什么是未来食品?2020年6月在南京国家农高区承办的国际未来食品峰会上,中国工程院院士陈坚介绍,未来食品是以解决全球食物供给和质量、食品安全和营养、饮食方式和精神享受等问题,以合成生物学、物联网、人工智能、增材制造等技术为基础,更健康、更安全、更营养、更美味、更高效、更持续的食品。陈坚院士以目前市场上已经出现的“人造肉”为例进一步解释,“到2030年,我国肉类缺口达3804万吨,人造肉不仅可以弥补缺口,还具有来源可追溯、食品安全性高、绿色可持续等特点,节省75%的水,减少87%温室气体排放,占用土地面积也将减少95%。”
“国以民为本,民以食为天。”党的十九大报告指出,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。要满足人民日益增长的美好生活需要,首先要让人民吃得好、吃得放心、吃得健康、吃得享受。食品产业关系民生福祉与社会安定,是满足人民日益增长美好生活需要的民生基石。
未来食品是什么样子?食品产业的未来发展是怎样的?从南京国家农高区与江南大学共建的未来食品技术创新中心,可以窥见一斑。
我国经历了从贫困、温饱、到小康的社会发展历程,2015年人均GDP达到中等偏上收入国家水平,人民对食品的诉求也在经历了食物安全、食品安全阶段后,进入食品营养健康诉求阶段。随着未来我国人均可支配收入的不断增长,消费结构不断升级成为必然趋势,居民对美味多元、安全优质、营养健康的美好饮食需求日益增加。我国食品产业未来的任务由供给保障、食品安全保障逐步提升到食品可持续供给与营养健康保障的更高层面。
从国际上来看,全球经济增长放缓、不确定因素增加,食品跨国集团加快全球布局,不断提升竞争实力,对我国食品产业发展带来一定影响和冲击。面对激烈的国际竞争和全球食品供应链深度融合所带来的巨大冲击和复杂需求,依靠未来食品领域的科技创新,突破核心关键技术,提高我国食品产业科技源头创新能力,打破国外先进技术与核心产品的垄断,是应对全球供应链融合、提升国际竞争力,进一步推动现代食品产业结构和产品结构优化调整,做强我国食品产业的关键所在。
就一定意义而言,人类发展史就是一部人类改造食物的历史。今日,食物生产方式凝结了一系列从工业生产移植过来的新理念,如专业化分工和流水作业,大规模高额投入,以及自然科学技术成果的应用。未来,有信息技术、3D打印技术加持,也有可能直接在云端构建食品数据库,用于存储各种关于食品风味、颜色、形状、质地和营养成分的信息,用户只需从数据库中选择,3D打印机就会按需创建出“食物”。
陈坚院士在国际未来食品峰会上表示,和发达国家比,我国未来食品研究和应用还有巨大空间,“预计未来十年,中国的食品消费将增长50%,价值超过7万亿。”他认为,食品科技创新,不仅是保障人民“舌尖上的安全”的重要举措,也是实现三产融合的最关键、最有效途径,将助推我国进入全球食品科技强国前列。
未来食品技术创新中心着力于科学技术的转化环节,通过打造技术创新的生态体系,链接高校基础研究成果和企业技术需求;通过开展二次开发和技术熟化,畅通重大基础研究成果产业化的通道;通过在管理体制、运行机制和激励机制等方面大胆探索,建立面向产业、围绕市场配置资源的体制机制。
未来食品技术创新中心包括江苏未来食品研究院和江苏白马未来食品研究院有限公司两个实体。江苏未来食品研究院由南京国家农高区和江南大学共同设立,申请事业单位法人登记备案;由南京农高区所属的农高集团有限公司出资成立“江苏白马未来食品研究院有限公司”(企业法人),形成事业单位和企业单位互补运行、相互促进的发展模式。江苏未来食品研究院将打造“2平台+1基地”(即综合配套服务平台、未来食品及高新技术创新平台、食品高新技术转化和示范基地)。
综合配套服务平台用于提供食品质量与安全评价、知识产权交易转化、企业创新创业孵化等公共服务,包括食品质量与安全评价评估平台、国际知识产权交易转化平台、企业创新创业孵化服务平台三个子平台。
食品安全与质量评价评估平台立足于为未来食品新技术和新产品开发提供必要的检测能力支撑,全面保障园区开发各类食品的质量安全,前瞻性地形成未来食品安全与质量主动防控和评价评估能力。其中,食品组学分析平台主要通过引入超高分辨率光学显微镜、高通量测序、超高效液相色谱-四极杆超高分辨质谱联用仪等现代分析仪器,获取未来食品相关技术开发所需的食物组分数据、食物营养数据、实时监测数据、营养需求数据、遗传基础数据等关键信息,阐明食品多营养组分在储藏、加工,以及进入机体后在消化、吸收、转运、利用和排泄物质过程中的变化和演替规律,结合生物信息学分析手段,为基于食品组学实现精准营养、个性营养提供有效支撑。食品质量安全检测评价平台聚焦食品领域的快速检测和主动防控,引入完善的食品危害和风险物质检测装备,并推动食品安全防控技术组学化、材料化,以及非靶向筛查、多元危害物快速识别与检测、数字化技术、区块链等成为食品安全新保障,为创新中心开发的未来食品提供安全风险评估和评测服务,为配套的产业园提供全面的食品安全检验检测服务。
国际知识产权交易转化平台以国家知识产权大数据中心和知识产权公共服务平台为支撑、区域或专业性信息公共服务节点为主干、社会化信息服务机构为网点的知识产权信息公共服务体系;互联互通、开放共享,实现知识产权公共服务平台和各类专题数据库的互联互通、开放共享。
企业创新创业孵化服务平台集聚国内外未来食品及高新技术的创新团队,打造高密度的生态科技孵化应用平台,进一步加强与以色列、美国、英国、日本、荷兰等国家的科技合作交流,形成国际食品产业创新集群,推动国内外食品领域的创新和技术应用向园区转移和集中,满足中国和国际未来食品消费市场的需要,显著提升未来食品高新技术产业园的国际影响力和引领未来食品产业发展的示范作用。
未来食品及高新技术创新平台用于引进各研发团队,开展技术创新,包括未来食品创新平台、未来食品国际协同创新平台两个平台。
未来食品创新平台主要依托江南大学的优势团队,并以国内外知名高校、科研院所和龙头企业研发机构为补充,构建五大技术创新分平台,包括建设食品合成生物学加工转化技术创新分平台、食品绿色智慧加工产业技术创新分平台、未来新型个性化定制食品产业技术创新分平台、食品提质增效智能装备产业技术创新分平台、食品全程质量安全主动防控技术创新分平台。五大研究分平台将在满足团队入驻条件的基础上组建和引入团队,围绕未来食品涉及的产品研发、技术配套、装备开发和质量检测全产业链,把技术作为核心商品,实现研发、创新和转化的产业化运作。
食品合成生物学加工转化技术创新分平台,针对食品高效生物制造新需求,我国食品生物工程基础研究和科技创新能力不足,以及未来可能出现的粮食和资源短缺、供养人口比重持续增加等问题,基于合成生物学、基因编辑、细胞工程、生物反应工程、蛋白质工程等新兴生物技术,实现食物资源和新资源的人工生物合成制造,构建以资源充分综合利用为特色的食品生物工程关键技术体系,建立完善的生理功能及安全性评价技术体系。
食品绿色智慧加工产业技术创新分平台,针对国民对优质化、健康化食品的重大需求,食品加工制造领域高质量、高技术发展的紧迫诉求,以及食品加工制造过程中存在高能耗、水耗、物耗等现状问题,从加工基础、加工单元、产业化集成等不同层面,实施优质化、营养化、健康化食品加工制造升级工程,提升食品加工制造的原始创新能力,突破制约产业发展的绿色化、信息化和高新化关键共性单元技术,实现传统食品加工工业化、现代食品制造智能化。
江苏未来食品研究院平台体系
未来新型个性化定制食品产业技术创新分平台,针对健康中国战略对食品科技提出的高标准新要求,我国营养健康食品产业的新趋势新挑战,以及因社会老龄化加剧、国民营养失衡而引发的慢性病高发等问题,以特殊膳食食品、特殊医学用途配方食品、功能食品、个性化营养健康食品等营养健康食品制造为研究重点,突破功能因子的高通量筛选与绿色制备、功能因子稳态化及高效释放与吸收、营养吸收与利用节律性、食物营养靶向设计、膳食营养与健康大数据与信息化,以及营养与功能评价等一批核心关键技术。
食品提质增效智能装备产业技术创新分平台,针对传统食品制造业转型升级新需求,我国智能制造装备产业高质量发展新要求,以及劳动力、土地等要素成本的快速上涨和中国制造业低成本竞争优势持续削弱等问题,系统研究食品装备数字化设计和制造、食品加工制造过程中的组分、风味、质构、色泽等品质参数的原位感知、适应快速成型熟化的食品3D打印等关键技术与装备;解决食品加工过程优化和自适应控制技术,突破杀菌、提取分离、干燥冷冻、成型包装等关键装备智能化;重点研究关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能化控制等关键技术装备及产业化示范,提升智能制造共性关键技术的水平,构建食品装备新型制造体系。
食品全程质量安全主动防控技术创新分平台,针对习近平总书记对食品安全提出的“四个最严”最高要求,食品产业高质量发展对食品质量安全不断提升的需求,以及我国食品质量安全技术装备水平相对较低等问题,聚焦食品安全全链条过程控制、食品安全智能控制、新兴食品安全控制等关键技术难题,重点突破高、精、廉,自主可控的食品质量安全速测技术、产品及装备,研发危害物非靶向智能识别技术;研发融合大数据、组学和无损检测等新技术的新资源及食品真实性鉴别与溯源技术体系;构建“新兴”组分和食品新业态全程质量安全智慧监控技术及AI智能控制平台并进行集成示范,提升国家食品检验检测与危害控制能力,确保人民群众舌尖上的安全。
未来食品国际协同创新平台,以国际化为重点,积极开展包括全球食品数字化创新和大数据国际化平台和未来食品-健康-生命前沿交叉技术融合国际平台、国内高校协同共创平台三个分平台。
全球食品数字化创新和大数据国际化平台以促进食品领域基础研究成果产业化为根本,旨在构建国际化食品组分与人群健康感知效应的分析数据库,充分挖掘饮食习惯与人体亚健康内在关系,解析膳食特殊需求人群的精准膳食干预,与分子营养学、替代毒理学、暴露转录组学等前沿技术交叉融合,突破未来食品生物制造新业态领域相关技术储备。
未来食品-健康-生命前沿交叉技术融合国际平台旨在食品领域的前沿引领与颠覆性方面,推动传统食品智能制造,以及新业态食品安全保障实现颠覆性创新。以海外合作转化及引智基地为引领,汇聚包括荷兰瓦赫宁根大学、新西兰梅西大学和美国马萨诸塞大学等国际知名高校合作平台,突破预测毒理学、智能传感、纳米光谱识别的内在机制,交叉纳米科技前沿、大数据分析与云平台、人工智能算法等前沿技术,利用微生物细胞工厂或干细胞培养技术开展未来食品新业态技术储备;研发自主可控、国际一流的质量安全检测监测技术产品装备,完全突破瓶颈的核心技术和装备;研究食品营养成分功能评价和危害物风险评估的高效、精准、安全的体外细胞模型和智能数据模型;建立覆盖所有新兴技术和产品,符合我国膳食模式的标准、法规和监督体系。
国内高校协同共创平台联合国内、省内相关高校、科研院所和龙头企业科研机构(南京农业大学、江苏大学、南京财经大学、中粮营养健康研究院等),持续开展跨学科、跨区域、跨领域创新力量优化整合,强化优势互补、融合支撑,积极跟进国际食品科学最新趋势,从创新范式、创新空间布局、政府角色、创新主体等四个维度,共同建设,协同发展。
食品高新技术转化和示范基地主要为创新中心所开发的新产品、新技术和新业态提供中试、转化和示范服务,通过为创新研发主体提供场地、通用设备、技术协作和配套服务,推动满足市场消费需求的实用创新成果的转化和实施。针对具有引领未来食品产业发展潜力的共性关键技术,该基地将统筹政府、企业、高等学校、科研机构的资源,重点打造具有较强展示和示范作用的未来食品生产线或集中展示平台,形成在全国范围内可复制、可推广应用的食品产业科技创新发展新模式,引领和带动国内食品工业的转型升级、膳食消费结构改善,满足小康社会城乡居民更高层次的食品需求。
未来人造食品生物制造产业创新转化工厂集成原料预处理、挤压组织化、生物合成血红蛋白等人造肉加工的关键核心步骤及工艺,构建以植物基人造肉为载体,涵盖多种肉品形式和应用场景的人造肉加工示范生产线。
功能性液态食品制造产业创新转化工厂以液态食品为载体,实现功能性食品配料、甜味剂、功能肽、特定氨基酸与蛋白质等未来食品加工技术和产品的转化及应用,深入开展国产自主创新感知与智能化一体化装备研发,通过智能化的生产和控制方式,显著提高功能性液态食品的功能品质、生产效率与生产过程稳定性。
智慧工业厨房产业创新转化工厂构建智慧厨房智能化生产流水线,充分进行自动化、现代化信息技术与智能技术的深度融合,基于所构建的工业厨房菜肴数据库,通过智慧厨房机器人实现全流程自动化无人作业的上料、传送、冲压、翻转、废料收集、成品输送等智慧化厨房作业需求和按需柔性制造。
未来食品增材制造产业创新转化工厂基于食品营养与健康数字化、食品物性与加工数字化的研究基础,采用离散堆积的成型原理,通过计算机辅助设计、软件切片分层和数控成型系统及精密传动技术,利用特殊食品材料逐层叠加粘合,实现满足不同健康、美味细分需求食品的精确增材制造。
未来食品制造将实现“工业4.0”与“大数据时代”下的“智能互联制造”,“适度精准加工”“人工合成生物转化”等技术大范围普及应用,通过3D打印技术,人们可跟踪和“量化”营养素需求数据,进而精准“打印出”营养价值、成分、口味、质地和大小等均符合个体需求的个性化食品,“食品智能、智慧制造”成为现实,如细胞培养肉、蛋、奶等大宗食品及食品原料实现细胞工厂生产,食品工业对农业种植业、养殖业的依赖性逐渐减少,土地紧张和环境污染问题等得到有效缓解,国家食品安全战略得到进一步加强。
未来食品技术创新中心面向“快节奏、营养化、多样性”的国民健康饮食消费需求新变化,前瞻性地开展未来食品领域的技术创新工作,全力解决我国食品产业需突破的瓶颈问题,增强人民群众的获得感、幸福感、安全感。未来食品技术创新中心规划总面积约4平方公里的产业集聚区域,包括工业化主食加工区、绿色果蔬产品加工区、现代休闲食品加工区、功能健康食品加工区、冷链物流储运中心六个主要功能区。
南京周子未来食品科技有限公司签约落户未来食品技术创新中心的实验室
未来食品技术创新中心定位为领域类国家技术创新中心,以南京农高区为基地,依托江南大学“食品科学与技术国家重点实验室”等国家级科研平台和创新人才团队,将立足中国,面向全球,建成以规模性食品企业群体为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系,主要承担食品产业技术战略研究、全球资源集聚、产业技术研发、衍生孵化企业、研发园区建设、人才培养、体制机制创新等建设任务。
结合自身技术领域建设布局,未来食品技术创新中心将以食品高效生物制造技术、功能食品靶向设计及制造技术、智慧化中央厨房技术、食品增材制造技术、食品智能制造技术、食品绿色低碳加工技术、食品危害物监测与安全主动防控技术、食品大数据技术等为重点技术,开展攻关任务。
以共性技术、前沿引领技术、颠覆性技术创新为主攻方向,未来食品技术创新中心将抢占食品产业生物高效转化、适度柔性加工、云技术与3D制造等未来新技术制高点,推动我国食品不断创新和可持续发展,形成具有我国自主知识产权的食品高科技技术,提升我国在世界食品科技领域的参与度、话语权和领导力。