本文系統(tǒng)闡述了斯洛文尼亞Matja?Humar教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可食用微激光技術(shù)。該技術(shù)通過篩選食品級增益介質(zhì)與創(chuàng)新腔體設(shè)計(jì)，首次實(shí)現(xiàn)了完全由可食用物質(zhì)構(gòu)成的微激光系統(tǒng)，在食品防偽溯源、新鮮度監(jiān)測及跨領(lǐng)域應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著價值。研究成果為構(gòu)建智能化食品安全監(jiān)測體系提供了革命性技術(shù)路徑。

    一、研究背景與技術(shù)創(chuàng)新
    （一）可食用激光材料的篩選與機(jī)理
    傳統(tǒng)激光系統(tǒng)因材料毒性難以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)與食品領(lǐng)域，該研究首次建立可食用激光材料篩選體系：
    增益介質(zhì)：從獲批食品添加劑中篩選出葉綠素A（向日葵油中量子產(chǎn)率0.3）、核黃素（水溶液量子產(chǎn)率0.27）及胭脂紅等天然成分。其中橄欖油天然葉綠素濃度即可滿足激光發(fā)射閾值，實(shí)現(xiàn)“零添加”激光效應(yīng)。
    腔體材料：采用食品級透明介質(zhì)構(gòu)建諧振腔，如油滴/微球（回音壁模式，WGM）、可食用銀葉與瓊脂/明膠（法布里珀羅模式，F(xiàn)P），材料均未經(jīng)化學(xué)改性，確保食品理化性質(zhì)與營養(yǎng)價值不變。
    （二）微腔結(jié)構(gòu)的工程化設(shè)計(jì)
    1.回音壁模式（WGM）
    基于全內(nèi)反射原理，利用2mM葉綠素A/向日葵油液滴構(gòu)建高Q值腔體（Q>9000），激光閾值4.5μJ，最小液滴尺寸35μm。實(shí)驗(yàn)表明，菠菜提取的葉綠素混合物及純橄欖油均可實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射，閾值較純?nèi)~綠素A提高3倍。
    2.法布里珀羅模式（FP）
    采用可食用銀葉作為反射鏡，瓊脂/明膠為支撐結(jié)構(gòu)，填充葉綠素油溶液或核黃素水溶液。當(dāng)泵浦能量超過6μJ時，光譜呈現(xiàn)等間距激光峰，平均閾值5.9μJ，驗(yàn)證了線性腔體的激光發(fā)射特性。

    二、防偽編碼系統(tǒng)的技術(shù)原理
    （一）納米級精度編碼技術(shù)
    通過微流控技術(shù)制備單分散液滴，尺寸變異系數(shù)控制在0.2%0.4%，激光光譜測定誤差僅1.2nm。構(gòu)建14位二進(jìn)制編碼系統(tǒng)，理論可生成16384個唯一標(biāo)識碼，涵蓋生產(chǎn)信息、保質(zhì)期、原產(chǎn)地等數(shù)據(jù)。
    （二）物理不可克隆特性驗(yàn)證
    在桃子罐頭編碼實(shí)驗(yàn)中，5μL向日葵油即可嵌入“2017年4月26日國際停止食物浪費(fèi)日”信息，能量貢獻(xiàn)僅0.008kcal/100mL。經(jīng)一年儲存，編碼信息讀取準(zhǔn)確率達(dá)100%，證實(shí)其長期穩(wěn)定性與抗篡改能力。

    三、食品安全監(jiān)測的多功能傳感應(yīng)用
    （一）高精度理化指標(biāo)檢測
    糖濃度監(jiān)測：利用WGM腔體折射率敏感性，實(shí)現(xiàn)0.2%精度糖度測量，性能與商業(yè)折射儀相當(dāng)，適用于酒類、果汁質(zhì)量控制。
    pH動態(tài)監(jiān)測：基于殼聚糖薄膜的pH響應(yīng)性膨脹，檢測精度達(dá)0.05pH單位，成功追蹤牛奶變質(zhì)過程中pH值的連續(xù)變化。
    （二）微生物與環(huán)境脅迫預(yù)警
    微生物污染檢測：以營養(yǎng)富化明膠為傳感介質(zhì)，細(xì)菌產(chǎn)生的明膠酶分解結(jié)構(gòu)時激光信號消失，實(shí)現(xiàn)“自毀式”腐敗早期預(yù)警。
    溫度暴露記錄：采用不同熔點(diǎn)可食用脂肪構(gòu)建溫度敏感組件，超過閾值后結(jié)構(gòu)永久性改變，為冷鏈運(yùn)輸提供不可逆溫度監(jiān)測。

    四、跨領(lǐng)域應(yīng)用前景與技術(shù)展望
    該技術(shù)突破傳統(tǒng)食品監(jiān)測的局限性，在以下領(lǐng)域展現(xiàn)應(yīng)用潛力：
    消費(fèi)品質(zhì)量追蹤：化妝品原料溯源、農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境監(jiān)測；
    生物醫(yī)學(xué)工程：藥物膠囊激光編碼、醫(yī)用植入物個性化標(biāo)識；
    環(huán)境監(jiān)測：基于可降解材料的生態(tài)指標(biāo)傳感器。

    研究團(tuán)隊(duì)指出，隨著微納激光加工設(shè)備技術(shù)與材料科學(xué)的進(jìn)步，“智能食品”將實(shí)現(xiàn)全生命周期光學(xué)監(jiān)控——每件產(chǎn)品均配備不可偽造的“光學(xué)身份證”，集成防偽溯源與實(shí)時健康監(jiān)測功能。該技術(shù)為解決全球食品安全問題提供了跨學(xué)科創(chuàng)新范式，推動激光技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室向民生領(lǐng)域的深度融合。

    參考文獻(xiàn)
  Anwar,A.R.,etal."MicrolasersMadeEntirelyfromEdibleSubstances."AdvancedOpticalMaterials,2025,2500497.DOI:10.1002/adom.202500497.