综述：食品发酵过程分析技术与软测量：测量模式、分析验证与泛化

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Process analytical technology and soft sensing for food fermentation: measurement modalities, analytical validation, and generalization

　　

摘要

食品发酵将微生物演替、底物转化和质量发展耦合在一起，而这些基质通常是异质的且难以进行代表性采样。常规检测方法存在滞后且数据稀疏的问题，而过程分析技术（PAT）通过光谱、成像、挥发性物质分析、荧光、电化学传感和物理化学传感器等方式，提供低干扰的测量手段。本综述探讨了这些测量模态如何与软传感模型结合，将间接信号转化为对发酵状态和质量属性的估计。本文保留黑茶和乌龙茶的加工过程作为明确标注的测量边界案例，因为通常称为"发酵"的过程主要由内源酶氧化驱动，与红茶等深色茶类的微生物后发酵不同。文献围绕测量目标、模态选择性、基质干扰、信号处理、校准、分析验证和跨基质泛化等主题进行组织。来自茶、康普茶、发酵乳、酱料、食醋、酒精饮料以及固体或半固体发酵的证据表明，多模态测量可以拓展分析的可达性，但报告的性能强烈依赖于参考方法、采样几何、时间对齐、标签质量和验证单元。当在预处理不一致的情况下或按批次内数据划分进行比较时，复杂模型的解析价值有限。因此，可靠的测量系统需要可解释的目标定义、代表性采样、基线比较、独立批次验证、适用域评估以及可追溯的校准转移。未来研究应优先考虑最小充分传感、具有不确定性感知的预测、标准化的外部验证，以及跨仪器、原料、季节和生产地点的校准维护策略。