关注企业实际需要，三代科研人接力，江苏大学食品无损检测团队发展迅速——访邹小波、赵杰文教授

写在走访之前：几乎每个人每天都会接触食品，但是大部分人不知道食品智能化与自动化装备是食品行业最大的一块短板。随着中国食品工业的发展，在线检测设备的需求也随之增加，有一个科研团队已经在这个领域深耕三十多年。

2024年1月，江苏大学邹小波教授带领的食品无损检测与智能加工装备团队入选教育部第三批“全国高校黄大年式教师团队”，该团队是国内较早开展食品、农产品品质无损检测研究的团队，在20世纪80年代末期就利用各种声光电技术开展了农产品无损检测研究。2008年，该团队 “食品、农产品品质无损检测新技术和融合技术的开发”获得国家技术发明二等奖，2019年，团队“特色食品加工多维智能感知技术及应用”再获国家技术发明二等奖！

这样一个团队是如何炼成的？专注于哪些特色食品？无损检测技术在食品加工业应用的现状如何？带着这些问题，仪器信息网采访了这个团队的开创者赵杰文教授和现在的中坚力量邹小波教授。

左：邹小波教授右：赵杰文教授 

从校园到生产一线——研究者需要主动深入生产一线

2005年，在赵杰文教授的指导下，邹小波完成了自己的博士学业。之后导师建议他到企业去看看，了解企业一线的需求是什么，在企业里跟工人在一起，也更容易知道工人或企业一线的问题在哪里。

于是在2006—2008年的三年时间里，邹小波走进江苏恒顺集团（原镇江恒顺酱醋厂，始于1840年的中华老字号企业），并在那里完成博士后研究工作。师徒两代人在食品检测领域的治学研究理念，也由此传承开来。

对此，邹小波直言：“在企业一线发现问题，与工人建立友谊，这个过程非常有意思。问题是各种各样的，可能是检测上出现问题，也可能机械上的问题……这是综合性的，在企业一线可以很快锻炼一个人的能力，不是说我们在实验室里做的一些高大上的东西，在生产现场就一定能用到。”

对食品行业的一些老字号企业来说，其产品基本源于几代人通过摸索总结出直观经验，生产环节感控完全依靠人工、操作靠手工，品控全凭师傅经验。为了适应现代工业化的产品生产，老牌企业也亟需食品领域的科研人员走进生产一线，深入探索工艺原理，以科学的方式共同守护和发扬这些非物质文化遗产。

“各版本教科书上写道，醋的发酵温度最好控制在43℃以下，但在企业实际生产现场，我们发现发酵进行至第2—3天时，温度会到升到50℃以上。为什么前人总结的工艺流程经验和书中记录有偏差？企业没有测量过，也没有深究其原因。经过测量研究，我们发现这是发酵工艺的一个自杀菌的过程，前期通过高温将其他杂菌杀灭，保留优势醋酸菌，反而提升了转化效率。然后我们想办法进行了自动化改造，保留镇江香醋这一非物质文化遗产的传统工艺。”邹小波举例道。

对于这一段经历，邹小波还回忆道：“出来以后的一个明显感受，就是企业生产中的很小一个问题，在我们看来不是什么难题，但是企业本身很难发现。比如，一些百年老字号，多年以来一直这样运行下来，很顺利，活得也不错，很容易形成思维惯性。企业自身往往是没有动力推进革新或者提高效率。当外来的高校研究力量参与进来时，企业就可以看到其中的问题。比如，醋生产企业的全年产能呈V形，每年七八月份产能最低，我们去了之后发现之所以七八月份产能低是因为气温高了控制不住微生物，按照原来的工艺控制不住微生物，那么找到这个问题后我们会想到解决问题，在不改变工艺的前提下控制生产过程中的温度。”

自博士后出站后，邹小波团队一直保持与恒顺集团、今世缘酒业，还有传统制茶企业等一批优秀食品企业的合作。经过十几年的共同努力，2019年，由邹小波、陈全胜、石吉勇、李国权、张春江、赵杰文完成的“特色食品加工多维智能感知技术及应用”项目，聚焦我国特色食品智能化加工的瓶颈问题，围绕中华特色食品加工多维智能感知技术及应用开展研究，在特色食品风味的多维感知仿生评价、加工过程参量的多维分布成像化检测，及智能化加工装备创制三个方面取得了原创性突破，获国家技术发明二等奖。

邹小波认为国家的博士后培养一定要与企业结合，因为博士在毕业后的研究能力已经达到相当的水平，已经达到科学研究的要求了，到企业去就能发现这些问题。

赵杰文认为中国的传统食品产业很需要研究力量加入，因为企业原来对生产的工艺和原理探索不深，很多食品的质量管控靠人工，经验靠师傅，操作靠手工，很难实现工业化生产，很多只能在小范围内传播，或者成为非物质文化遗产，甚至消失在人们的视野中。

醋胶囊无损检测

人工智能——食品无损检测的第二个春天

过去十余年，食品行业对国家GDP增长做出很大的贡献，食品行业每以年20%左右的速度在增加，作为民生之根本，若想提升食品质量、保障食品安全，传统的生产模式必须要接受改造升级。

赵杰文教授今年近八十岁，仍然每个工作日来食品楼的办公室工作，他带着坚定的语气分享：“传统食品行业走向数字化、信息化、智能化是必然的，这条路可能很漫长，中间也可能有曲折，但这也是无可避免的。一开始的时候，人们可能不太接受，这个过程中有些地方确实做的不好、不够理想，比如，出现自动化技术代替人工后风味丧失的情况。原因是什么？归根结底还是我们的科研程度没到位，仪器精确度等各方面技术能力也没到达到相应的高度。”

中国的食品无损检测技术发展到今天，在几代科研人员的努力下取得了长足的进步，然而这一过程并非一蹴而就，很多时候也依赖于其他技术的出现和突破。

对此，邹小波说道：“过去，我们要对生产一线的实验对象做近红外光谱采集，想把海量的现场数据带回来是很困难的，后来，因为有了4G、5G技术，现场采集到的信息可以时时传送回实验室。比如，在新疆就可以直接使用我们制作的手持式检测设备，只需要按一下按钮，苹果的光谱数据可以很快传送回实验室中。”

在谈及食品无损检测技术未来的发展趋势时，邹小波认为AI（人工智能）技术的突破，将使食品无损检测迎来第二个春天。团队的每个成员都要学计算机学科的很多知识以及人工智能相关课程。

他说：“过去，传感器能检测到相应的信号，比如，近红外等检测仪能获取图像和信号，但在过去由于算力不够，对于信号的处理和传输是个大问题。一张高光谱图像的数据量大小就有1—2GB，这个大信号在原来需要耗费科研人员极大的精力来提取数据特征。现在有了AI技术，把这图像数据交给 AI模型去找这个特征就行了。算力的提升，为无损检测工作带来更多的可能。”

对此他举例说到：“我们利用已有硬件方案制作了一个应用模型，对你面前的饭菜拍张照片，系统可以识别你吃了什么、饭菜里有多少热量、你的饮食是否合理……我们将21万幅图像数据交给AI进行深度学习，构建出这个模型。在过去，对于这样一个场景做近红外光谱分析，其中大概有1000至3000多个变量，我们只能提取一个区间或者提取某几个光谱进行建模。现在把这些光谱数据交给 AI去处理，这给无损检测带来一个很大的飞跃。深度学习模型在无损检测中的应用会越来越多。”

“中国在这方面也有独特的优势，中国人口多,市场大，有大量数据可以用于建立更精准、稳健的模型。”赵杰文补充道。

工科主导——食品检测行业需要更多复合型人才

以往，高校在食品专业的教学设计上，较为侧重化学学科的教学，实验训练上又普遍倾向生物学范畴，相比之下，对于检测仪器应用、数据处理和运用能力的要求相对较弱。

对于食品无损检测技术在新形势下的发展要求，有着农业机械工程和自动化检测专业背景的邹小波教授，在谈及给年轻研究者在该领域职业发展的看法和建议时提到了一个困境：高等院校食品专业的工科能力在下降，工科生的理科化现象日益严重。

“大家都更倾向于发文章，对着电脑做学问，要不就是喜欢在实验室里面摇瓶，而不愿意去企业生产一线。”邹小波说道。

赵杰文也对此做出深入解释：“我们要在食品领域搞出成绩，要涉及到很多专业，反而食品专业本身倒不一定是最重要的。年轻的研究者之前不是学食品专业的也没关系，与企业联合的研究更需要工程能力、机械设计水平、材料知识、数据分析与处理能力、编程能力……这些都是学生科研人员需要具备的，因为行业本身也是各个专业互相交叉、渗透。硬件越来越先进，仪器精度越来越高，尤其是在人工智能技术爆发之后，应用数学也越来越重要，甚至商业知识面太狭窄也会对个人发展有很大限制。”他认为现在学生吃苦精神和创新能力不够，思维活跃的学生才容易出成绩，如果教育体制不能从小给到孩子自由发展的空间，就容易养出死板的学生。学生缺乏吃苦精神可能因为独生子女比较多。

对于复合型人才的培养，学生和科研人员自身的努力学习很重要，但教学环境的塑造影响也很大。

“我曾经带一个本专业学生做过一个课题研究‘用高光谱对黄瓜叶片缺素检测’，对黄瓜叶片进行高光谱拍照，就可以检测出缺乏的元素。然而后来不得不停掉这个项目，原因是评审人员认为这项研究不符合食品专业的内涵。现行专业结构划分对跨专业培养的容忍度太低，这给学生的培养也带来一定的障碍。”邹小波举例道。咱们的大学专业分得过于细致，学科也分得过于细致。

邹小波呼吁，为尽快适应食品领域在社会层面的高速发展需求，高校专业在设计、人才培养模式上也应该尽快做出与时俱进的适配、调整和改变。

江苏大学食品无损检测团队核心成员

（右起：邹小波、赵杰文、孙宗保、石吉勇）

江苏大学食品无损检测团队

（前排左起：刘伟民、蔡健荣、姜松、陈全胜、赵杰文、邹小波、黄达明、黄勇强、黄星奕

后排左起：林颢、孙宗保、欧阳琴、黄晓玮、石吉勇、武小红）

水果无损检测设备

利用声学原理开发出的蛋品无损检测设备

邹小波简介：

邹小波，博士、“长江学者”特聘教授、国家“万人计划”科技创新领军人才和国家百千万人才，获得全国百篇优秀博士论文、中国青年科技奖和国务院特殊津贴专家，食品科学与工程教指委委员和农业部苹果产业岗位科学家。 他立足食品无损检测技术创新，围绕食品智能化检测与加工开展研究与教学。撰写英文专著1本，由Springer和科学出版社海内外同时发行，另出版专著与教材5本。以通讯或第一作者在食品传感检测与加工领域国际知名学术期刊发表SCI论文119篇（他引累计1614次，高被引论文2篇，单篇最高被引500多次），EI论文158篇（其中71篇论文SCI同时检索），应邀在行业权威期刊（IF≥4）撰写综述6篇。以第一发明人授权美国发明专利3件和德国专利1件，中国发明专利43件。 获国家技术发明二等奖2项（第1和第3），教育部技术发明一等奖、江苏省科技一等奖等省部级奖6项。还先后获得霍英东优秀青年教师奖、江苏特聘教授、中国食品和包装机械协会青年科科技奖、中国食品科学杰出青年奖、江苏省十大科技之星、中国机械工程学会青年科技成就奖、科技部创新领军人才等。

江苏大学食品与生物工程学院简介：

江苏大学食品与生物工程学院是江苏大学办学历史最悠久、综合实力最雄厚的学院之一。食品科学与工程为A类学科，学院现有食品科学与工程系、生物技术系、食品质量与安全系、食品营养与健康系（筹建）、中心实验室及农产品加工工程研究院、物理加工研究院7个基层教学组织，并建有江苏省高校智能农业与农产品加工国际合作联合实验室、农业部蔬菜脱水加工技术集成基地、江苏省食品智能制造装备工程实验室、江苏省农产品物理加工重点实验室、国家农产品加工技术装备研发分中心等7个省部级科研支撑平台。学院获国家发明技术二等奖1项，全国创新争先奖1项，神农中华农业科技奖科研类成果一等奖1项，江苏省科学技术奖一等奖1项，国家专利金奖2项。

食品与生物工程学院开发已经应用成熟的在线检测技术：

气味可视化技术用于食品新鲜度指示包装；

多传感融合技术用于食醋、白酒等固态发酵过程监控；

多传感融合技术用于工业化主食菜肴加工过程监测；

基于电化学、荧光、比色、拉曼光谱技术用于食品、农产品中微痕量有害物质快速检测；

利用近红外、高光谱、多光谱技术检测水果内外部品质及分级分选。

采访编辑：涂润林