計算機科學技術對食品工業的影響

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摘要：計算機科學技術具有十分顯著的優勢，在各行各業中均有廣泛的應用，近年來在食品工業中也得到了廣泛的應用。基于此，進一步落實好計算機科學技術在食品工業中的應用尤為關鍵。本文從計算機模擬技術在食品工業用酶改造中的應用、嵌入式計算機包裝機器人在食品快速打包中的應用、電子舌技術在食品滋味評定中的應用3個方面分析論述計算機科學技術在食品工業中的應用。

關鍵詞：計算機科學技術；食品工業；食品工業用酶

食品安全一直是全社會普遍關注的問題，如何保證和提升食品安全是食品行業積極探索的一大問題，而計算機科學技術的廣泛應用為保障食品安全提供了思路與方向。目前來看，計算機科學技術已經廣泛應用在食品工業中，如天然酶存在催化活性低、穩定差的問題，在食品工業中的應用有很大的局限性，而借助計算機模擬技術可以獲取到品質優良的酶；又如包裝機器人可以憑借計算機科學技術和人工智能技術完成食品的快速打包和移動完成貨物裝卸。可以看出，這些新型計算機科學技術的廣泛應用對食品工業的發展有十分重要的作用，為進一步推動這些計算機科學技術的深入應用，必須進一步明確和掌握這些計算機科學技術在食品工業中的應用要點。本文重點從以下3個方面進行分析探討。

1計算機模擬技術在食品工業用酶改造中的應用

酶是一種有著高效催化活性的蛋白質，其催化活性與其三維結構有著十分密切的聯系，當酶處于高溫、高壓、極端pH值、高滲透壓的環境中時，其三維結構會發生很大的變化，導致在食品工業領域中的應用效果大打折扣。為此，改造酶的結構與提升催化性能一直都是食品行業研究的重點問題。目前，計算機模擬技術可以很好地實現對酶分子的改造。酶分子設計中常用的工具有五類，即分子對接、同源建模、分子動力學模擬、在線網絡預測服務和自由能計算。食品工業用酶改造的優勢集中體現在3個方面，即提升酶的熱穩定性、提升酶的酸堿穩定性、提升酶的催化活性。以提升酶的酸堿穩定性為例，常規的α-淀粉酶在低pH值的條件下經常會發生失活的問題，必須考慮通過多種方式來提升其耐酸性[1]。目前的研究發現，通過堿性氨基酸替代酸性氨基酸時，可以很好地提升酶在堿性環境中的穩定性。再比如，利用計算機模擬技術可以精準地模擬酶的催化機理，而后再有針對性地增加底物與活性位點之間的親和力，即可以有效提升酶的催化性能。近年來，隨著大數據技術、人工智能技術和計算機硬件方法的發展，計算機模擬技術在食品工業用酶改造中的應用已經越來越廣泛，所能取得的效果也越來越好，今后要進一步發揮計算機模擬技術的優勢，促使食品工業朝著高效與智能的方向發展。

2嵌入式計算機包裝機器人在食品快速打包中的應用

近年來，隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提升，人們對食品的要求越來越高，這使食品行業獲得了很好的發展，也相應地推動了食品口味和包裝工藝的全面升級。以食品包裝工藝為例，食品工藝通過應用計算機技術和人工智能技術，大大提升了食品打包的效率與質量，為食品加工企業創造了良好的經濟效益。目前，食品打包過程中所使用的包裝機器人有很好的優勢，主要由轉運機械手、包裝機械手、智能檢測系統、控制系統和機器人碼垛系統組成，可以完全替代人工完成食品的分揀、包裝、運輸和裝卸等多項工作，且執行操作效率高，操作精準性高，可以大大節約人力資源。目前所使用的包裝機器人主要依賴于計算機技術和人工智能技術，同時憑借于計算機硬件、伺服裝置等支配大量的運動機械，可以快速且精準地傳動生產線上的產品，還可以精準掃描產品的相關信息，無論是應用效率還是質量均較高，符合食品包裝行業自動化、智能化發展的趨勢[2]。值得一提的是，鑒于包裝機器人擁有智能化和自動化的顯著優勢，已經在食品安全、食品加工中展現出十分顯著的優勢，務必進一步做好包裝機器人的推廣應用工作。因此，今后要更加全面地挖掘包裝機器人的數字化、智能化和自動化技術，讓嵌入式計算機包裝機器人擁有更多的優勢功能，可以憑借硬件支撐完成更高效率的打包工作，推動食品工業的健康發展。

3電子舌技術在食品滋味評定中的應用

食品安全問題一直受到社會的普遍關注，如何確保食品安全和質量至關重要。味道是食品安全和質量的顯著特征之一，人的味覺系統可以精準檢測和識別不同的呈味物質，但單純依靠人工無法完成批量化的食品質量檢測。基于這一需求，近年來推出的電子舌技術可以很好地完成呈味食品的檢測與識別。目前廣泛使用的電子舌感官系統包括味覺傳感器陣列、樣品預處理器、信號處理及模式識別系統3部分[3]。樣品預處理器可以將食品的抽象特征轉變為電子信號，相當于人體的味覺感受器；味覺傳感器陣列可以靈敏地獲取到處理器所發出的信號，并將接收到的信號傳輸至信號處理系統，相當于人體大腦中的神經感覺系統；信號處理及模式識別系統可以對所接收到的信息進行算法處理，并完成響應模式分類，相當于人體大腦中的中樞神經系統。目前，電子舌技術在肉類產品、酒類與飲料、調味品、乳制品、果蔬的食品溯源、新鮮度、品質分級和質量安全監控等方面均有廣泛的應用。①在酒類與飲料中的應用中，電子舌技術可以辨別出一些細微的變化，檢測出這類食品是否存在以次充好、以假亂真的情況，也可以應用于葡萄酒、啤酒和白酒中[4]。②在果蔬的應用中，如在檢測分析蘆筍的主成分和味覺中，可以準確評定出蘆筍的甜味、酸味道、咸味道、苦味。近年來，電子舌技術還被廣泛應用在不同成熟度果蔬的辨別中。③在肉類產品的應用中，電子舌技術可以精準且快速地區分出各種肉類晶種及產品品質，同時可以完成對肉質變化的分析[5]。可以預見的是，電子舌技術將會發展成為肉類產品質量評價的一種重要手段。

4結語

計算機科學技術在食品配方設計、質量檢測、快速打包等方面均有著十分廣泛的應用，在推動食品行業發展中發揮著十分關鍵的作用。計算機科學技術在食品工業中的應用是有著十分廣闊的發展前景的，今后要進一步加大對計算機科學技術的研究力度，以此掌握食品工業中更多的計算機科學技術，促進食品工業的健康發展。

參考文獻

[1]路福平,黃愛嵐,趙蕾,等.計算機模擬在食品工業用酶改造中的應用[J].中國食品學報,2020,20(11):1-10.

[2]潘承恩.食品安全預警計算機數據庫建設研究:評《食品安全物聯網》[J].食品工業,2020,41(12):376-377.

[3]張素智,陳小妮,李鵬輝,等.食品安全大數據的融合及分類技術綜述[J].計算機技術與發展,2020,30(2):159-165.

[4]戢得蓉,段麗麗,易宇文,等.采用電子舌對不同品種酒花釀造葡萄酒滋味的分析[J].四川旅游學院學報,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.

作者：朱亞東   單位：江蘇聯合職業技術學院南京工程分院