重要手段。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品配方設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢測(cè)、快速打包等方面均有著十分廣泛的應(yīng)用，在推動(dòng)食品行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用是有著十分廣闊的發(fā)展前景的，今后要進(jìn)一步加大對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究力度，以此掌握食品工業(yè)中更多的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)食品工業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]路福平，黃愛(ài)嵐，趙蕾，等.計(jì)算機(jī)模擬在食品工業(yè)用酶改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2020，20（11）：1-10.

[2]潘承恩.食品安全預(yù)警計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)研究：評(píng)《食品安全物聯(lián)網(wǎng)》[J].食品工業(yè)，2020，41（12）：376-377.

[3]張素智，陳小妮，李鵬輝，等.食品安全大數(shù)據(jù)的融合及分類技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2020，30（2）：159-165.

[4]戢得蓉，段麗麗，易宇文，等.采用電子舌對(duì)不同品種酒花釀造葡萄酒滋味的分析[J].四川旅游學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（2）：

13-18.

[5]吳慧琳，李苗云，朱瑤迪，等.利用電子舌分析熱加工酸肉滋味特征[J].肉類研究，2019（12）：39-44.