未來食品: 任務(wù)與挑戰(zhàn)

在牽頭進行科技部“面向2035 愿景規(guī)劃食品戰(zhàn)略研究” 過程中， 我們發(fā)現(xiàn)世界許多國家都提出一些關(guān)于未來食品的概念、 方向和主要內(nèi)容， 并且， 在2019—2021 三年間， 以“未來食品(Future Foods 或The Future of Food)” 為主題的研究機構(gòu)、 平臺和組織不斷建立， 雜志和學(xué)術(shù)會議持續(xù)出現(xiàn)， 專業(yè)書籍也紛紛出版。

一、 未來食品

根據(jù)國內(nèi)外的大量討論， 未來食品的意義和價值主要表現(xiàn)在三個方面:

監(jiān)測線路選擇在該變電站10 kV母線Ⅰ段和10 kV母線Ⅱ段。電壓暫降儀安裝于兩段母線電壓的端子排上。該變電站一次接線如圖2所示。

一是未來食品可能變革傳統(tǒng)食品工業(yè)制造模式。 主要是通過食品和生物技術(shù)的結(jié)合， 改變傳統(tǒng)的種植養(yǎng)殖方式， 以車間生產(chǎn)模式制造肉、 蛋、 奶、 油， 等等。 典型的代表是人造肉， 包括采用大豆等植物蛋白為原料、經(jīng)過高濕/低濕擠壓和組織化得到植物蛋白肉和從動物提取成肌干細胞、 擴增培養(yǎng)成肌肉細胞、 分化成肌肉纖維而成的細胞培養(yǎng)肉。

二是未來食品將使人更健康、 使地球更健康。 使人更健康是因為現(xiàn)在全球由于飲食方式產(chǎn)生慢性疾病， 年增500 萬死亡； 大量的醫(yī)學(xué)研究表面， 在動物蛋白中加入一定的植物蛋白， 可以顯著降低死亡的風(fēng)險。 使地球更健康是因為全球食品產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了溫室氣體總量的25%， 需要耕地40%， 并且現(xiàn)在畜禽養(yǎng)殖方式獲取動物蛋白比植物、 微生物等方式獲取蛋白， 在資源占用和對環(huán)境影響等方面， 均高出許多。

從國內(nèi)外的大量文獻還可以看出， 未來食品的核心內(nèi)容包括植物基食品、 替代蛋白、 食品感知、 精準營養(yǎng)、 智能制造、 食品安全等方面。 未來食品的發(fā)展將突出6 個“新”: 食品營養(yǎng)健康的突破將成為食品發(fā)展的新引擎； 食品物性科學(xué)的進展將成為食品制造的新源泉； 食品危害物發(fā)現(xiàn)與控制的成果將成為安全主動保障的新支撐； 綠色制造技術(shù)的創(chuàng)新將成為食品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新驅(qū)動； 食品加工智能化裝備的革命將成為食品工業(yè)升級的新動能； 食品全鏈條技術(shù)的融合將成為食品產(chǎn)業(yè)的新模式。

項目審查嚴格執(zhí)行國家水資源管理政策，根據(jù)水資源承載能力和用水總量控制管理目標，科學(xué)確定項目規(guī)模，推廣采用先進適用農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，顯著提高了用水效率，促進了水資源合理利用。禁止項目開采深層承壓水、地下水超采區(qū)來新增擴大灌溉面積，項目節(jié)水與地下水壓采相結(jié)合，最大限度減少地下水超采，加強了地下水保護。通過優(yōu)化井群布置，核減新增井數(shù)量，節(jié)省了項目資金。

未來食品涉及許多方面， 這里以植物基食品和替代蛋白為例進行闡述。

三是未來食品應(yīng)該應(yīng)對人類面臨的挑戰(zhàn)。 據(jù)聯(lián)合國數(shù)據(jù)， 到2050 年全球蛋白質(zhì)的增量還需要30% ~50%。我國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)表明去年我國飼料蛋白的進口接近50%。 因此， 替代蛋白成為未來食品的一個重要內(nèi)容。不僅具有上述的資源和環(huán)境效益， 在蛋白的生產(chǎn)效率方面， 微生物培養(yǎng)、 植物培育也比傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖有明顯優(yōu)勢。

二、 未來食品的任務(wù)與挑戰(zhàn)

我國民族服飾元素硬性到服裝設(shè)計理念和加工工藝，我國幅員遼闊，不同地區(qū)的人們文化和宗教信仰都是不同的，因此他們對于服裝色彩的理解也具有很大的差異性，例如蒙古族崇尚藍色和白色，但是漢族對于白色比較忌諱。民族服飾存在很大的差異，這也是服裝面料再造設(shè)計過程中可以借鑒的原色。民族服飾的服裝面料制作工藝都是不同的，利用各種制作工藝可以豐富服裝面料再造設(shè)計的方法，例如海南黎錦利用的扎染、制造等工藝，在服裝面料再造設(shè)計當中利用這些工藝，可以使服裝具備海南黎族的民族色彩。

表17顯示，第一個模型的p=0.001，第二個模型的p=0.000，它們的回歸檢驗均具有非常高的顯著性.由表18可知，第一次引進的變量X4得到的模型為：Y=492.239-3.09X4，第二次引進的變量X1得到的模型為：Y=431.636-2.57X4+6.031X1，這是最好的回歸模型.

(一) 植物基食品

所謂的植物基食品， 是以植物原料或其制品為蛋白質(zhì)、 脂肪等來源， 添加或不添加其他配料， 加工制成的具有類似動物食品的質(zhì)構(gòu)、 風(fēng)味、 形態(tài)等品質(zhì)特征的食品。 需要說明的是， 植物基食品與傳統(tǒng)素食具有顯著區(qū)別。

采用現(xiàn)代信息技術(shù)對機械類課程中復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計、機械加工過程、機械振動控制以及加工表面質(zhì)量等知識點進行建模和仿真，可以有效提高教學(xué)效率并增強教學(xué)直觀性。另外，機械類課程中的工藝流程、機床夾具、加工精度、機器裝配等教學(xué)內(nèi)容，都可以通過該方法來實現(xiàn)。因此，該課程數(shù)字化和可視化的實施，對機械類專業(yè)課程的教學(xué)改革具有一定的借鑒價值。

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開發(fā)替代蛋白的重要意義在于， 從蛋白數(shù)量上可以保障國家食物安全， 從蛋白質(zhì)量上能夠滿足人民美好生活的需求。

(二) 替代蛋白

目前， 國內(nèi)外對植物基食品的投資開始集聚， 不少咨詢公司對其發(fā)展也給與非常積極的預(yù)測， 研究論文和專利也迅速增強， 如2000 年以植物基食品為主題的論文國際刊物論文只有11 篇， 2021 年2 230 篇。 所有這些均表明， 植物基食品可能成為未來食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向。

未來食品其主要任務(wù)是解決食物供給和質(zhì)量、 食品安全和營養(yǎng)、 飲食方式和精神享受3 方面問題； 其技術(shù)基礎(chǔ)包括不同學(xué)科領(lǐng)域的前沿技術(shù)， 如合成生物學(xué)、 物聯(lián)網(wǎng)、 人工智能、 增材制造、 納米技術(shù)等； 其產(chǎn)品標簽為更安全、 更營養(yǎng)、 更美味、 更可持續(xù)。 特別要指出的是: 未來食品的發(fā)展路徑將是3T (BT 生物技術(shù)、 IT 信息技術(shù)、 FT 食品技術(shù)) 融合實現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

從植物要蛋白， 可大大提高資源與環(huán)境效益。 目前人們主要開發(fā)的植物蛋白包括大豆蛋白、 豌豆蛋白、 小麥蛋白、 大米蛋白以及燕麥蛋白、 蠶豆蛋白、 大麻蛋白及鷹嘴豆蛋白等新興植物蛋白。 這些植物蛋白各有優(yōu)點與劣勢， 在應(yīng)用中需要重視。

植物基食品是實現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要途徑: 從《中國植物肉減碳洞察報告2022》 可以發(fā)現(xiàn)， 5種來自動物蛋白和植物蛋白的食品進行比較， 植物基食品減碳效果高達98%。 植物基食品有助改善膳食結(jié)構(gòu)，是動物性食品的有效補充: 膳食因素每年導(dǎo)致全球1 100 萬人死亡(中國301 萬人)， 主要原因之一是動物性食品攝入過多。 植物基食品的發(fā)展方向是綠色加工和風(fēng)味質(zhì)構(gòu): 可以采用生物技術(shù)、 食品技術(shù)及機械工程技術(shù)， 使蛋白優(yōu)質(zhì)、 營養(yǎng)豐富、 質(zhì)構(gòu)擬真、 風(fēng)味相似、 色澤相近。

從微生物要蛋白， 不僅可以降低CO

排放量， 如鐮孢霉(

) 發(fā)酵能夠生產(chǎn)真菌蛋白， 如果到2050 年用真菌蛋白替代全球20% 的牛肉消費， 能夠減少每年56%的二氧化碳排放和森林砍伐， 而且可以大大提高蛋白生產(chǎn)效率， 如在英國建立的采用枯萎鐮刀菌發(fā)酵獲取高纖維、 低飽和脂肪的優(yōu)質(zhì)蛋白的車間， 工業(yè)規(guī)模165M3 發(fā)酵罐一次可以生產(chǎn)25 萬根香腸所需蛋白。

從動物要蛋白也有不同的研究， 典型的如現(xiàn)在各國都非常重視的細胞培養(yǎng)肉。 細胞培養(yǎng)肉是通過體外培養(yǎng)動物細胞生產(chǎn)肌纖維、 脂肪等組織， 再經(jīng)食品化加工而成的一種新型肉類食品。 與植物、 微生物生產(chǎn)蛋白相比較， 細胞培養(yǎng)蛋白優(yōu)點是提供真實動物蛋白， 無需牲畜飼喂和宰殺， 同時大幅降低土地、 水資源消耗， 減輕環(huán)境污染， 避免激素和抗生素濫用， 是一種安全、 高效、可持續(xù)的肉品生產(chǎn)方式。

三、 需要特別關(guān)注的未來食品的關(guān)鍵技術(shù)

(一) 食品組學(xué)

食品組學(xué)將食品科學(xué)研究帶入新時代， 其從基因?qū)用娼忉尣煌瑐€體對特定膳食組成的反應(yīng)； 從營養(yǎng)學(xué)角度解釋食品成分的健康益處或損害的分子和細胞機制； 確定食品活性成分作用的關(guān)鍵通路； 分析腸道菌群的整體作用及功能； 了解慢性疾病發(fā)生前到發(fā)生時的特征基因和分子生物標記物； 了解食源性致病菌的應(yīng)激適應(yīng)反應(yīng)； 研究食品微生物作為傳遞體系的應(yīng)用； 評估食品的安全性、 營養(yǎng)性及溯源性。 食品組學(xué)的最重要作用是確定食品營養(yǎng)學(xué)信息， 指導(dǎo)公眾飲食健康。

(二) 食品合成生物學(xué)

食品合成生物學(xué)， 是借助合成生物學(xué)的許多方法和技術(shù)， 構(gòu)建細胞工廠， 發(fā)展食品制造的細胞定制技術(shù)，包括開發(fā)食品新資源， 制造和合成以往沒有的、 以為不能快速生產(chǎn)的食品組分或配料， 以及實現(xiàn)傳統(tǒng)食品加工的流程重構(gòu)、 單元替代以及過程強化。 特別要重視的是， 食品合成生物學(xué)的發(fā)展趨勢之一是通過學(xué)科交叉，開發(fā)以C1 原料合成食品組分或配料， 這將為全球減碳目標、 國家食物安全、 人類可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

(三) 中國食品科技發(fā)展愿景與任務(wù)

科技部“面向2035 愿景規(guī)劃” 食品戰(zhàn)略總體組提出了中國食品科技的發(fā)展愿景， 包括聚焦一個目標: 成為全球食品科技創(chuàng)新中心， 率先進入創(chuàng)新型國家前列；圍繞二個著力點: 全力打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)， 實現(xiàn)高水平自立自強； 實現(xiàn)三大保障: 食品安全、 人類健康、 美好需求； 催生四大新業(yè)態(tài): 食品細胞工廠、 食品智能制造、 智慧廚房、 精準營養(yǎng)； 完成六大戰(zhàn)略任務(wù):加工制造、 營養(yǎng)健康、 食品生物工程、 智能裝備、 質(zhì)量安全、 包裝物流； 突破20 項關(guān)鍵技術(shù): 食品細胞工廠、分子食品創(chuàng)制技術(shù)， 等等。 在此同時， 研究組提出食品領(lǐng)域今后的七大任務(wù)包括: 產(chǎn)出國際公認的原始創(chuàng)新成果、 實現(xiàn)食品制造技術(shù)與裝備“解卡/設(shè)卡”、 建成國際化品牌企業(yè)、 建立食品科學(xué)國家實驗室、 建設(shè)未來食品國家創(chuàng)新中心、 形成世界級科學(xué)家隊伍、 牽頭實施世界食品大科學(xué)計劃， 等等。

食品進入“大時代”: 大規(guī)模、 大業(yè)態(tài)、 大市場、大龍頭、 大集群、 大安全、 大品牌。 我們必須要有“大格局”: 大合作、 大平臺、 大科學(xué)、 大技術(shù)。 只有這樣才能實現(xiàn): 產(chǎn)業(yè)由低端向中高端邁進、 食品大國向食品強國邁進。

當我們討論未來時， 未來已來； 當我們討論將至?xí)r， 將至已至； 當我們以變革姿態(tài)期待未來迎接將至?xí)r， 唯變不變!