我們真的可以相信我們的五種感官來評估水果和蔬菜的新鮮度嗎？在正常情況下，觀察、聞或觸摸食物通常足以確定其是否可以安全食用，且風(fēng)險很小。然而，在食品行業(yè)，質(zhì)量要求要嚴(yán)格得多，確保產(chǎn)品在運輸和儲存過程中的新鮮度是一項重大挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，中國江南大學(xué)最近進行的一項研究開發(fā)了一種結(jié)合3D打印和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)的系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測水果和蔬菜的質(zhì)量。

3D打印使得制作帶有顏色指示器的標(biāo)簽成為可能，該標(biāo)簽?zāi)軌驒z測與水果和蔬菜分解相關(guān)的二氧化碳水平變化。為了分析這些變化，我們使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解釋標(biāo)簽上顯示的結(jié)果。這兩種技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了一種實時監(jiān)測產(chǎn)品新鮮度的有效方法。

3D打印標(biāo)簽可監(jiān)測綠葉蔬菜、黃瓜和李子等蔬菜儲存期間二氧化碳水平的變化。（圖片來源：唐甜甜、張敏、賈慧杰、Bhesh Bhandari、郭志梅）。

如何利用3D打印和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制食物新鮮度？

在了解研究細(xì)節(jié)之前，了解深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DCNN）是什么非常重要。它是一種常用于圖像分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過利用3D打印的靈活性，研究人員設(shè)計了基于溴百里酚藍(lán)和甲基紅的顏色指示劑的標(biāo)簽，從而可以檢測與水果和蔬菜分解相關(guān)的二氧化碳水平變化。

事實證明，3D打印是使用海藻酸鈉、淀粉和多糖等生物相容性材料制造這些標(biāo)簽的理想解決方案，可確保食品包裝的安全。研究表明標(biāo)簽顏色變化與食品新鮮度之間存在直接關(guān)聯(lián)。此外，儲存環(huán)境中二氧化碳的增加也會導(dǎo)致重量損失加快和產(chǎn)品硬度下降。

中國江南大學(xué)（圖片來源：中國無錫）

如前所述，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來解釋標(biāo)簽收集的數(shù)據(jù)。通過分析標(biāo)簽圖像，這些網(wǎng)絡(luò)將食物分為三類：新鮮、稍新鮮和破損。DCNN的集成使得產(chǎn)品狀況評估實現(xiàn)高精度成為可能。該研究還促成了基于該模型的移動應(yīng)用程序的開發(fā)，使用戶能夠掃描標(biāo)簽并立即獲得食品新鮮度的診斷。

3D打印與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合為監(jiān)控食品供應(yīng)鏈開辟了新的視角。未來，通過集成額外的傳感器來測量溫度和濕度，該技術(shù)可以擴展到肉類和乳制品等其他產(chǎn)品。研究人員甚至考慮在印刷標(biāo)簽中添加抗菌劑，以延長食品的保質(zhì)期。

編譯整理：3dnatives