2023食品行业创新科技白皮书.pdf

将门创投将门是国内领先的以技术为切入口的创新发掘平台，也是行业领先企业的开放式创新服务商。将门创新服务专注于帮助企业进行开放式创新战略的形成及落地，使创新的技术落地于真正的应用场景，激活和实现全新的商业价值。目前，将门已经和沃尔玛、雀巢、本田、保时捷、新世界集团、欧莱雅、默克、万达、浪潮等数十家中国及全球知名的行业龙头企业达成了战略合作，共同寻找创新合作伙伴，为创新的创业公司提供来自于行业领先企业的共赢合作资源。沃尔玛食品安全协作中心沃尔玛食品安全协作中心于 2016 年 10 月在北京成立，是一项旨在提升中国食品安全水平的新举措。中心以建造专业化平台，推动相关方通力合作解决食品安全系统性问题为目标，积极建立与高校、行业协会、企业与政府之间的合作，与国内外顶尖专家和行业利益相关方通力协作，促进中国食品安全水平的不断提升。中心围绕食品安全科技创新、教育和政策支持三个工作领域，针对全供应链食品安全的焦点问题开展协作研究、实践探索和信息分享，以期在中国食品安全领域得以推广和普及。白皮书编纂团队近年来，中国的食品安全状况稳中向好。这与整个食品行业的努力和政府加强监管分不开的。然而，食品安全是一个长久的话题；同时，大众对食品的营养健康提出了越来越高的要求。食品企业作为食品安全的第一责任人，也对供应营养、健康的食品和可持续发展负有重要责任。食品行业需要在进一步提升食品安全和研究开发更多、更好的营养健康食品方面作出更大的贡献。无论是保障整个食物链的安全，还是研究开发营养健康的食品，都需依靠科学和创新。沃尔玛食品安全协作中心从 2017 年开始，每年组织食品企业，自愿参加食品生产加工和流通领域的技术创新项目，包括立项、实践、交流。5 年来积累了很多创新性强、技术水平高、经过实践考验的优秀项目成果。为了使这些成果能够得到广泛的传播和应用，将门创投与沃尔玛食品安全协作中心共同出版了这本食品行业科技创新白皮书，将沃尔玛食品安全协作中心全球食品创新平台的成果与全国食品企业分享，也希望通过这些成果的推广应用，能够推动食品行业更多、更高水平的技术创新。陈君石 中国工程院院士国家食品安全风险评估中心研究员、总顾问2022 年 7 月序P R E F A C E民以食为天。要塑造一个可持续、健康、安全的食品体系，创新不可或缺。如今，全球食品体系彼此相连，人们对食品体系的要求也在不断提高。为此，我们比以往任何时候都更需要协作和创新。然而，食品领域的创新，尤其是食品安全领域的创新却并没有得到投资者、全球初创企业社群以及消费者的足够重视。我们编纂这份白皮书并发起“全球食品创新平台”项目，正是为了提高认知、分享洞见，并加速有影响力的食品创新方面的协作。如果不能持续进步，那么全球食品行业就跟不上消费者需求的变化以及零售业创新的步伐，甚至可能无力应对气候变化带来的挑战。我们认为，这份白皮书可以作为一份路线图，用以激励有远见卓识的人士和食品行业去创新。这份白皮书主要由两部分组成：（1）13 个创新技术的概述，这些技术将在未来若干年里巩固食品体系；（2）9 个有望通过创新解决其中具体痛点的业务场景。白皮书涵盖了从新一代信息技术解决方案到材料科学的创新等技术。通过对每一项技术的进一步分析，我们能够更好地了解其成熟度、应用方向，以及它们对解决食品行业各种挑战的潜在价值。而在许多读者十分熟悉的业务场景部分，白皮书讲述了创新技术如何直接作用于系统性的业务痛点，并让各个层面的利益相关方获得新的洞见和能力，还展示了用于更多场景的框架和原则。最后，白皮书着重介绍了从沃尔玛食品安全协作中心的全球食品创新平台往期入围者中选出的 22 家公司，前言FOREWORD这些公司有着可用于一种或多种场景的有潜力的解决方案。最重要的是，我们希望读者能通过这份白皮书了解到协作对于食品创新的重要性。食品供应链是最为复杂精妙的系统之一。我们的日常食物在摆上货架或者餐桌之前，大多都要跨链路、跨场景。即便是在一家食品企业或零售商内部，要让安全、新鲜的食品到达其目的地，也需要众多部门的参与以及多种多样的技能。为此，食品创新需要跨学科的整体思维，并通过各利益相关方之间的协作来实现。白皮书中所介绍的全球食品创新平台正是建立在积极的协作之上。从提高对食品安全创新的认识开始，创新平台如今已经发展为一个持续的年度的项目，拥有 20 多家企业合作伙伴和一百多家初创企业校友。这些利益相关方每年聚集在一起，探讨如何解决食品安全、可持续发展以及营养和健康方面最有挑战的问题。整个过程简明而严格。在每一期启动伊始，沃尔玛食品安全协作中心、沃尔玛以及创新平台的合作伙伴会讨论并确定当期的创新挑战。然后，我们会在全球初创企业社群中招募并甄选出入围者，这些入围者将参与一个学习、互动和与企业高管对话的过程，之后，他们会向企业决策者呈现其经过完善的项目方案。和参与创新平台的初创企业一样，创新平台本身也能从持续不断的学习、调整和改进中获益。无论创新本身多么有吸引力，要成功启动有潜力的概念验证测试，既需要耐心，也需要通过行之有效的方法与行业引领者合作。许多成熟的大型企业没有与外部创新者接触的时间、人力或传统。解决这种资源、知识和经验方面的欠缺是本白皮书的目标之一，也是我们需要持续融入创新平台过程当中的理念。如果我们的努力最终能激励人们行动起来，那么我们就获得了成功。无论是加入创新平台还是将本白皮书中的经验应用于您所在的机构，我们都需要更多的利益相关方参与进来，为未来的食品体系开展协作。让我们携手同行，用创新创造更加安全、绿色和健康的明天。华智伟（Will Watts）沃尔玛食品安全协作中心高级顾问将至已至 4 大趋势开辟食品行业新局面 1科技跃迁 13 大技术助推食品行业新发展 5共建共治 全球食品创新平台 31践行致远 食品行业的 9 大创新场景与典型企业盘点 37结 语 61附 录9大创新场景下的典型企业介绍62CONTENTS目 录01020304将至已至4 大趋势开辟食品行业新局面食品安全社会共治更健康的饮食可持续发展智能经济时代2食品安全社会共治，即调动社会各方力量，共同参与食品安全工作，形成食品安全社会共管共治的格局。食品安全的参与主体包括了政府部门、生产经营者、新闻媒体、行业协会和消费者等。政府层面，中国政府一直高度重视食品安全，始终把加强食品质量安全摆在重要的位置。为加强对食品安全的监管，引导食品行业健康发展，国家有关部门陆续颁布了系列性的政策和法规。2017 年，国务院印发的“十三五”国家食品安全规划指出了十三五”期间的 11 项主要任务，包括全面落实企业主体责任、加快食品安全标准与国际接轨、完善法律法规制度、严格源头治理、严格过程监管、强化抽样检查、严厉处罚违法违规行为等。2019 年，国务院印发的“健康中国 2030”规划纲要，提出了到 2030 年完善食品安全标准体系的规划目标。包括推进农兽药残留、重金属污染综合治理，实施兽药抗菌药治理行动，完善农产品市场准入制度，建立食用农产品全程追溯协作机制，推进食品安全信用体系建设，健全从源头到消费全过程的1 中国消费者权益保护状况年度报告（2021）R.中国消费者协会.2022-04.监管格局等。2021 年，国务院公布的食品安全法实施条例（新修订版），强化了食品生产经营者主体责任。包括对食品生产经营者、食品贮存和运输者、食品安全管理人员的义务，完善了食品生产经营许可、食品安全追溯、食品生产经营过程控制等制度。另外，政府不断扩大食品安全风险监测范围，及时、系统地收集分析食源性疾病、食品污染以及食品中有害元素的检测数据。根据卫健委公布的数据显示，截至 2020 年底，全国共设置食品安全风险监测点 2954 个，较 2019 年增加了 117 个。社会层面，食品安全持续受到新闻媒体、生产经营者和社会公众的广泛关注。2011 年2021 年，“3.15”晚会曝光的食品相关问题高达 20 起左右。2021 年全国消协组织受理食品类投诉近 8 万件，相比 2018 年的 3 万件，增长了 2.67 倍1。上海市市场监督管理局调研数据显示，超过半数的生产经营者认为食品相关生产经营者应当是食品安全的第一责任人。92%的社会公众积极参与到食品安全社会共治中，认民以食为天，食品行业是一个事关国计民生的关键行业。国家统计局数据显示，2021 年中国粮油、食品类商品零售总额达 1.67 万亿元，同比增长 10.8%。2021 年 1 月到 10 月中国规模以上食品工业企业实现营业收入达 7.3 万亿元，同比增长 12.3%。伴随中国经济持续增长、城市化逐步加深、中等收入阶层不断扩大和人口结构变化，叠加疫情给人们生活带来的深远影响，食品行业出现了新的发展动态，安全、健康、绿色和智能等四大趋势值得重点关注。食品安全社会共治3食品行业创新科技白皮书为自己是食品安全的直接受益者和管理者，将近 95%的公众以重视的态度对待食品安全及食品安全社会共治1。政府依法监管，经营者自律落实，新闻媒体和社1新时期食品安全社会共治研究报告R.上海市市场监督管理局.2020-06.2 Mckinsey&Company.健康消费图鉴R.2022-05.会公众等力量监督促进的“社会共治”体系逐渐形成。而各方责任和权利的落实有赖于高效、多样的技术和工具。创新科技对食品安全社会共治的价值将日渐凸显。更健康的饮食麦肯锡调研数据显示，中国消费者的健康意识已经远超发达国家超过 60%的消费者在日常生活中视健康为头等大事，而这一比例在美国和日本分别只有37%、14%2。消费升级和新冠疫情更是驱动了消费者健康意识的增强。健康概念也已然演绎为消费新趋势。其一，减糖控糖：“减糖控糖”正成为政府、企业和消费者共同关注的健康话题。国家出台的健康中国行动（20192030 年）提倡到 2030 年人均每日添加糖摄入量不高于 25g。京东消费及产业发展研究院发布2022 年 Z 世代消费指数报告显示，“Z世代”购买低糖的养生茶饮、啤酒、调味品、维生素/矿物质的销量同比增长超过 20 倍。健康理念引领下，减糖控糖终将成为消费市场的常态化趋势。其二，肠道健康：人们已经逐渐意识到肠道微生物组是健康的核心，ADM Outside Voice 最新调研数据显示，全球 58%的消费者意识到消化系统中的微生物对他们全身健康的潜在好处，并将微生物组与免疫健康、代谢健康和心理健康联系起来。消费者寻求肠道健康的方式正在从被动（寻找食物以减轻肠道不适）演变为主动（量身定制的益生菌、益生元和后生元解决方案）。其三，植物蛋白：过量食用红肉与心血管疾病等健康问题存在直接或间接的关联性，能够替代传统的动物肉的可持续性“替代蛋白”需求逐渐旺盛。波士顿咨询公司预估，全球替代蛋白市场规模在 2030 年将达到 2900 亿美元。替代蛋白主要有植物蛋白、发酵蛋白和培养蛋白。植物蛋白已实现了较高程度商业化，生产技术成熟、口感更接近动物肉，且具有低胆固醇、较低水平的饱和脂肪及少量膳食纤维等营养价值优势。玛氏、雀巢、李子园、欢乐家等国内外知名食品品牌纷纷进入植物蛋白领域。2020 年底雀巢在中国发布了其植物基食品品牌“嘉植肴”，并在中国全面推广相关的植物基食品。同年，百草味推出的新“肉时代”首次尝试植物基休闲食品，该产品备受行业和消费者关注。除此之外，零食健康化、轻食代餐、朋克养生等多样多元的健康新主张也在成为消费新趋势。以健康为核心的消费理念必将引领食品行业的新发展，健康相关的科技创新也值得重点关注。4智能经济时代智能经济是在数字经济充分发展的基础上，由人工智能等智能技术推动形成和发展的新经济形态1。政策支持、人口老龄化及劳动力成本上升、新冠疫情共同驱动了智能经济的发展。政策支持方面，2017 年，国务院印发的新一代人工智能发展规划提出，促进人工智能与各产业领域深度融合，形成数据驱动、人机协同、跨界融合、共创分享的智能经济形态。2020 年，中央网信办等五部门发布的国家新一代人工智能标准体系建设指南提出，到 2023 年初步建立人工智能标准体系。2021年，新一代人工智能伦理规范发布，旨在将伦理道德融入人工智能全生命周期，为从事人工智能相关活动的自然人、法人和其他相关机构等提供伦理指引。劳动人口方面，中国第七次全国人口普查结果显示，中国 60 岁及以上的人口占总人口的 18.7%相比1 新基建，新机遇：中国智能经济发展白皮书R.国务院发展研究中心.2020-12.十年前上升 5.44 个百分点。预计至 2030 年中国 65 岁及以上人口占比将达到 18%左右，劳动力人口将减少7000 万。人机协同、机器智能和超自动化等技术路径成为了解决劳动人口问题的有效途径。疫情影响方面，新冠疫情为食品企业乃至所有实体经济带来了前所未有的挑战，工厂停产停工、物流运输中断、门店停止营业等问题频频发生。企业亟需打造更强、更敏捷的无接触交付能力和柔性化运营能力。而机器人、无人驾驶、人工智能等新型科技则成为了常态化防疫中食品企业能力重塑的基石。聚焦食品行业，机器人、自动驾驶、物联网、人工智能、人机交互等创新科技与食品行业结合，可催生智能工厂、智慧仓储、无人配送、无人餐厅、智慧门店等诸多创新形态。可持续发展从环境、社会的角度出发，可持续发展不仅是食品行业的未来，更是现在。其一，不可降解塑料餐具和包装被逐步替代。2020年 1 月，国家发改委、生态环境部发布关于进一步加强塑料污染治理的意见，规定到 2020 年底，全国范围餐饮行业禁止使用不可降解的一次性塑料吸管。许多品牌和商家也将塑料吸管、塑料勺换掉，改用成纸吸管或取消吸管的使用。此外，2019 中国食品饮料行业包装趋势洞察报告显示，82%的消费者愿意为环保包装支付更多的费用。对于家庭月收入 12000元以上的中高收入群体而言，这个数字达到 85%。其二，落实“双碳”目标成为食品行业新趋势。为了配合“碳达峰、碳中和”战略要求，越来越多的企业也在积极探索有助于降低碳排放、减少碳足迹的可持续发展模式，一系列以“双碳”目标作为着眼点的食品科技创新倍受追捧，如循环包装、低排放蛋白质、植物基产品等相继成为热点。其三，防止食品浪费上升至法律层面。为了防止食品浪费，保障国家粮食安全，践行节约资源、保护环境，促进经济社会可持续发展，中华人民共和国反食品浪费法于 2021 年 4 月正式颁布实施。2021年 10 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了粮食节约行动方案，针对餐饮消费浪费现象较为突出的六大环节如餐饮行业行为管理、单位食堂相关规定、公务活动用餐等再度提出了具体要求。“厉行节约，反对浪费”的价值理念得到社会前所未有的重视。符合环保、低碳和绿色等理念，避免资源浪费，助推可持续发展的科学技术将引领食品行业新趋势。科技跃迁13 大技术助推食品行业新发展智能机器人人工智能物联网电子感官与科学检测仪器扩展现实数据平台与数字化工具区块链抗菌保鲜技术绿色包装智能包装纳米材料营养组学3D 打印合成生物学6食品行业创新技术的成熟程度与商业价值矩阵注：该图由白皮书编纂团队绘制?98765432100123456789?3D?如前文所述，安全、健康、绿色和智能等行业趋势推动食品行业的科学技术不断创新，新一代 IT技术、先进制造、现代生物学、前沿化学和新材料学等学科领域蓬勃发展，并与食品安全交叉融合。一是人工智能、大数据、IoT（InternetofThings，物联网）、XR（ExtendedReality，扩展现实）、区块链等新一代 IT 技术，推动食品行业和食品安全领域的数字化转型，在食品安全基础研究、监管体系、过程控制等方面价值显著。二是机器人、电子感官和科学检测仪器、3D 打印等先进制造技术，推动食品生产、加工、流通、检测和监管等价值节点的变革，助力食品产业的自动化升级。三是合成生物学、基因编辑、营养组学等现代生物学技术，在开发全新营养化学品、功能食品以及配料等领域的创新应用已成为趋势。四是新型催化剂、纳米材料、可降解包装、可食用包装等前沿化学和新材料领域在推动环境保护、循环经济、健康安全等方面发挥着不可替代的作用。鉴于此，本白皮书重点梳理、筛选和总结了食品行业和食品安全领域的 13 大创新技术。7食品行业创新科技白皮书智能机器人1 技术成熟度的星级评价分为1-5星，表示一颗星，表示半颗星。基础介绍食品工业是劳动密集型产业之一，长期面临“劳动成本高”的难题。而近些年随着包装食品的大规模生产与推广，大多数大型食品加工厂的流程正在实现自动化，以确保产品质量和一致性要求。工业机器人代替人工的机会也在逐步增加。机器人在食品领域中的使用方式并不是完全地替代人工，而是以“协作”的方式辅助于食品行业的生产线，完成一些机械性强、重复性高的工作，以提升整条产线的效能。在有机器人配合的食品行业生产线上，只需配备 1 到 2 名操作员工，负责关键环节的操作，使生产线大部分工艺环节都实现自动化操作，未来“人机协作”将成为食品工业的基本场景和泛在现象。成熟程度1技术应用1）食品工厂：智能机器人已经成为了食品行业从智能生产线到智慧工厂解决方案中不可或缺的组成部分，其可以解决多品种、小批量、变化快、人工成本高、效率低等多种食品生产问题。相应的应用场景包括：-屠宰家禽机器人：机器人在肉类加工行业中切割鸡腿、对肉制品切片或切块等。-包装食品机器人：机器人完成包装袋或包装箱的输送、开袋/开箱、计量、填充、封装等包装动作。-识别检测机器人：机器人集成先进的识别与检测技术，如光谱图像技术、X 射线探伤检测技术、核磁共振检测技术、红外检测技术、激光图像技术、工业相机技术等，实现对包装成品的识别检测和产品（如水果等）分级识别检测等。除此之外，还包括搬运机器人、分拣机器人、码垛机器人等其他食品工业应用场景。2）仓储物流：仓储物流机器人作为智慧物流的重要组成部分，已经成为了物流行业在解决高度依赖人工、业务高峰期分拣能力有限等瓶颈问题的突破口。-RGV：RGV（Rail Guided Vehicle，有轨制导车辆）又称“穿梭车”，可以配合叉车、堆垛机、穿梭母车运行，实现自动化立体仓库存取，适用于密集存储货架区域。-AGV：AGVAutomated Guided Vehicle，自动导引运输车）是一种具备高性能的智能化物流搬运设备，主要用于货运的搬运和移动。-AMR：AMR（Autonomous Mobile Robot，自主移动机器人）与 AGV 相比具备导航能力强、自主灵活、快速部署等优势。-码垛机器人：一种用来堆叠货品或者执行装箱、出货等物流任务的机器设备。每台码垛机器人携带独立的机器人控制系统，能够根据不同货物，进行不同形健松智能机器人通过视觉识别及检测拾取薯片应用场景注：该图片由健松智能提供8状的堆叠。具有负重高、频率高、灵活性高的优势。-分拣机器人：一种可以快速进行货物分拣的机器设备。分拣机器人可利用传感器及 AI 算法分辨物品形状，用机械手抓取物品，然后放到指定位置，实现货物的快速分拣。3）商超门店与终端配送-兜售机器人：能够帮助商家实现自助贩售的无人零售机器人，一般具备自主移动、扫码结算、屏显广告、主动兜售等场景化功能。-智能移动货架：适用于超市促销场景的自主移动无人货架，具备主动推销、自主导航、自动避障、广告投放等功能。-无人小车配送：在开放道路或半开放道路环境中，由无人小车完成商品从商超门店到小区住宅、写字楼、学校等消费者手中的“最后一公里配送”，相比无人机配送具有快速部署、短距离内更高效等优势。-无人机配送：由无人机完成商品从商超门店到小区住宅、写字楼、学校等消费者手中的末端物流配送相比无人小车，无人机更适合五公里以上的终端场景。商业价值1）人力替代：在劳动力人口逐渐减少和老龄化问题日益严重的大背景下，作为传统产业的食品行业劳动力成本持续上升，机器人替代人能够解决劳动力供给不足、劳动力成本增高等社会结构问题。2）降本增效：机器人可替代人从事重复性、常规性、高危性的工作，具备 7*24 小时不间断工作、错误率低、精准性高、无需培训和可规模化复制等优势，最终促进企业降本、增效和提质。3）卫生防控：最大限度地减少人类对食品加工和包装的干预有助于控制食品污染。涉及人工处理的食品制造过程存在产生污染产品的风险，最终可能导致消费者患病。使用智能机器人支持的食品制备和包装流程可确保最大限度的卫生，同时使过程快速高效。4）无接触经济：2019 年持续至今的新冠疫情，对中国乃至全球的经济、社会均产生了深远影响。国内企业和居民的交易模式和消费行为出现了明显变化，以食品餐饮、交通运输等为代表的密集接触行业首当其冲。疫情期间，“社交距离”的概念被提倡，“无接触经济”得以加速发展。服务机器人、无人小车、无人机等智能机器为减少人员接触和阻止疫情扩散作出了示范性贡献。案 例2022 年上海抗疫期间，新石器无人车陆续投入共计 161 辆车支援上海抗疫，在上海国家会展中心方舱医院、上海市杨浦区中心医院、上海市普陀区跨国采购中心方舱医院等 7 家医院和 85 个小区内提供无接触防疫物资配送和无接触售菜服务。执行任务指令 19153 次，无接触交付物资 447545 份，无接触售卖蔬果约 107 吨。新石器无人车在上海抗疫中的售菜场景新石器无人车在 KFC 商品兜售场景中的应用注：该案例与图片由新石器提供9食品行业创新科技白皮书人工智能物联网1 艾瑞咨询.中国智能物联网（AIoT）白皮书R.2021.基础介绍AIoT（The Artifcial Intelligence of Things，人 工智能物联网）是 AI（Artifcial Intelligence，人工智能）和 IoT（Internet of Things，物联网）两种技术相互融合的产物，是指系统通过各种信息传感器实时采集各类信息，在终端设备、边缘域或云中心通过机器学习等对数据进行智能化分析，包括定位、对比、预测、调度等1。IoT 是异构、海量数据的来源，而 AI 用于物联网大数据分析，其最终目标是实现万物数据化、万物智联化。食品行业上下游链路长，经营环节繁多，长期被信息不透明、信息孤岛、信息不及时等问题困扰。随着 AIoT 技术的推广与普及，食品行业各个加工、流转、销售环节逐渐透明化、协同化，最大化程度上保障了食品安全与质量控制。?RFIDWi-Fi2G/3G/4GLoRaNB-IoTZigbeeNFCLTE-M?食品行业的 AIoT 体系架构图注：该图由白皮书编纂团队绘制10成熟程度技术应用1）防伪追溯防伪即识别食品真伪并防止伪造、变造、克隆等行为，在食品领域多应用于假酒识别等场景。追溯可分为追踪和溯源两个过程。追踪（Track）是指从上游到下游的追踪。当发生质量问题时，通过追踪可以了解食品去向，便于评估影响并进行食品召回；溯源（Trace）是指下游到上游的溯源过程，当出现食品安全问题时，可以向上查找、定位问题源并及时处理1。条形码、二维码、RFID（Radio Frequency Identifcation，射 频 识 别）、NFC（Near Field Communication，近场通信）等电子标识和 IoT技术凭借可靠性高、灵活实用、成本低、采集速度快的明显优势，被广泛应用于防伪溯源领域，实现对食品的生产、加工、流通、监管与消费等全部生命周期监控，实现食品来源可查，去向可追，责任可究，防范食品安全事故的发生。2）智慧冷链：冷链物流是指冷藏冷冻类食物在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程，包括低温加工、低温贮存、低温运输配送及低温销售四个环节，具有复杂性、协调性、高成本、信息化复杂等特点2。冷链场景中，AIoT技术已然成为了物品、车辆、司机和后台运营人员的互联互通的重要基石。针对全程温湿度环境管控不严的 问 题，借 助 RFID、NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）、蓝牙、LoRa（Long Range Radio，远距离无线电）、NFC 等网联通信技术，及温度和湿度传感器，可以将温度、湿度环境的异常数1 曾小青,彭越,王琪.物联网加区块链的食品安全追溯系统研究J.食品与机械,2018,34（09）:100-105.2 2020中国食品冷链供应链研究报告R.中国副食流通协会,阿里食品安全与营养健康研究中心.2020.据，实时上传至边缘端或云端；借助 RFID 标签的唯一独立身份的技术特性，可以记录食品的生产日期等关键数据，完美的解决冷链溯源管理问题；借助 GPS（Global Positioning System，全球定位系统）和 GIS（Geographic Information System，地理信息系统）技术，可以对冷链物流中的车辆运输位置、车辆运行情况、人员安全情况等进行监控。3）智能包装：智能包装是通过创新思维，在包装中加入信息、电子、控制和传感等技术，使其具备通用包装功能的同时，还具有某些特殊的性能。随着印刷电子、RFID、柔性显示、5G 通讯等新技术的发展与深度融合，智能包装市场已然成为了物联网产业的新蓝海。基于物联网技术的智能包装对商品所处的环境具有感知功能，如识别、判断和控制商品包装微空间的湿度、温度、压力及密封状态等参数，因而能在商品质量、安全监控、物流管理等方面发挥重要作用。4）智能盘货：RFID、计算机视觉等智能识别技术与智能货架、机器人、手持终端等设备结合，能够对仓储、门店内的商品数量、种类等进行自动化的数据采集，实现高效率的商品查找和实时的库存盘点。基于 AIoT 的智能盘点技术具有以下优势：自动出入库、多标签同时读取、数据容量大、重复使用、安全性高、形状多样化等。5）临期商品管理：基于条形码、二维码、RFID等识别技术和物联通信技术，结合经营者的 ERP 系统，能够很好的了解、掌握每一件商品的生产日期、保质期，进而实现对临期商品的智能化、高效化管理。商业价值1）助力合规管理：使用物联网传感器和跟踪设备监控整个食品供应链，可以确保更高的安全合规性。11食品行业创新科技白皮书食品企业合规意味着企业需遵守法律法规监管规定、相关标准、合同义务、有效治理原则或道德准则等合规义务。AIoT 通过监控整个食品供应链，实现了临期食品管理、防伪追溯等诸多合规业务的落地，帮助食品安全与质量管理部门识别和评估合规风险，推动合规管理的执行，确保企业符合法律法规要求，降低违规风险，从被动合规转变为主动合规。2）优化食品储运：使用物联网传感器持续监控食品及其组成成分的储存和运输状况，有助于提高整体食品质量。监控对于需要冷藏的食品如肉类储存和运输特别有利，温度跟踪传感器和自动温度控制系统可以确保易腐食品在加工和销售前保持最佳状态。物联网支持的供应链透明度也有助于有效管理跨设施的库存，确保食品不会在不利条件下存放太久。洲斯物联为美菜网提供的全程温度监控服务案例中，其不仅对食品的静态冷库存储到动态的车辆运输进行温度监控预警，而且配备了光感+震动+加速度传感器，对运输过程的暴力操作、颠簸过猛、非正常开箱门等异常行为进行实时监控，保证了鸡蛋的运输安全，减少破损。3）提升周转效率：高效、实时、透明的 AIoT 商1 刘瑞新,陈鹏举,李学林,吴子丹,高晓洁,陈小菲,张璐,王青晓,李振国.人工智能感官：药学领域的新技术J.药物分析杂志,2017,37（04）:559-567.品监测手段，能够保障经营者及时了解商品的库存状态、入库时间、出库时间、是否临期等，进而能够很好的解决备货过多、配送过多、库存更迭不及时、货架旧产品被掩埋等问题，最终提升商品的周转效率。4）减少食物浪费：AIoT 技术能够更快的检测出食品的失效日期，结合更有效的库存操作最终减少由于腐败而造成的食品浪费。更智能的存储和运输设施使控制和维持食品的理想条件成为可能，从而不会损坏食品。联网的智能产品将能够在其数字同类产品中自行更新有关质量的详细信息，从而使仓库员工可以更轻松地快速识别即将到期的食品。5）打击假冒食品：AIoT 技术使每个食品都可以在互联网上以数字双胞胎的形式拥有自己的个人身份，不仅使跟踪和更新变得简单，而且使与假冒食品分离成为可能。该技术能够通过扫描食品包装上的数字标签以确认其真实性，从而消除市场上的大量不合格和欺诈性食品，供应链上的消费者和分销商都将从中受益匪浅。支持物联网的智能连接产品是品牌通过确保产品的真实性和质量与消费者建立信任的强大工具。电子感官与科学检测仪器基础介绍人体感觉包括视觉、味觉、嗅觉、听觉和触觉等，需要分别依靠人类的外部感觉器官眼、舌、鼻、耳和皮肤感受外界环境或物质来实现，人们基于对这些感觉器官的模拟并加入现代科学技术，逐渐发展起来电子感官：电子眼、电子舌、电子鼻、电子耳和电子皮肤1。其中，1）电子鼻：即气味指纹图谱技术，是由多个性能彼此重叠的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的12 案 例具有识别单一或复杂气体能力的装置。2）电子眼：即智能视觉传感器，兼具图像采集、数字图像处理和结果反馈功能。3）电子舌：即味觉传感器，是一种运用味觉指纹分析技术模拟人体味觉器官来分析和识别液体“味道”的传感器检测系统，由味觉传感器阵列、信号采集器和模式识别系统三部分组成。4）电子耳：一般也包括内置声音传感器的信号采集模块、信号处理模块及模式识别反馈模块。5）电子皮肤：即在“人造皮肤”中植入“纳米电线”（即一种量子隧道复合材料）组成的集成电路，集成电路被“压印”在可以随意弯曲的电路板上，从而制成了极其轻薄的“电子皮肤”。它可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，进而让机器人或人工假体产生触觉，感知周围环境的温度和压力。在食品安全领域，应用范围比较广泛的是电子舌（味觉传感器）、电子鼻（气味传感器）、电子眼（视觉传感器）。科学仪器主要包括各种电化学、光学、热学分析仪器，质谱、波谱、色谱分析仪器、能谱及射线分析仪器、物性分析仪器、生化分析仪器、在线分析仪器及光学仪器、试验机、实验仪器等。这些科学仪器被广泛应用于食品安全检测分析当中，对食品安全保障起着重要的技术支撑作用。应用比较广泛的检测仪器包括光谱分析仪、质谱分析仪、色谱分析仪、波谱分析仪等。1）光谱分析仪：由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成和相对含量。按波长区域不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱。光谱分析仪可用于检测物质组成、物质含量、鉴定分子式和结构式等。2）质谱分析仪：是将不同质量的离子按质荷比的大小顺序收集和记录下来，得到质谱图。用质谱图进行定性、定量分析及结构分析。质谱仪种类很多，应用范围广，可进行同位素分析、化学分析、无机成分分析、有机结构分析。保加利亚某食品企业使用融智生物的 QuanID 微生物质谱系统，发现和鉴定人体中未知的双歧杆菌和乳酸菌，得到高度准确的鉴定结果。?融智生物 QuanID 微生物质谱鉴定流程注：该案例与图片由融智生物提供13食品行业创新科技白皮书3）色谱分析仪：色谱法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异（如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配系数等），使各组分在两相（一相为固定相，一相为流动相）中的分布程度不同，从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目的。按两相状态，色谱法可以分为气相色谱法、液相色谱法、超临界流体色谱法。色谱法主要用于对有机物质的分析。4）波谱分析法：将记录的入射光或散射强度变化与光的波长、波数（频）或散射角度的关系图，用于物质结构、组成及化学变化的分析。电子感官与科学检测仪器在食品行业的应用已经非常广泛，随着便携式、小型化、低成本的检测技术的出现，更多的应用场景有待进一步挖掘。成熟程度1技术应用1）电子感官的主要应用场景一是异物智能管控：在食品生产与加工过程中，通过物理性危害与风险识别技术，识别食品或食品包装中可能存在的杂物、异物，如石子、砂砾、发丝、放射性物质等。食品中异物检测技术主要有磁学金属检测技术、可见光检测技术、近红外检测技术、磁共振成像技术、超声波成像技术、X 射线成像技术等2。放射性核素检验检测方法包括放射化学法、-能谱分析法、-能1 技术成熟度的星级评价分为1-5星，表示一颗星，表示半颗星。2 易国.X射线食品异物检测系统设计与图像处理方法研究D.长沙:湖南大学,2011:1-3.3 杨宝路.食品放射性污染的监测与控制技术研究D.北京:中国农业科学院,2016:4-7.4 王云国,李怀燕.食品微生物检验内容及检测技术J.粮油食品科技,2010,18（3）:40-43.5 宋丽萍,姜洁,李玮,等.食源性致病菌快速检测技术研究进展J.食品安全质量检测学报,2015,6（9）:3441-3446.谱分析法、-能谱分析法等3。其中，可见光检测技术、近红外检测技术作为“电子眼”型的技术，在食品异物检测中发挥着重要作用。二是食品新鲜度检测：在食品加工、仓储、运输或零售环节，通过低成本、便携式的电子感官技术，对食品的新鲜程度、腐烂程度等进行识别，特别是水果、蔬菜、水产、肉食等生鲜、冷鲜领域。比较常用的检测方法包括电子鼻、光谱法等。2）科学检测仪器的主要应用场景一是致病菌微生物检测：食品因含有微生物可依赖生长的营养成分，因此食品会受到微生物不同程度的污染，为了食品安全和消费者健康，微生物检测成为了必要一环。微生物检测主要对食品中菌落总数、大肠菌群、食源性致病菌病毒、寄生虫等进行检验检测，以传统鉴定法、分子生物学、免疫学、质谱、电子显微镜、病原学检测技术等技术和方法为主4。检测食源性致病菌的分子生物学技术以聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）检测技术、生物芯片技术为主，也有变性高效液相色谱分析技术应用等5。基质辅助激光解吸电离 TOF-MS（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization TOF-MS，MALDI-TOF-MS）是近年来逐渐发展起来的一种新的食源性致病菌鉴定技术，能够对不同致病菌属、种、亚种进行区分和鉴定。二是农药兽药残留检测：食品中农药残留和兽药残留问题一直是政府和公众非常关注的问题，为了防止对人畜的危害，目前很多国家和地区都将农药残留和兽药残留作为主要的控制项目，列为必检指标。检测农药和兽药残留的主要方法包括气相色谱、高效液相色谱法和色-质联用检测法等。14 案 例威视佰科 AI 光谱方案在水果分选中的应用注：该案例与图片由威视佰科提供三是有毒有害元素检测：原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子发射光谱法（ICP）是食品中有毒有害物质最经典的检测方法，尤其是 AAS 最为普及。近几年来 ICP 与 MS 联用（ICP-MS）检出限可达到 ng 级，得到业界普遍重视。四是转基因食品检测：国际市场出现越来越多的转基因食品，其检测主要借鉴转基因植物产品的检测技术。转基因食品检测包括两方面的内容：一是核酸的检测，也就是基因水平的检测，主要用各种 PCR 定性、定量方法和基因芯片技术；二是蛋白质的检测，也就是外源基因表达的蛋白质的检测。商业价值1）食品安全基础研究：食品安全基础研究包括但不限于：对食品原料中新兴环境化学污染物、农业投入品、生物危害物、重金属等危害物在农业生产中的转移、转化、互作、归趋的基础研究；食品加工过程中污染物形成与调控基础研究；发酵、乳制、油炸和烘培等典型食品制造过程中的微生物、酶、糖类、蛋白质、脂肪等在不同加工条件下的互作机理研究；食品污染物暴露组解析；等等。食品安全基础研究为科学有效保障食品安全提供重要的基础支撑，而科学检测仪器则是开展食品安全基础研究的重要技术基石。2）食品安全监管体系：面对食品生产经营主体量大面广、各类风险交织的形势，在目前监管资源有限条件下，食品安全快速检测装备成为了支撑食品安全在线监管、现场执法、反恐和进口快速通关的关键“利器”。3）食品安全及质量过程控制：便携式、泛在化、小体积的电子感官与检测设备可以应用于食品生产、加工、储运、销售的各个环节，多层次、多环节地检测食品质量问题，保障流通到消费者手中的食品质量与安全。威视佰科为正大食品的精品荔枝分选难题提供了 AI 光谱分选方案，成功地解决了荔枝甜度、果核大小分选成功率低的难题，提高了正大食品在精品荔枝市场的品牌辨析度。15