在“大食物觀”指引下——
未來食品，“營養(yǎng)”美好生活
（開卷知新）
陳 堅
核心閱讀
未來食品基于生物科技和生物產(chǎn)業(yè)，正在向更豐富的生物資源拓展，向植物動物微生物要熱量、要蛋白。未來食品的發(fā)展趨勢是食品技術、生物技術和信息技術的高度融合。
習近平總書記在中央農(nóng)村工作會議上的重要講話中強調(diào)：“要樹立大食物觀，構建多元化食物供給體系，多途徑開發(fā)食物來源。”民以食為天。隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，我國的食品消費已經(jīng)從吃得飽轉向吃得好，越來越追求吃得健康、吃得快樂。同時，人口增長、氣候變化以及資源、環(huán)境、公共健康等諸多復雜因素，對未來食品的可持續(xù)供給和營養(yǎng)健康提出巨大挑戰(zhàn)。
“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。深刻掌握食物結構變化趨勢、滿足人民需求，要在數(shù)量上保障食物供給，在質(zhì)量上提升食品的功能與營養(yǎng)，改變完全依賴種植養(yǎng)殖的傳統(tǒng)食物供給模式，全方位、多途徑開發(fā)食物資源，實現(xiàn)食物來源多元化。未來食品基于生物科技和生物產(chǎn)業(yè)，正在向更豐富的生物資源拓展，向植物動物微生物要熱量、要蛋白。
發(fā)展更營養(yǎng)美味、更安全可持續(xù)的未來食品
人類未來的食物和今天相比會有怎樣的不同？這是百姓關心的問題，也是科學家不懈探索的課題。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、納米技術等為技術基礎，未來食品將會更安全、更營養(yǎng)、更美味、更可持續(xù)。
作為一項高技術產(chǎn)業(yè)，未來食品的發(fā)展趨勢是食品技術（FT）、生物技術（BT）和信息技術（IT）的高度融合。與今天的食品產(chǎn)業(yè)相比，未來食品產(chǎn)業(yè)主要有三大特點。
一是變革傳統(tǒng)食品工業(yè)的制造模式。不同于種植養(yǎng)殖，未來食品可以通過食品和生物技術的結合，以工業(yè)化車間生產(chǎn)模式制造肉、蛋、奶、油等食品，使食品生產(chǎn)模式更為高效、綠色、可持續(xù)。比如，以大豆等植物蛋白為原料，經(jīng)過擠壓和組織化得到植物蛋白肉，或者從動物身上提取成肌干細胞，擴增培養(yǎng)成肌肉細胞，進而分化成肌肉纖維，形成細胞培養(yǎng)肉。這些技術正在逐漸成熟。
二是使人更健康，也使地球更健康。合理的飲食結構對我們的健康至關重要，不良膳食可能導致健康問題。醫(yī)學研究表明，食物結構中加入一定的植物蛋白替代動物蛋白，有益身體健康。植物蛋白替代動物蛋白，正是未來食品代表性的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖獲取動物蛋白方式不同，未來食品采用植物、微生物等方式獲取蛋白，產(chǎn)生溫室氣體少，占用耕地面積小，在資源消耗和環(huán)境影響等方面更加高效環(huán)保，讓地球更健康。
三是能夠應對人類面臨的食物挑戰(zhàn)。據(jù)聯(lián)合國相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到2050年全球?qū)Φ鞍踪|(zhì)的需求量將有大幅增加。因此，提高食品蛋白生產(chǎn)效率、尋求替代蛋白，成為未來食品的重要課題。動物細胞培養(yǎng)、微生物發(fā)酵生產(chǎn)和植物培育獲得的蛋白，不僅在生產(chǎn)效率方面具有顯著優(yōu)勢，而且更容易滿足不同食品蛋白功能和性質(zhì)的需求。
通過科技創(chuàng)新，探索未來食品新可能
未來食品在基礎研究與前沿技術創(chuàng)新、關鍵共性技術開發(fā)、系統(tǒng)化產(chǎn)品制造、產(chǎn)業(yè)鏈技術集成等方面前景廣闊，并已取得一定成果。植物基食品和替代蛋白是其中的典型代表，折射出食品科技創(chuàng)新和未來食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。
植物基食品是以植物原料或其制品為蛋白質(zhì)、脂肪等的來源，添加或不添加其他配料制成的具有類似動物食品質(zhì)構、風味、形態(tài)等特征的食品。通俗地說，就是以大豆、豌豆、小麥等植物為主要原料，通過加工，制成和肉、蛋、奶等有著相似口感味道的新型食品。植物基食品可分為植物基肉制品、植物基乳制品、植物基蛋制品等。人們熟悉的素雞、素鴨等傳統(tǒng)素食食品，就是植物基肉制品的初級形態(tài)。不過，植物基食品在降低飽和脂肪酸和膽固醇攝入、提供優(yōu)質(zhì)蛋白等營養(yǎng)功能上，與傳統(tǒng)素食食品相比存在顯著區(qū)別。近年來，植物基肉制品在漢堡餡料中得到應用，國內(nèi)企業(yè)也聯(lián)合科研機構推出了符合中國人口味的整塊植物牛肉、豬肉等產(chǎn)品，其形態(tài)、風味、口感都更接近傳統(tǒng)肉制品。市場上的燕麥奶、巴旦木奶等產(chǎn)品，則是典型的植物基乳制品，具有低熱量、低脂肪和高膳食纖維的特點。
隨著設計與制造技術不斷取得突破，特別是合成生物學技術和先進制造裝備的應用，植物基食品將變得更有營養(yǎng)、更有益健康。以植物肉為例，通過改變植物蛋白質(zhì)的結構特性，添加血紅蛋白、谷氨酰胺轉氨酶、維生素等物質(zhì)，運用血紅蛋白合成、科學復配等技術，植物肉不僅與傳統(tǒng)肉類外觀、色澤、口感幾乎一樣，而且氨基酸組成更合理，更易消化，可減少鹽、糖、油的攝入，為人們的健康生活方式提供更多選擇。
替代蛋白涉及微生物發(fā)酵蛋白、微藻蛋白等新興蛋白產(chǎn)業(yè)。我們經(jīng)常聽到“多補充蛋白質(zhì)”的建議，這背后的科學道理在于，食物蛋白是人類重要的營養(yǎng)素，具有構成和修補人體組織、運輸各類物質(zhì)、維持神經(jīng)系統(tǒng)功能和提供能量等作用。創(chuàng)新發(fā)展可持續(xù)、高質(zhì)量的蛋白生產(chǎn)方式，成為未來食物科研攻關方向之一。替代蛋白應運而生。
在替代蛋白中，微生物發(fā)酵蛋白具有代表性。微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白借助生物技術，對微生物進行編程，經(jīng)過特定的代謝途徑把原料轉化為人類所需要的蛋白質(zhì)，合成蛋白效率是傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)的上千倍，還能在顯著提升蛋白生產(chǎn)效率的同時，降低二氧化碳排放。研究指出，如果到2050年用微生物蛋白替代全球20%的牛肉消費，預計全球每年二氧化碳排放將減少56%，森林砍伐量也隨之降低。在生產(chǎn)應用中，已出現(xiàn)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165立方米的發(fā)酵罐一次可生產(chǎn)25萬根香腸所需蛋白。此外，微生物發(fā)酵蛋白在營養(yǎng)、口感等方面具有一定優(yōu)勢。如酵母蛋白含有人體全部必需的氨基酸，屬于全價蛋白，營養(yǎng)豐富，能夠滿足人體營養(yǎng)需求，沒有豆腥味，而且無致敏成分，適用人群廣泛。
微生物發(fā)酵蛋白合成工藝有三種。一是以淀粉質(zhì)資源（如玉米）為原料，通過微生物液化和糖化等處理，得到可用來發(fā)酵的糖，以此為底物進行細胞生長和蛋白質(zhì)合成，這種方法具有原料處理工藝成熟、發(fā)酵工藝控制穩(wěn)定的特點。二是以生產(chǎn)生活產(chǎn)生的有機廢棄物為原料，這種方法原料成本低，實現(xiàn)廢棄物資源化，促進循環(huán)生物經(jīng)濟發(fā)展。三是直接以碳化合物為原料，如以自然界含量豐富的二氧化碳、甲醇或甲烷等作為底物，創(chuàng)制出碳氮高效協(xié)同代謝與轉化的微生物細胞工廠，完成從碳化合物和無機氮向微生物蛋白的轉變，最終實現(xiàn)微生物蛋白的高效綠色制造。
食品與人類生存發(fā)展息息相關。一道道美味佳肴背后，凝結著食品技術力量。在“大食物觀”指引下，科研工作者正在探索未來食品新可能，為保障我國食品產(chǎn)業(yè)鏈自主可控、構建多元化食物供給體系貢獻科技力量，努力推動實現(xiàn)我國食品科技高水平自立自強，促進居民營養(yǎng)健康，創(chuàng)造更美好的“舌尖上的中國”。
（作者為中國工程院院士、江南大學教授）
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版式設計：沈亦伶
《 人民日報 》（ 2023年02月15日 20 版）
