未来食品：任务与挑战

在牵头进行科技部“面向2035愿景规划食品战略研究”过程中，我们发现世界许多国家都提出一些关于未来食品的概念、方向和主要内容，并且，在2019—2021三年间，以“未来食品（Future Foods或The Future of Food）”为主题的研究机构、平台和组织不断建立，杂志和学术会议持续出现，专业书籍也纷纷出版。

一、未来食品

根据国内外的大量讨论，未来食品的意义和价值主要表现在三个方面：

一是未来食品可能变革传统食品工业制造模式。主要是通过食品和生物技术的结合，改变传统的种植养殖方式，以车间生产模式制造肉、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为原料、经过高湿/低湿挤压和组织化得到植物蛋白肉和从动物提取成肌干细胞、扩增培养成肌肉细胞、分化成肌肉纤维而成的细胞培养肉。

二是未来食品将使人更健康、使地球更健康。使人更健康是因为现在全球由于饮食方式产生慢性疾病，年增500万死亡;大量的医学研究表面，在动物蛋白中加入一定的植物蛋白，可以显著降低死亡的风险。使地球更健康是因为全球食品产业产生了温室气体总量的25%，需要耕地40%，并且现在畜禽养殖方式获取动物蛋白比植物、微生物等方式获取蛋白，在资源占用和对环境影响等方面，均高出许多。

三是未来食品应该应对人类面临的挑战。据联合国数据，到2050年全球蛋白质的增量还需要30%～50%。我国农业部数据表明去年我国饲料蛋白的进口接近50%。因此，替代蛋白成为未来食品的一个重要内容。不仅具有上述的资源和环境效益，在蛋白的生产效率方面，微生物培养、植物培育也比传统畜禽养殖有明显优势。

未来食品其主要任务是解决食物供给和质量、食品安全和营养、饮食方式和精神享受3方面问题;其技术基础包括不同学科领域的前沿技术，如合成生物学、物联网、人工智能、增材制造、纳米技术等;其产品标签为更安全、更营养、更美味、更可持续。特别要指出的是：未来食品的发展路径将是3T（BT生物技术、IT信息技术、FT食品技术）融合实现高技术产业。

从国内外的大量文献还可以看出，未来食品的核心内容包括植物基食品、替代蛋白、食品感知、精准营养、智能制造、食品安全等方面。未来食品的发展将突出6个“新”：食品营养健康的突破将成为食品发展的新引擎;食品物性科学的进展将成为食品制造的新源泉;食品危害物发现与控制的成果将成为安全主动保障的新支撑;绿色制造技术的创新将成为食品产业可持续发展的新驱动;食品加工智能化装备的革命将成为食品工业升级的新动能;食品全链条技术的融合将成为食品产业的新模式。

二、未来食品的任务与挑战

未来食品涉及许多方面，这里以植物基食品和替代蛋白为例进行阐述。

（一）植物基食品

所谓的植物基食品，是以植物原料或其制品为蛋白质、脂肪等来源，添加或不添加其他配料，加工制成的具有类似动物食品的质构、风味、形态等品质特征的食品。需要说明的是，植物基食品与传统素食具有显著区别。

植物基食品是实现食品产业绿色低碳发展的重要途径：从《中国植物肉减碳洞察报告2022》可以发现，5种来自动物蛋白和植物蛋白的食品进行比较，植物基食品减碳效果高达98%。植物基食品有助改善膳食结构，是动物性食品的有效补充：膳食因素每年导致全球1 100万人死亡（中国301万人），主要原因之一是动物性食品摄入过多。植物基食品的发展方向是绿色加工和风味质构：可以采用生物技术、食品技术及机械工程技术，使蛋白优质、营养丰富、质构拟真、风味相似、色泽相近。

目前，国内外对植物基食品的投资开始集聚，不少咨询公司对其发展也给与非常积极的预测，研究论文和专利也迅速增强，如2000年以植物基食品为主题的论文国际刊物论文只有11篇，2021年2 230篇。所有这些均表明，植物基食品可能成为未来食品产业发展的主流方向。

（二）替代蛋白

开发替代蛋白的重要意义在于，从蛋白数量上可以保障国家食物安全，从蛋白质量上能够满足人民美好生活的需求。

从植物要蛋白，可大大提高资源与环境效益。目前人们主要开发的植物蛋白包括大豆蛋白、豌豆蛋白、小麦蛋白、大米蛋白以及燕麦蛋白、蚕豆蛋白、大麻蛋白及鹰嘴豆蛋白等新兴植物蛋白。这些植物蛋白各有优点与劣势，在应用中需要重视。

从微生物要蛋白，不仅可以降低CO₂排放量，如镰孢霉（Fusarium venenatum）发酵能够生产真菌蛋白，如果到2050年用真菌蛋白替代全球20%的牛肉消费，能够减少每年56%的二氧化碳排放和森林砍伐，而且可以大大提高蛋白生产效率，如在英国建立的采用枯萎镰刀菌发酵获取高纤维、低饱和脂肪的优质蛋白的车间，工业规模165M3发酵罐一次可以生产25万根香肠所需蛋白。

从动物要蛋白也有不同的研究，典型的如现在各国都非常重视的细胞培养肉。细胞培养肉是通过体外培养动物细胞生产肌纤维、脂肪等组织，再经食品化加工而成的一种新型肉类食品。与植物、微生物生产蛋白相比较，细胞培养蛋白优点是提供真实动物蛋白，无需牲畜饲喂和宰杀，同时大幅降低土地、水资源消耗，减轻环境污染，避免激素和抗生素滥用，是一种安全、高效、可持续的肉品生产方式。

三、需要特别关注的未来食品的关键技术

（一）食品组学

食品组学将食品科学研究带入新时代，其从基因层面解释不同个体对特定膳食组成的反应;从营养学角度解释食品成分的健康益处或损害的分子和细胞机制;确定食品活性成分作用的关键通路;分析肠道菌群的整体作用及功能;了解慢性疾病发生前到发生时的特征基因和分子生物标记物;了解食源性致病菌的应激适应反应;研究食品微生物作为传递体系的应用;评估食品的安全性、营养性及溯源性。食品组学的最重要作用是确定食品营养学信息，指导公众饮食健康。

（二）食品合成生物学

食品合成生物学，是借助合成生物学的许多方法和技术，构建细胞工厂，发展食品制造的细胞定制技术，包括开发食品新资源，制造和合成以往没有的、以为不能快速生产的食品组分或配料，以及实现传统食品加工的流程重构、单元替代以及过程强化。特别要重视的是，食品合成生物学的发展趋势之一是通过学科交叉，开发以C1原料合成食品组分或配料，这将为全球减碳目标、国家食物安全、人类可持续发展做出贡献。

（三）中国食品科技发展愿景与任务

科技部“面向2035愿景规划” 食品战略总体组提出了中国食品科技的发展愿景，包括聚焦一个目标：成为全球食品科技创新中心，率先进入创新型国家前列;围绕二个着力点：全力打赢关键核心技术攻坚战，实现高水平自立自强;实现三大保障：食品安全、人类健康、美好需求;催生四大新业态：食品细胞工厂、食品智能制造、智慧厨房、精准营养;完成六大战略任务：加工制造、营养健康、食品生物工程、智能装备、质量安全、包装物流;突破20项关键技术：食品细胞工厂、分子食品创制技术，等等。在此同时，研究组提出食品领域今后的七大任务包括：产出国际公认的原始创新成果、实现食品制造技术与装备“解卡/设卡”、建成国际化品牌企业、建立食品科学国家实验室、建设未来食品国家创新中心、形成世界级科学家队伍、牵头实施世界食品大科学计划，等等。

食品进入“大时代”：大规模、大业态、大市场、大龙头、大集群、大安全、大品牌。我们必须要有“大格局”：大合作、大平台、大科学、大技术。只有这样才能实现：产业由低端向中高端迈进、食品大国向食品强国迈进。

当我们讨论未来时，未来已来;当我们讨论将至时，将至已至;当我们以变革姿态期待未来迎接将至时，唯变不变！