中国工程科技未来20年技术风向标，食品人怎能不知道！

　　

　　为提高战略研究的前瞻性和科学性，项目组织开展了工程科技2040技术预见，旨在更准确地把握世界科技发展大势，研判可能产生重大科技突破的方向，结合国家战略需求、能力与发展目标对技术发展重点进行选择、配置和路径规划，包括信息与电子、先进制造、先进材料、能源与矿业、环境生态与绿色制造、空间海洋与地球观测、城镇化与基础设施、交通、农业与食品、医药卫生与人口健康、公共安全等11个技术预见领域。

　　

　　近期，中国工程院就技术预判备选清单公开征求意见，中国工程科技知识中心营养健康分中心总结了与粮食安全、食品安全、农产品加工和食品制造、医药卫生与人口健康相关的技术领域，其中，农产品加工、食品制造与食品安全领域具体内容如下：

　　

　　农产品加工、食品制造与食品安全领域

　　

　　由于世界人口的持续增长和食物资源的日益短缺，人类为了获取充足的食物，必须开发新的农产品资源。

　　

　　据预测，2030年我国人口将达到16亿，市场需求粮食约6.4亿吨，食用植物油的市场需求量约为300亿千克，按我国目前供给量，缺口约为230亿千克。因此，要从根本上保障国家粮食安全，满足现代食品工业的发展和人民日益增长的物质需求，寻求新的食品资源、开发食品新材料势在必行。

　　

　　此外，我国国民的营养水平逐年提高，但生活压力和生活方式却不尽如人意，特别在均衡营养方面问题更加突出。而食品新资源作为均衡营养的补充剂、合理膳食的调节剂显示出重要作用。

　　

　　部分食品新资源也可以合理补充食物有效营养成分的缺失，特别是微量元素等特殊营养成分。因此，开发食品新材料对于适应消费者要求，提高食品品质，提升我国食品工业竞争力至关重要。

　　

　　关键词：农产品新资源、新材料、粮食安全

　　

　　农产品健康功能活性因子在食品品质和功能提升方面具有重要作用，但是目前传统农产品活性因子多采用动植物提取法或化学合成法，在生产中往往存在传统提取法原料来源不足、化学法生产污染严重、动植物组织提取产品存在过敏原等制约产业发展的瓶颈。因此，未来需要自主研发出系列具有自主知识产权的农产品活性因子微生物细胞工厂，极大丰富微生物法合成农产品活性因子的种类；

　　

　　建立细胞生长与产物合成平衡调控策略与方法，全局优化合成农产品活性因子的微生物细胞工厂，显著提升微生物制备农产品活性因子的效率，提升我国食品农产品活性因子绿色制造领域的整体技术水平。

　　

　　关键词：农产品活性因子、微生物、合成平衡调控

　　

　　以酶制剂为核心的绿色、低碳、高效生物加工是国际农产品加工领域的发展趋势。

　　

　　我国目前仍然极度缺乏农产品加工用自主知识产权酶制剂，农产品生物加工技术落后、生产率低、能耗水耗大，亟待开发农产品酶法生物加工技术体系，实现集成创新。

　　

　　据统计，2021年国内酶制剂市场约150亿人民币，然而70%以上市场被国际公司垄断。导致这一现象的原因有很多，其中缺乏高效、安全、具有自主知识产权的表达系统及食品酶品种是最为关键的因素。

　　

　　高效的表达系统是影响食品酶产量的核心，也是食品酶能否实现工业化生产的关键因素。国内由于基础研究不足，尚未成功构建高效系统。这一现状不仅束缚了我国相关酶制剂生产企业的发展，而且还对我国食品行业的健康、快速发展形成了极其不利的影响。

　　

　　另外，我国目前批准使用的酶种仅50多种，远低于发达国家的酶种。因此，开发出具有自主知识产权的、高效的、安全的食品级表达系统，开发更多的自主知识产权食品酶品种，对于突破国际跨国企业的束缚，促进我国食品酶制剂行业的健康发展具有重要的意义。

　　

　　关键词：酶制剂、表达系统、生物加工

　　

　　传统农产品的生产原料主要来源于动物和植物组织，生产方式主要以物理和生物加工为主，面临着食物资源紧张、加工能耗大、环境污染严重等问题。

　　

　　农产品微生物制造技术的突破有望解决或缓解传统食品生产所面临的上述问题。

　　

　　一方面，微生物资源种类多，包括食品制造微生物（细菌、酵母、真菌）、食用菌及益生微生物等，以其为原料制造的食品具有绿色天然、营养丰富、健康美味等优点，是支撑现代食品产业发展和科技创新的核心战略资源；

　　

　　此外，在我国人均耕地面积持续减少的新形式下，食品微生物资源可以作为主粮的有效补充，有助于保障我国食物安全供给。

　　

　　另一方面，食品微生物制造是国际食品产业的主流发展方向，也是未来如细胞培养肉、细胞培养蛋、细胞培养奶等新型食品及食品原料开发的技术基础，食品微生物制造技术瓶颈的突破将有助于我国食品生物制造产业的进一步升级发展，实现食品产业的高效、绿色和可持续发展，同时也将引领国际食品微生物制造技术的发展方向。

　　

　　关键词：细胞工厂、细胞培养、基因编辑

　　

　　发达国家非常重视消费者的消费习惯和消费特点研究，依据消费习惯和消费特点，对农产品资源开展“时空”品质评价，既考虑何时采收、贮运过程、保鲜长短等“时间”品质的评价，也考虑品种、产地、部位等“空间”品质的评价。同时对食用品质、营养品质、加工品质、安全品质的“四维”品质进行综合评价。

　　

　　本研究针对我国大宗粮油、果蔬、畜产、水产、特色农产品原料及其制品开展“时空”评价，构建食用品质、营养品质、加工品质、安全品质“四维”的基础和特征品质数据库；

　　

　　建立针对不同制品的原料评价的指标体系和评价标准；研发快速、无损品质检测、判别、分级、分类、分割等关键技术；

　　

　　创制自动化、智能化快速品质分析核心装备，通过技术装备的推广应用指导我国农产品的种植养殖精细化、区域化，实现农产品产销加全产业链的原料专用化、生产标准化、特征标识化、产品身份化、经销品牌化，推动我国农业供给侧结构性改革，走优质有价的高质量发展道路，为促进我国乡村产业振兴战略实施提供强有力科技支撑。

　　

　　关键词：农产品、品质评价、数据库、数字化表征

　　

　　酿造发酵食品主要包括酒类、调味品、果蔬及乳类发酵产品等，2018年总产值超过2.0万亿元，较2013年增长2.5倍，对拉动内需，促进经济高速增长贡献显著。

　　

　　但发酵产业普遍存在产品批次生产稳定性差、质量控制水平低、资源利用率低、智能制造水平低、自主产权优势菌种和发酵剂缺乏、食品安全保障体系不健全等关键瓶颈问题，围绕我国酿造发酵食品制造的瓶颈问题，深度研究解析与产品品质相关的关键影响因素，如环境因素和微生物等，揭示关键微生物—环境因素—产品品质的内在关联；

　　

　　聚焦关键微生物和环境因素，探索建立高效安全的高通量优势菌种的定向选育及其代谢控制、环境因素关联微生物群体系统生物学及功能微生物组合发酵；

　　

　　通过风味组学和风味化学等新型核心技术，构建发酵食品特征风味谱库，结合环境因素-微生物组合发酵技术体系，建立营养与风味精准调控的特色高效发酵新工艺；

　　

　　结合现代化智能制造新技术的研发，建立健全能源管理体系，创新绿色制造和清洁生产技术。

　　

　　以上关键技术可为我国发酵食品的稳定、高效、安全和绿色生产提供保障。

　　

　　关键词：发酵、风味、微生物、智能制造

　　

　　现代社会的高速发展对饮食口味、营养与健康提出了更高的需求。我国传统中式菜肴的烹制主要以师承经验和烹调技艺支撑，制作工艺繁琐，效率偏低，产品标准化和质量稳定性难以保障，使中式菜肴难以满足快节奏生活下消费者对中式菜肴的需求。

　　

　　针对中式菜肴工业化发展总体水平低、关键技术缺乏、关键装备适用性差、产业基础差、个性化需求满足程度低等问题，依据中式菜肴工业化发展的新需求，大力发展具有自主知识产权的、适应中式菜肴工业化的食品伙伴网手机网关键技术与装备，突破调味、烹饪、包装、杀菌、物流、货架期、复热等一批关键装备和关键技术，从中式菜肴的主料、配料和调料三个层面全方位开发成品化、商品化、个性化的食品伙伴网手机网产品，建立规范化和模块化的食品伙伴网手机网标准技术体系，有效提升我国食品伙伴网手机网的自主创新能力，提高食品伙伴网手机网工业化技术水平，推动食品伙伴网手机网这一新兴产业的发展。

　　

　　关键词：食品伙伴网手机网、工业化、标准

　　自动化、智能化生产是现代食品工业发展的必然趋势。

　　

　　发达国家食品装备技术先进，能耗低，稳定可靠性好，食品污染小。我国食品关键装备长期依赖进口，手工操作、半机械化作业在食品工业中大量使用，部分加工食品品质裂变严重、食品安全质控落后、关键装备滞后、能耗水耗高等已成为制约现代食品工业发展的关键技术瓶颈，究其根本在于核心加工装备落后。

　　

　　因此，聚焦瓶颈问题，引入现代化智能加工技术，如食品精准3D打印技术、分子感官技术和高光谱成像技术等，重点突破食品装备的数字化设计和制造技术的转型升级、食品加工过程的实时监控，建立现代化制造、自动化控制、稳定化加工、安全化生产和集约节能技术，研究开发食品加工与包装核心装备并集成应用，提升我国食品装备水平，支撑食品产业良好发展。

　　

　　关键词：品加工、品质、装备

　　

　　碳中和和碳达峰是影响我国未来20年经济发展的关键因素之一，也是经济增长和转型发展的最大驱动力。

　　

　　食品源生物基材料的绿色制造，助力绿色经济发展成为必然趋势，也是在大国博弈中引领全球变革的关键。

　　

　　推进食品加工和包装制品绿色化，如采用生物基材料替代塑料制品有效缓解“白色污染”、以植物基材料替代动物基材料进行食品的绿色加工，有效提升食品源营养转化效率，为全球范围资源短缺和环境压力提供解决方案。

　　

　　我国生物基材料产业起步较晚，例如培养肉研究还处于初级发展阶段、食品基原料绿色制造所涉及的工业微生物发酵、生物合成等技术仍处于产业化前期基础研究阶段、食品功能组分的低碳开发技术仍然匮乏等。

　　

　　通过加速合成生物学在食品领域的工业化应用以及“视同天然”的食品功能组分产品开发速度，可促进我国食品领域的绿色生物制造，助力双碳目标的实现。

　　

　　关键词：生物基、合成生物学、绿色生物制造

　　

　　食品安全是国民幸福指数的重要体现。食品生产过程中，农药、兽药、环境污染物等危害因子都有可能进入食品中造成食品污染，带来安全问题，外源污染在食品不同加工过程中，可能会发生各种变化。

　　

　　研究农药、兽药、生物毒素、重金属及其他环境污染物在不同食品加工条件下的降解机制和迁移转化规律，建立智能化、便携式、通量大、灵敏度高、特异性好的食品中危害因子的多重检测新方法新手段，分析危害因子残留物及产物的毒性，开发其安全控制技术措施从而减少安全风险是当前食品安全研究的一个热点领域。

　　

　　特别是我国目前环境污染比较严重、农业生产投入品使用不是十分规范的情况下，开发外源污染物的控制和消除技术对于从根本上保障食品安全有重要意义。

　　

　　关键词：危害因子、降解机制、迁移转化规律、控制技术

　　

　　由于农业大数据来源与获取复杂，食品数据库建设没有统一的标准，食品安全大数据具有稀疏特征，食品安全大数据存在虚假相关关系，使其食品安全大数据应用价值难以体现。

　　

　　发达国家如欧盟、美国、日本等已形成比较系统的质量安全追溯体系，我国正在建设并有待完善。

　　

　　通过将云计算、物联网、区块链等技术与食品质量安全信息采集、传输与处理相结合，建立食品安全社会共治大数据云平台，建立食物中塑料微粒和环境雌激素等预警机制和追溯技术，可以实现农产品养种殖（生产）、加工、仓储、物流、渠道、销售等食品生产全流程安全检测的芯片化和信息化，适应不同食品行业特点的清洁生产及污染防治系统集成技术服务，实现环境质量对食品工业生产质量及食品安全的风险预警和可溯源化。

　　
       关键词：食品质量安全、预警技术、追溯技术、云平台开发

　　

　　针对目前我国食品原料存在利用率不高、附加值低、大量高价值食品原料及副产物未得到充分利用等问题，同时为了建立适合中国人的健康营养饮食模式，满足国民对于高品质的营养健康食品日益增长的需求，以精准营养为目标，应用现代食品加工新技术实现食品原料资源的梯度增值利用和开发，充分融合大数据、云计算、物联网等信息技术，集成基因检测、代谢组学和微生物组学等检测技术，实现个性化基因分析、个体营养代谢、肠道菌群谱库等，获得健康大数据库，用以精准匹配个体营养健康需求，系统开展粮油食品、果蔬食品、乳肉蛋等动物源食品高值化和精准营养化加工关键技术及特色资源高效开发利用研究，实现以个性化营养健康为导向的食品原料的高值化利用，提升资源高效转化。

　　

　　关键词：食品原料、高值化、精准营养