【錨定2035·院士談科學報國】加強原始創(chuàng)新，推動未來食品更安全、更營養(yǎng)、更美味

編者按：習近平總書記指出，“科學普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作?！睘橹Ω咚娇萍甲粤⒆詮?，中國科協(xié)科普部聯(lián)合光明網(wǎng)推出“院士高端科普”欄目，邀請各領(lǐng)域院士就我國當下熱點科技問題給予權(quán)威解答，服務(wù)引導更多科技工作者提升科研科普能力，促進全民科學素質(zhì)提升，為科技強國建設(shè)貢獻科普力量。

未來食品是對傳統(tǒng)食品、現(xiàn)代食品的發(fā)展，體現(xiàn)著未來生產(chǎn)方法和生活方式的改變，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等問題。從科學發(fā)展的角度來看，以合成生物學、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增材制造、納米技術(shù)等為技術(shù)基礎(chǔ)，未來食品將會更安全、更營養(yǎng)、更美味、更可持續(xù)。

在探討未來食品之前，我們需要先了解它所面臨的全球背景和挑戰(zhàn)。一是人口增長與食品供給的矛盾，據(jù)聯(lián)合國報告預(yù)測，到2050年全球人口將達到約94億，對食品的總需求將增加50%，其中蛋白質(zhì)需求量還將增加30%到50%。這意味著我們需要尋找新的食品資源，以提高食品供給能力。二是食品生產(chǎn)與環(huán)境變化的關(guān)聯(lián)。農(nóng)作物食品生產(chǎn)不僅消耗大量資源，還排放溫室氣體。據(jù)估計，農(nóng)作物食品生產(chǎn)排放了全球25%的溫室氣體，消耗了全球能源供給的三分之一。此外，極端天氣事件頻發(fā)也導致糧食安全問題日益嚴峻。三是糧食浪費與地緣政治的影響。每年全球有13億噸的食物被浪費或損耗，占生產(chǎn)量的三分之一。同時，地緣政治沖突也會影響全球糧食貿(mào)易和供應(yīng)安全。

基于這些挑戰(zhàn)，未來食品的研究目標變得非常明確：一是解決食物的供給和質(zhì)量問題；二是保障食品安全和營養(yǎng)；三是改善飲食方式和提升精神享受。

為了實現(xiàn)未來食品的研究目標，我們需要依靠一系列前沿技術(shù)作為支撐。這些技術(shù)主要包括合成生物學、人工智能、智能制造等。其中，合成生物學是一門新興的交叉學科，它通過工程化的理念對微生物進行改造、設(shè)計和重組，以實現(xiàn)特定的目標。

在我的研究中，我們利用合成生物學技術(shù)來優(yōu)化食品生物制造工業(yè)菌種的選育過程。通過全鏈式創(chuàng)新研究，我們突破了高效選育與優(yōu)化技術(shù)瓶頸，獲得了系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良菌種。這些菌種在提升食品品質(zhì)和產(chǎn)量方面發(fā)揮了重要作用。

人工智能在未來食品領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣泛。我們可以利用人工智能技術(shù)對食品加工過程進行參數(shù)預(yù)測和模擬優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，通過大數(shù)據(jù)分析，我們還可以指導個性化營養(yǎng)方案的制定，滿足不同消費者的健康需求。

智能制造是推動食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵引擎。它主要以食品生產(chǎn)的高效低碳和優(yōu)質(zhì)為目標，通過發(fā)展食品工業(yè)機器人、智能制造加工系統(tǒng)和智慧工業(yè)廚房等實現(xiàn)柔性加工、數(shù)字集成和智能控制等目標。

我們團隊積極探索智能制造技術(shù)在未來食品生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。例如，我們利用智能機器人和傳感器等技術(shù)實現(xiàn)食品生產(chǎn)的自動化和智能化監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以，未來食品的研究內(nèi)容非常豐富，主要包括資源挖掘、食品感知、智慧監(jiān)管、智能制造和精神營養(yǎng)等方面。在資源挖掘方面，通過挖掘新的食品資源來優(yōu)化食品供給結(jié)構(gòu)和提高供給效率。

例如我們可以利用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)各種功能性食品配料；還可以開發(fā)新的植物蛋白和昆蟲蛋白等替代傳統(tǒng)畜禽蛋白資源。食品感知技術(shù)則是創(chuàng)造更美好生活需求的重要載體。它主要關(guān)注如何通過食品風味的識別、掌控和優(yōu)化來打破美味與健康的對立關(guān)系。在我的研究中我們致力于通過感知路徑和風味創(chuàng)制等方面的研究來提升食品的美味度和健康價值。

例如我們可以利用人工智能技術(shù)對食品風味進行精準預(yù)測和調(diào)控滿足不同消費者的個性化需求；還可以通過開發(fā)新的食品添加劑來增強食品的口感和營養(yǎng)價值等。智慧監(jiān)管是全面實現(xiàn)食品安全主動防控的根本保障。它主要利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)手段對食品安全進行實時監(jiān)測和精準溯源等。通過智慧監(jiān)管我們可以有效應(yīng)對各種新業(yè)態(tài)和新資源食品帶來的安全挑戰(zhàn)保障人民群眾的身體健康和生命安全。例如我們可以利用傳感器和攝像頭等技術(shù)手段對食品生產(chǎn)、加工和流通過程進行全程監(jiān)控及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患等。

智能制造作為驅(qū)動食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵引擎，在未來食品生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過智能制造技術(shù)我們可以實現(xiàn)食品生產(chǎn)的高效低碳和優(yōu)質(zhì)化提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力水平。例如我們可以利用智能機器人和自動化生產(chǎn)線等技術(shù)手段提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；還可以通過大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程降低能耗和排放實現(xiàn)綠色生產(chǎn)目標等。

除了物質(zhì)層面的營養(yǎng)需求外精神營養(yǎng)也是未來食品研究的重要方向之一。它主要關(guān)注如何通過食品來調(diào)節(jié)人們的情緒和壓力等心理狀態(tài)提升人們的生活質(zhì)量和幸福感。例如我們可以利用一些功能性食品成分來改善人們的睡眠質(zhì)量和緩解焦慮情緒等；還可以通過開發(fā)具有特定功效的保健食品來滿足不同人群的健康需求等。

“大食物觀”為未來食品科技與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展明確了方向。面對未來食品科技創(chuàng)新發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)和新需求，我們必須加強基礎(chǔ)研究，突出原始創(chuàng)新，推動我國食品不斷創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展，提升國際競爭力，形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的食品高科技技術(shù)，引領(lǐng)世界食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升我國在世界食品科技領(lǐng)域的參與度和話語權(quán)。

（本文系中國工程院院士、中國糧油學會首席專家、江南大學未來食品科學中心教授陳堅在“打造糧油新賽道，賦能公眾大健康”科普活動的分享，記者宋雅娟整理）

責編：肖春芳

來源：光明網(wǎng)