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更健康 更安全 更营养 更美味 更高效 更可持续 未来食品的N张标签

  “未来,食品科技将颠覆传统食品工业制造模式。基于合成生物学、物联网、人工智能、增材制造、纳米技术等技术的未来食品,具有重大的社会、环境、经济效益。”中国工程院院士、中国食品科学技术学会名誉副理事长陈坚在前不久由中国食品科学技术学会主办的“前沿科技与未来食品论坛”上做出上述预判。他指出,中国的食品科技要进入创新型国家的前列。这就要求中国食品产业要成为高技术产业,而成为高技术产业的关键在于技术的先进性、复杂性和对社会的贡献。未来食品的标签应该是更健康、更安全、更营养、更美味、更高效、更可持续。

合成生物学重塑未来食品

  “未来食品中包括基于合成生物学为基础的‘细胞培养肉’和‘细胞牛奶’等。通过合成生物学,可以将植物天然物质从植物中有效提取出来。如利用廉价的植物,构建微生物的细胞工厂,合成出高价值的黄酮类化合物等功能成分。”陈坚以一个应用案例介绍了食品合成生物学所发挥的作用——基于合成生物学的青蒿素提取技术已经实现了商业化,即从5万亩青蒿中提取出的青蒿素,在100平方米的车间里就可以生产出来。

  陈坚介绍,食品合成生物学的主要目标和任务体现在以下3个方面。一是变革食品生产方式,开发更多新的食品资源。在未来,人口增长等将带来多重挑战,新的食品资源十分重要,比如人造肉、人造食品,改变了原有的食品生产模式。二是强化食品生物加工过程,提高生产效率,降低成本。三是重构食品制造工艺,丰富食品的营养成分并增加新的功能。

植物基加码未来食品

  “未来食品的一个重要方向,就是‘人造肉’。”国家大豆工程技术研究中心主任、东北农业大学教授江连洲表示,我国是发明植物蛋白肉最早的国家,中华民族作为农耕民族,最大的特点就是以植物性食品为主。豆腐作为现在最常见的豆制品最早在汉朝时就已被发明。研究发现,食用植物性食物的肠道要比食肉的长,因为植物性食物需要消化的时间更长,各种营养成分更加丰富。另有数据表明,欧美人的肠道比东方人的肠道要短,这说明欧美人适合食用肉类食品,东方人不太适合吃太多的肉类食品,这是长期进化的一个结果。“发展植物基肉制品可以节省99%的水、93%的土地,减少90%的排放,降低46%的能量消耗。”江连洲用一串数字说明了植物基肉制品在节约资源方面的益处。

  江连洲认为,植物基肉制品的关键技术有几大类:一类是原料的选择及其复配技术。原料以豆类为最多的,主要以大豆为代表的豆类蛋白。所谓植物基肉制品、植物蛋白肉以大豆蛋白为基础,约90%,加上豌豆蛋白、谷物蛋白、大米蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白及其他的杂粮蛋白。第二类是质构优化技术。所谓质构就是肉感,主要取决于蛋白质的结构,加之辅料和食品添加剂,可以改善和提升植物肉感质构。目前,做植物蛋白肉主要采用挤压技术。不同挤压方法加工的植物蛋白肉不同。将挤压的蛋白食品化加工,还涉及风味调控。真肉产品中的风味来源于天然物质在加工中的变化,如脂类、蛋白质的降解等。在植物肉的加工过程中,如何模拟达到这一程度,值得探讨。

  在江连洲看来,未来植物肉面临的挑战主要是加工方式,特别是整肉的加工,还有评价方法。江连洲介绍,中国食品科学技术学会组织制定的《植物基肉制品团体标准》,制订了植物基肉制品、植物蛋白肉的基本标准,目前已通过专家论证。

人工智能赋能未来食品

  人工智能在未来食品开发方面将起到怎样的作用?武汉大学国家网络安全学院崔晓晖教授介绍,人工智能是研究用于模拟扩展人的智能的方法和手段,在溯源、食品安全等多个食品领域中都有应用。很多企业已将人工智能手段融入食品和饮料的生产中,比如用神经网络研究怎样才能使披萨做得更好吃;利用人工智能在食品生产中进行卫生管控;在农业种植方面利用物联网、传感器等帮助农民种好农作物。

  崔晓晖认为,人工智能和食品科学研究之间的关联性主要体现在以下3个方面。首先,基于大数据驱动的风味网络的构建。风味食品很多都是基于传统,不同民族、不同地域有不同的风味,可以用大数据驱动实现新风味食品的开发。例如,国外有公司利用人工智能与大数据预测新的风味组合,创造出新风味,甚至做相关预测。其次,构建食药同源知识图谱网络。通过对很多食谱里面的成分、化合物关联性的分析,来研发更多的食药同源配方。第三,构建食品感官图谱。以咖啡为例,将此类咖啡的香味与几百种化合物之间的关系进行分析,通过神经网络预测哪一种口味到底基于哪一种化合物。

  浙江大学生物系统工程与食品科学学院副院长、馥莉食品研究院院长刘东红谈到,在智能制造中有多个方面值得去挖掘和深入,如食品的数字化设计和优化。食品的数字化设计包括:对食品本身做数字化的表征;对其加工过程做数字化的表征;对其装备实现数字化的设计,由此才能完整地构建食品数字化转型升级的完整体系。

  刘东红表示,对食品加工过程做数字化模拟目前已有了初步研究,如何实现加工和宏观、微观结构之间变化的关系以及用多维数据融合技术实现食品功能、工艺的细致化,甚至提高食品的功能化和营养化,从而实现食品加工和产业链的全程数据化,这将是未来发展的重要方向。

  中国食品科学技术学会名誉副理事长、中国农业大学特殊食品研究中心主任罗云波认为,在未来,未来食品远超出我们的想象。随着技术的日新月异,合成生物学、大数据、人工智能还有人造肉以及基因编辑等技术,将会毫无悬念地融入食品的加工、制造、开发中,使得食品更加安全、美味、营养、健康、丰富多彩。