【錨定2035·院士談科學(xué)報(bào)國(guó)】加強(qiáng)原始創(chuàng)新，推動(dòng)未來(lái)食品更安全、更營(yíng)養(yǎng)、更美味

編者按：習(xí)近平總書(shū)記指出，“科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作。”為助力高水平科技自立自強(qiáng)，中國(guó)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(qǐng)各領(lǐng)域院士就我國(guó)當(dāng)下熱點(diǎn)科技問(wèn)題給予權(quán)威解答，服務(wù)引導(dǎo)更多科技工作者提升科研科普能力，促進(jìn)全民科學(xué)素質(zhì)提升，為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)科普力量。

未來(lái)食品是對(duì)傳統(tǒng)食品、現(xiàn)代食品的發(fā)展，體現(xiàn)著未來(lái)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(yíng)養(yǎng)、飲食方式和精神享受等問(wèn)題。從科學(xué)發(fā)展的角度來(lái)看，以合成生物學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增材制造、納米技術(shù)等為技術(shù)基礎(chǔ)，未來(lái)食品將會(huì)更安全、更營(yíng)養(yǎng)、更美味、更可持續(xù)。

在探討未來(lái)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(zhǎng)與食品供給的矛盾，據(jù)聯(lián)合國(guó)報(bào)告預(yù)測(cè)，到2050年全球人口將達(dá)到約94億，對(duì)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(jì)，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(dǎo)致糧食安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻。三是糧食浪費(fèi)與地緣政治的影響。每年全球有13億噸的食物被浪費(fèi)或損耗，占生產(chǎn)量的三分之一。同時(shí)，地緣政治沖突也會(huì)影響全球糧食貿(mào)易和供應(yīng)安全。

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

為了實(shí)現(xiàn)未來(lái)食品的研究目標(biāo)，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(xué)、人工智能、智能制造等。其中，合成生物學(xué)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，它通過(guò)工程化的理念對(duì)微生物進(jìn)行改造、設(shè)計(jì)和重組，以實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。

在我的研究中，我們利用合成生物學(xué)技術(shù)來(lái)優(yōu)化食品生物制造工業(yè)菌種的選育過(guò)程。通過(guò)全鏈?zhǔn)絼?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(shí)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(lái)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(duì)食品加工過(guò)程進(jìn)行參數(shù)預(yù)測(cè)和模擬優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，我們還可以指導(dǎo)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)方案的制定，滿(mǎn)足不同消費(fèi)者的健康需求。

智能制造是推動(dòng)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(biāo)，通過(guò)發(fā)展食品工業(yè)機(jī)器人、智能制造加工系統(tǒng)和智慧工業(yè)廚房等實(shí)現(xiàn)柔性加工、數(shù)字集成和智能控制等目標(biāo)。

我們團(tuán)隊(duì)積極探索智能制造技術(shù)在未來(lái)食品生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。例如，我們利用智能機(jī)器人和傳感器等技術(shù)實(shí)現(xiàn)食品生產(chǎn)的自動(dòng)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(lái)食品的研究?jī)?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(yíng)養(yǎng)等方面。在資源挖掘方面，通過(guò)挖掘新的食品資源來(lái)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(kāi)發(fā)新的植物蛋白和昆蟲(chóng)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(guò)食品風(fēng)味的識(shí)別、掌控和優(yōu)化來(lái)打破美味與健康的對(duì)立關(guān)系。在我的研究中我們致力于通過(guò)感知路徑和風(fēng)味創(chuàng)制等方面的研究來(lái)提升食品的美味度和健康價(jià)值。

例如我們可以利用人工智能技術(shù)對(duì)食品風(fēng)味進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和調(diào)控滿(mǎn)足不同消費(fèi)者的個(gè)性化需求；還可以通過(guò)開(kāi)發(fā)新的食品添加劑來(lái)增強(qiáng)食品的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。智慧監(jiān)管是全面實(shí)現(xiàn)食品安全主動(dòng)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(duì)食品安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)溯源等。通過(guò)智慧監(jiān)管我們可以有效應(yīng)對(duì)各種新業(yè)態(tài)和新資源食品帶來(lái)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(duì)食品生產(chǎn)、加工和流通過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患等。

智能制造作為驅(qū)動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵引擎，在未來(lái)食品生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)智能制造技術(shù)我們可以實(shí)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(jìng)爭(zhēng)力水平。例如我們可以利用智能機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(guò)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程降低能耗和排放實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)目標(biāo)等。

除了物質(zhì)層面的營(yíng)養(yǎng)需求外精神營(yíng)養(yǎng)也是未來(lái)食品研究的重要方向之一。它主要關(guān)注如何通過(guò)食品來(lái)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(lái)改善人們的睡眠質(zhì)量和緩解焦慮情緒等；還可以通過(guò)開(kāi)發(fā)具有特定功效的保健食品來(lái)滿(mǎn)足不同人群的健康需求等。

“大食物觀(guān)”為未來(lái)食品科技與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展明確了方向。面對(duì)未來(lái)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(qiáng)基礎(chǔ)研究，突出原始創(chuàng)新，推動(dòng)我國(guó)食品不斷創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，形成具有我國(guó)自主知識(shí)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(guó)在世界食品科技領(lǐng)域的參與度和話(huà)語(yǔ)權(quán)。

（本文系中國(guó)工程院院士、中國(guó)糧油學(xué)會(huì)首席專(zhuān)家、江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心教授陳堅(jiān)在“打造糧油新賽道，賦能公眾大健康”科普活動(dòng)的分享，記者宋雅娟整理）

責(zé)編：肖春芳

來(lái)源：光明網(wǎng)