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编者按：习近平总书记指出，“科学普及是实现创新发展的重要基础性工作。”为助力高水平科技自立自强，中国科协科普部联合光明网推出“院士高端科普”栏目，邀请各领域院士就我国当下热点科技问题给予权威解答，服务引导更多科技工作者提升科研科普能力，促进全民科学素质提升，为科技强国建设贡献科普力量。

未来食品是对传统食品、现代食品的发展，体现着未来生产方法和生活方式的改变，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等问题。从科学发展的角度来看，以合成生物学、物联网、人工智能、增材制造、纳米技术等为技术基础，未来食品将会更安全、更营养、更美味、更可持续。

在探讨未来食品之前，我们需要先了解它所面临的全球背景和挑战。一是人口增长与食品供给的矛盾，据联合国报告预测，到2050年全球人口将达到约94亿，对食品的总需求将增加50%，其中蛋白质需求量还将增加30%到50%。这意味着我们需要寻找新的食品资源，以提高食品供给能力。二是食品生产与环境变化的关联。农作物食品生产不仅消耗大量资源，还排放温室气体。据估计，农作物食品生产排放了全球25%的温室气体，消耗了全球能源供给的三分之一。此外，极端天气事件频发也导致粮食安全问题日益严峻。三是粮食浪费与地缘政治的影响。每年全球有13亿吨的食物被浪费或损耗，占生产量的三分之一。同时，地缘政治冲突也会影响全球粮食贸易和供应安全。

基于这些挑战，未来食品的研究目标变得非常明确：一是解决食物的供给和质量问题；二是保障食品安全和营养；三是改善饮食方式和提升精神享受。

为了实现未来食品的研究目标，我们需要依靠一系列前沿技术作为支撑。这些技术主要包括合成生物学、人工智能、智能制造等。其中，合成生物学是一门新兴的交叉学科，它通过工程化的理念对微生物进行改造、设计和重组，以实现特定的目标。

在我的研究中，我们利用合成生物学技术来优化食品生物制造工业菌种的选育过程。通过全链式创新研究，我们突破了高效选育与优化技术瓶颈，获得了系列具有自主知识产权的优良菌种。这些菌种在提升食品品质和产量方面发挥了重要作用。

人工智能在未来食品领域的应用也非常广泛。我们可以利用人工智能技术对食品加工过程进行参数预测和模拟优化，提高生产效率和产品质量。同时，通过大数据分析，我们还可以指导个性化营养方案的制定，满足不同消费者的健康需求。

智能制造是推动食品产业高质量发展的关键引擎。它主要以食品生产的高效低碳和优质为目标，通过发展食品工业机器人、智能制造加工系统和智慧工业厨房等实现柔性加工、数字集成和智能控制等目标。

我们团队积极探索智能制造技术在未来食品生产中的应用前景。例如，我们利用智能机器人和传感器等技术实现食品生产的自动化和智能化监控，提高生产效率和产品质量。所以，未来食品的研究内容非常丰富，主要包括资源挖掘、食品感知、智慧监管、智能制造和精神营养等方面。在资源挖掘方面，通过挖掘新的食品资源来优化食品供给结构和提高供给效率。

例如我们可以利用微生物发酵技术生产各种功能性食品配料；还可以开发新的植物蛋白和昆虫蛋白等替代传统畜禽蛋白资源。食品感知技术则是创造更美好生活需求的重要载体。它主要关注如何通过食品风味的识别、掌控和优化来打破美味与健康的对立关系。在我的研究中我们致力于通过感知路径和风味创制等方面的研究来提升食品的美味度和健康价值。

例如我们可以利用人工智能技术对食品风味进行精准预测和调控满足不同消费者的个性化需求；还可以通过开发新的食品添加剂来增强食品的口感和营养价值等。智慧监管是全面实现食品安全主动防控的根本保障。它主要利用物联网、大数据和人工智能等技术手段对食品安全进行实时监测和精准溯源等。通过智慧监管我们可以有效应对各种新业态和新资源食品带来的安全挑战保障人民群众的身体健康和生命安全。例如我们可以利用传感器和摄像头等技术手段对食品生产、加工和流通过程进行全程监控及时发现并处理潜在的安全隐患等。

智能制造作为驱动食品产业高质量发展的关键引擎，在未来食品生产中发挥着越来越重要的作用。通过智能制造技术我们可以实现食品生产的高效低碳和优质化提升产业整体竞争力水平。例如我们可以利用智能机器人和自动化生产线等技术手段提高生产效率和产品质量；还可以通过大数据分析优化生产流程降低能耗和排放实现绿色生产目标等。

除了物质层面的营养需求外精神营养也是未来食品研究的重要方向之一。它主要关注如何通过食品来调节人们的情绪和压力等心理状态提升人们的生活质量和幸福感。例如我们可以利用一些功能性食品成分来改善人们的睡眠质量和缓解焦虑情绪等；还可以通过开发具有特定功效的保健食品来满足不同人群的健康需求等。

“大食物观”为未来食品科技与产业高质量发展明确了方向。面对未来食品科技创新发展所面临的新挑战和新需求，我们必须加强基础研究，突出原始创新，推动我国食品不断创新和可持续发展，提升国际竞争力，形成具有我国自主知识产权的食品高科技技术，引领世界食品产业的发展，提升我国在世界食品科技领域的参与度和话语权。

（本文系中国工程院院士、中国粮油学会首席专家、江南大学未来食品科学中心教授陈坚在“打造粮油新赛道，赋能公众大健康”科普活动的分享，记者宋雅娟整理）

责编：肖春芳

来源：光明网