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        1. 5大領域15大突破,技術如何重構未來食品新世界?| 2022年度食品技術盤點

          Foodaily每日食品
          2023.01.13
          沒有什么能夠阻擋食品技術的前行腳步。


          文:Foodaily  

          來源:Foodaily每日食品(ID:foodaily)


          2022年,國內食品消費市場隨著防控形勢起起落落。而在被譽為底層推動力的食品技術領域,卻始終未停下前進的腳步。


          這一年,梳理Foodaily統計在案的340+投融資案例,僅細胞培養肉/合成生物領域,就有11家企業收獲了6億多元的“鮮活動力”;還有涉及烹飪機器人、乳制品深加工、減糖解決方案等業務領域的數家企業獲得總計41億元的高額資金。


          這一年,可持續理念繼續深入各個行業。燈塔工廠、碳中和工廠、透明工廠在國內、在全球遍地開花,數字化和人工智能技術正引領食品制造業大步升級。在原料端,以餐廚用油、葡萄果渣為代表,對廢棄食品原料的回收再利用;圍繞二氧化鈦在歐盟被禁用而掀起的替代風潮;針對工業二氧化碳短缺而開展的各種“捕碳”、“代碳”研究,都讓我們看到了食品配料行業蘊藏的巨大潛能。

           

          這一年,我們見證了國內食品科技的蒸蒸日上:從大江生醫推出旨在提高菌株穩定性的“益生方舟”技術,到飛鶴在國內率先建成第一條乳鐵蛋白自動化生產線,再到基于太空環境的作物種子和菌株試驗、伊利“未來乳業空間實驗室”等,中國力量在世界食品科技領域的話語權與日俱增。

           

          這一年,透過海外各類食品大獎,我們看到全球食品技術革命的閃光時刻。合成蛋白、低碳包裝、讓產品更加“誘人”的高效能原輔料、基于智能化的生產管理系統......正在成為技術創新的一盞盞指路明燈。

           

          資料來源:世界食品/乳品/飲料創新大獎、日本食糧新聞社,Foodaily整理制圖

           

          根據Market Research Engine發布的數據,2022 年全球食品與農業技術及其相關產品的市場規模約為6222億美元,未來5年將保持8.42%的年均增速,至2027年將達8600億美元。海量市場呼喚食品行業拿出與之相稱的技術投入與商業化成果,推動農業種養、鮮活采收、加工、包裝、儲運、廢棄物再利用,營養管理,基礎科學研究等產業各個環節百花齊放、齊頭并進。

           

          過去一年,全球都有哪些食品技術走向了商業化,成為企業提高運營效率和產品競爭力,產業升級轉型的新動能?哪些技術讓人們吃得更安心、更健康?哪些技術改變了我們對食物的理解和認知?又有哪些技術在為構建可持續社會默默立功?

           

          下面,Foodaily將帶您一起縱覽2022年全球食品技術所留下的身影,一起暢想技術驅動的美好未來!


          01
          原輔料&食品添加劑

          1、替代技術向縱深拓展

          受健康和環保意識推動,越來越多的消費者期望通過改變飲食習慣減少對地球的影響,人造肉及替代型食品在近幾年高速發展。

           

          2022年,全球針對替代食品技術的研究邁向更深層面:涉及的食材更加多樣,替代的對象覆蓋面更廣。

           

          • "可循環、促環保",替代蛋白還有哪些新思路?


          2022年國內替代蛋白行業大事件不斷,從年初「星期零」拿下1億美元B輪融資,到年底「新素食」收獲數千萬元A輪融資;從細分行業看,植物肉和細胞肉仍是投融資重點。未來,傳統蛋白質將難以滿足消費需求,常規肉禽生產方式也將難以匹配日益提高的環境友好標準和資源節約趨勢。因此,更加清潔可持續的蛋白質生產方式將成為未來食品工業的主流趨勢之一。

           

          以色列初創公司 Fabumin 從鷹嘴豆生產廢液中提取出植物蛋白作為雞蛋白替代品,不僅能為產品賦予清潔標簽特征,還具有積極的環保意義。帝斯曼則從非轉基因油菜籽中提取再循環油菜蛋白分離物CanolaPRO,其功能特性非常接近乳清蛋白,不會導致食物過敏,還有著良好的起泡和乳化能力,適用于從替代肉、替代乳到高蛋白飲料的各種應用。

           

          口感不佳是很多人造肉面臨的現實挑戰。針對替代動物蛋白感官愉悅度不足的消費痛點,德國Loryma公司以小麥蛋白為主要材料,開發出植物基“雞皮”,在感官層面更接近傳統雞肉。產品所采用的水包油乳液特殊涂覆技術,能夠提供有彈性且較薄的表面涂層,保持植物肉的濕度,防止因水分流失而影響口感,更好地模擬真肉質感。

           

          德國Loryma公司植物基“雞皮”

          圖片來源:thepoultrysite.com

           

          • 還原特性助健康,替代脂肪“腦洞”大開


          脂肪(飽和脂肪)含量也在被消費者日益關注,低脂或無脂成為衡量食品健康度的指標之一。市場對于傳統脂肪的替代需求和關注度隨之增加。

           

          新加坡食品科技公司ImpacFat從魚類脂肪組織中提取干細胞,在生物反應器中將其擴增后轉化為成熟脂肪細胞,由此制得的全新魚油替代品規避了水體污染、終產品氧化變質等諸多問題,相比傳統魚油更令消費者安心。

           

          瑞典真菌蛋白制造商Mycorena開發出一種基于真菌蛋白Promyc?的純素黃油。通過將真菌作為乳化劑,配合植物油脂,創造出具有黃油質地的替代黃油。該產品不含膽固醇,其飽和脂肪的含量也大幅降低;真菌蛋白還提升了產品中蛋白質的含量,可謂一舉雙得。

           

          瑞典Mycorena開發的基于真菌蛋白Promyc?的合成黃油

          圖片來源:foodnavigator.com

           

          • 替代技術的外延:更加細化的品類創新


          除了替代蛋白和脂肪,更多細分品類也迎來了探索式創新。在“清潔化”趨勢下,針對植物肉的專用添加劑開始涌現。以色列配料公司 Meala 開發出一款用于植物肉的甲基纖維素替代品。產品由天然生物催化劑制成,加熱時會變成穩定的水凝膠,冷卻后也不會改變質地,具有類似于脂肪的效果,能夠提升替代肉的口感,使其更加多汁美味。

           

          跳出替代肉的小天地,更多企業開始嘗試研發其他天然產物的替代產品。荷蘭食品初創公司 Fooditive,通過專有的酵母菌株制造一種類似傳統蜂蜜的產品。其中的酶經過基因改造以產生類似于蜂蜜的非染色分子,最終合成的蜂蜜性能與天然蜂蜜極為相似。這種替代蜂蜜品能夠模仿天然蜂蜜的質地、顏色、特性以及對人體的健康益處等。

           

          荷蘭Fooditive制造的無蜜蜂蜂蜜

          圖片來源:foodnavigator.com

           

          由于氣候變化威脅到全球赤道地區的傳統可可種植區,芬蘭食品工業巨頭 Fazer 在去年啟動人工合成可可制品的相關研究,已經獲得階段性成果,下一階段便是擴大規模并開發更接近常規的巧克力加工步驟。

           

          2、添加劑替代,清潔標簽的下一站


          后疫情時代下,消費者對健康關注度持續升高,日常消費中更加傾向于清潔、無添加概念的產品。據 Ingredion 發布的一項調查結果顯示,85%的中國消費者會在購買包裝食品時瀏覽食品配料表。清潔標簽消費理念日益深入人心,而幫助產品實現標簽清潔目標的配料創新也在持續開展。

           

          美國食品配料公司 World Technology Ingredients 推出以檸檬為原料的磷酸鹽替代品281,產品利用濃縮檸檬汁固有的功能特性來增強肉制品的持水力,同時還能增強天然肉類的風味,提高嫩度、改善質地與咀嚼感。

           

          圖片來源:World Technology Ingredients

           

          科學研究證實,高硝酸鹽飲食與結直腸癌風險之間存在高關聯性,市場上對亞硝酸鹽的清潔標簽替代品需求量也因此在逐年增加。奇華頓推出NaNino+亞硝酸鹽替代品解決方案。作為植物成分與天然香料的組合,產品具有良好的風味、色澤和新鮮度,可替代傳統加工肉類中的亞硝酸鹽。產品能確保食物在保質期內的新鮮度,還能在味道和色澤上提供接近傳統腌制肉類的感官體驗。

           

          作為全球關注的致癌物之一,丙烯酰胺頻繁現身于餅干、面包、薯片、麥片等日常食物中,針對減少丙烯酰胺危害的研發無疑具有更大的社會意義。加拿大生物工程公司 Renaissance BioScience 在去年2月推出了能夠還原食物中丙烯酰胺的基因工程酵母(已獲得專利授權)。該酵母采用適應性進化工程技術培育而成,可以減少許多常見食物中丙烯酰胺的形成,使消費者的飲食更加健康。

           

          圖片來源:foodingredientsfirst.com

           

          3、低碳可持續


          隨著減碳政策在各國施行,食品行業面臨更高的研發技術要求,如何降低生產過程能耗、減少生產排污成為各國食品行業的重要課題。在國內,人們對“碳中和”的態度從模糊理解到主動消費,尋求更加環保的、低碳可持續產品成為大多數人的共識。

           

          英國公司 CO? Sustain 去年9月開發了一項專利添加劑,可將碳酸飲料生產過程中所需的二氧化碳減少12%。加拿大清潔技術能源公司 Enezol 推出一款植物基煎炸油OLICO,其性能的關鍵在于獨特的提取和自然凈化過程,從而產生富含抗氧化劑的煎炸油,有助于保護油免受氧化和熱誘導降解,可減少 50% 的廢油和溫室氣體排放,平均使用壽命是傳統煎炸油的兩倍。

           

          圖片來源:foodbusinessafrica.com

           

          食品生產加工中會產生大量果皮、蔬菜渣等廢棄物。如何減少浪費,提高產品綜合利用率,把廢棄物變成“資源”,也是行業值得考慮的問題。

           

          新加坡理工學院 (SIT) 和精密腸道微生物組公司 AMILI 的研究人員發現粉狀羽衣甘藍莖是雙歧桿菌和乳酸桿菌生長的強效催化劑,可作為益生元添加到下一代腸道健康補充劑中。芬蘭食品科技公司 Fazer 則發現燕麥殼中含有大量木糖,可通過升級再造生產木糖醇,并再次利用作為生物質能源。Fazer 新木糖醇工廠由此成為循環經濟、防止浪費和智能升級循環經濟的典范。

           

          Fazer燕麥木糖醇

          圖片來源:Fazer

           

          4、減糖


          減糖風潮席卷多年,“無糖”、“低糖”產品早已滲入日常飲食之中。根據艾瑞咨詢發布的《中國零糖健康飲食市場研究報告》,我國無糖飲料市場從2016年的32億元翻升4倍,達到2021年的143億元。天然代糖成為減糖方案的主流,以赤蘚糖醇為代表的3.0時代正在延續熱度,過去一年備受關注的阿洛酮糖則憑借易消化、抑制肥胖和糖尿病、產能充足等優勢有望成為3.0時代延續和開啟新時代的引擎。

           

          致力于控糖大目標的原輔料公司開啟腦洞,奉獻出各種令人拍案叫絕的減糖思路??偛课挥诘聡娜蚍咒N小麥蛋白以及天然和改性小麥淀粉生產商 Loryma 在去年10月推出一款以由預膠化小麥淀粉制成的噴涂粘合劑 Starch Opal,產品具有良好的水溶性且粘度較低,更易噴撒。在家庭烘焙和工業生產時,該粘合劑有助于輔料與基料更好的結合,從而減少食物浪費。

           

          圖片來源:foodingredientsfirst.com

           

          2022年8月,由英國 Optibiotix Health、西班牙政府和歐盟資助的研究團隊聯合開發出一種低熱量甜味劑,由低聚半乳糖和改性羅漢果苷組成,能夠有效促進人體腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖。這種源自天然的益生元+甜味劑的復合產品為甜味劑市場指明了新方向。

           

          在幫助消費者主動控糖上,食品科技同樣展現出強大能力。以色列初創公司 Sweet Victory 與瑞士香精香料公司 Givaudan 合作開發出一款幫助兒童戒糖的口香糖。配方中添加了匙羹藤(Gymnema sylvestre),其原子結構與葡萄糖相似,能夠填充相同的受體位置,使甜食嘗起來平淡、酸味,能夠在食用后的兩個小時阻斷人們對甜味的感知,以此減少攝入甜食的沖動。

           

          圖片來源:Sweet Victory

           

          02
          加工技術


          食品工業化的發展離不開加工技術的革新。隨著物質資源的極大豐富,傳統追求低成本,高效率的食品加工技術已逐漸不能滿足消費者的需求,人們開始期待創新的加工技術為食品行業帶來更多的驚喜和可能。

           

          1、提高營養成分吸收利用效率的技術


          食物豐富度的提高讓消費者意識到貴精不在貴多,如何才能更“聰明的”飲食?消費者對于營養成分的吸收效率提出了更高期待。

           

          來自以色列的世界天然水果提取物及NFC制造商Prodalim憑借自乳化技術,為油溶性營養成分帶來全新的應用方式。Prodalim將MCT油、維生素、輔酶Q10等油溶性成分添加到軟糖中,經技術處理后的脂質可轉化為自乳化粉末,在保持活性的同時避免了氧化變質。使營養更易添加到水溶性軟糖及其他品類的膳食補充劑中。

           

          在提升營養物質的吸收率上,印度食品加工技術研究所 (IIFPT) 的研究人員通過3D 打印技術開發出基于蜂蠟的MCT油凝膠。實驗表明,與對照的 MCT 油樣品相比,該物質作為遞送載體,使白藜蘆醇和姜黃素的生物可及性分別提高了1.13和 1.2 倍。該技術未來或能提升多種人體難吸收功效物質的吸收效率。

           

          不過,吸收速率的高低還需“因人而異”。對糖尿病患者而言,血糖的迅速升高可謂風險重重。新加坡食品與生物技術創新研究所 (SIFBI)的研究人員發現一種新型馬鈴薯加工技術,通過對土豆的預處理,可減緩α-淀粉酶和粘膜α-葡萄糖苷酶對淀粉的作用速度,有助于人體更緩慢地消化馬鈴薯淀粉,從而更可控地釋放膳食葡萄糖。

           

          美國糖果公司 Nude Mints 則創造了一種四層結構的口氣清新薄荷糖。其外層明膠在口腔中3秒內溶解,內部有色膠囊則被硬化,防止與唾液發生反應,在吞咽到胃部的過程中逐步釋放薄荷提取物,慢慢覆蓋消化道,從而完全掩蓋并消除最近吃過的食物或飲料的任何氣味,達到治本的效果。

           

          Nude Mints口氣清新糖及其作用機制

          圖片來源:Nude Mints

           

          2、節水、減塑、再利用,新型制造技術實現花樣可持續


          成本,是工業化食品加工中影響最大的部分。在原料上漲和環保減碳的雙重壓力下, 通過技術降本增效,同時實現可持續目標,無疑是雙贏的選擇。

           

          在水資源節約方面,來自德國的國際性工程技術集團 GEA 開發的創新反滲透技術 GEA AromaPlus PRO 可在無酒精啤酒生產過程中節省66%~100% 的水,還可以將脫醇或滲濾環節產生的剩余酒精轉化為有價值的副產物。在丹麥哥本哈根大學,研究人員利用面包酵母細胞合成單萜小分子,解決了無酒精啤酒缺乏酒花香氣的痛點,使得釀酒業能夠擺脫對啤酒花的依賴,有效減少耗水量和二氧化碳排放量。

           

          GEA AromaPlus 反滲透膜脫醇裝置

          圖片來源:GEA

           

          以色列希伯來大學拉卡物理研究所和技術轉讓公司 Yissum 開發出一種意面制造技術,可以“預先編程”形狀,將意面扁平化,但在沸水中可復原為特定形狀。意面的扁平化可最大化提升包裝的空間利用率,節省包裝耗材,降低運輸和存儲成本,有助于碳減排。

           

          在資源循環和廢棄物再利用上,利樂與無細胞生物制造工藝開發商 EnginZyme 合作,通過固定化酶反應,將原本被丟棄的酸性乳清轉化為有價值的食品原料,且酶可以重復使用,進一步提升資源利用率。

           

          3、讓食物擁有更好的感官表現力


          植物肉不像“肉”一直是行業痛點。針對替代肉質地的局限性,法國初創技術公司 Umiami 開發出專利高水分擠壓工藝(HME) umisation,該工藝可以使植物基質具有纖維稠度,可以控制纖維的尺寸和方向,產生水平、對角線或垂直纖維,更好地模擬肉類質地。利用該技術可生產出厚度達8厘米的植物肉塊,是其他HME工藝的五倍,且不使用粘合劑或增稠劑,僅由五到七種常見的天然成分制成,更符合健康清潔的趨勢。

           

          美國 Thrilling Foods 公司 開發的一款低碳水、高蛋白植物基培根Bakon?,通過將植物基瘦肉蛋白與脂肪條紋交替使用,外觀形態與傳統豬肉培根極其相似,而且無懼烹制和油炸。

           

          Thrilling Foods植物基培根Bakon?

          圖片來源:thrillingfoods

           

          奇華頓公司推出的PrimeLock+技術,可封裝并保護植物基肉制品的風味和脂肪,并在烹飪過程和使用時被逐漸釋放。該技術的核心優勢是可降低終產品中75%的脂肪和30%的卡路里含量。由于將風味與蛋白質分開,該技術還提高了植物肉的穩定性。

           

          03
          包裝技術

          作為食品加工中的關鍵一環,保護食品品質、維持良好食用體驗是食品包裝的基本要求。在Foodaily發布的2022年度商業熱點中,“包裝升華”位列其中。新一代包裝在延續物理功能的基礎上,需要承載更多感性訴求,讓用戶感受到更多情感價值、社會價值和用戶價值,讓科技美和人性美共同迸發。


          1、綠色低碳包裝技術


          自20世紀50年代以來,全世界已經生產超過80億噸塑料,而塑料的分解平均需要300年以上,塑料的難降解已成全球共識?;谒芰侠Ь?,包裝減塑、回歸綠色低碳的呼聲也愈發強烈。麥肯錫發布的《可持續包裝:中國及亞洲包裝企業的增長機遇》調查報告指出:與發達國家相比,發展中國家,特別是亞洲新興市場的消費者最為關注環保,也最愿意為綠色包裝買單。人們希望在各類飲食場景中能夠使用完全可回收、輕量化包材的意向比例達到了40%-60%。在全球食品包裝技術創新的報道中,“綠色低碳”成為出現頻率最高的關鍵詞。

           

          (1)巧用各類天然材質,助力包裝環保新趨勢


          取之自然,用之自然。使用易降解的天然材料無疑是包裝創新的首選。為了取代塑料,食品飲料巨頭們不約而同針對旗下大單品研發出天然可降解的新包裝。雀巢濃郁咖啡Nespresso去年11月開發出紙質可堆肥膠囊咖啡。產品包裝由 82% 的紙漿和生物聚合物薄膜制成,可作為氧氣保護屏障,保護咖啡質量??ǚ蚝嗍蟿t對經典的番茄醬瓶“下手”,與可持續包裝公司 Pulpex 合作推出由 100% 可持續采購木漿制成的可再生和可回收的番茄醬瓶。

           

          雀巢濃郁咖啡Nespresso可堆肥膠囊咖啡降解路徑

          圖片來源:Nestle Nespresso

           

          美國材料創新公司 Cove 開發了一種完全可生物降解的塑料替代水瓶。瓶身材料為微生物發酵聚羥基脂肪酸酯 (PHA) 聚合物。這種材料不含塑料、可生物降解、可再生、無毒且可堆肥。澳大利亞初創公司 Great Wrap 利用廢棄的馬鈴薯淀粉制成無塑料替代品來取代托盤包裝和保鮮膜。

           

          除了著眼于生物材料,天然無機材料也是多項包裝與材料創新中的???。日本高木產業推出了新型一次性環保容器“L-Stone”系列,該容器53%的成分為石灰石(碳酸鈣),與傳統的塑料容器相比,可減少50%以上塑料的使用量和約 36% 溫室氣體的排放量。

           

          高木產業L-Stone”系列食品容器

          圖片來源:news.nissyoku.co.jp

           

          巴西圣保羅州立大學的科學家們則開發出一種由明膠、納米粘土和黑胡椒精油的納米乳液制成的“綠色塑料”,具有抗菌,抗氧化,可降解等技術特點。

           

          (2)對現有主流包材進行革新,提高其回收利用程度


          據亞太經合組織估計,已生產的塑料中只有約9%被成功回收。在塑料包裝暫時無法被完全取代的當下,提高塑料包裝的回收率不失為“曲線救國”的好辦法。

           

          美國可持續標簽和包裝解決方案制造商 Brook + Whittle 推出了一種完全可回的收縮標簽 GreenLabel BlockOut,其具有遮光性,可以直接貼在透明PET上作為不透明涂層,從而取代乳制品包裝難回收的深色PET。來自加拿大的全球最大標簽制造商 CCL Label 推出了新一代 EcoStream? 標簽,可提高PET瓶的回收率。該標簽由低密度聚烯烴制成,在分揀機和回收機的沉/浮工藝步驟中,容易與較重的PET瓶分離,實現包裝的回收再制作。

           

          CCL EcoStream? 標簽

          圖片來源:CCL Label

           

          2、提高保鮮能力/增加使用便利度的包裝技術


          保護食品新鮮度、安全性,具有使用便利度,這些是包裝的基礎功能。如今的消費者對于基礎功能也提出了更高要求。食品和包裝企業對包裝持續迭代,通過技術創新最大化提升包裝功能。

           

          盧森堡瓶蓋制造商 United Caps 與英國標簽創新公司 Mimica 合作開發出一款新瓶蓋Mimica Touchcap。新瓶蓋里含有特殊的活化劑和凝膠,當瓶子內容物新鮮時,封口是光滑狀態;但當產品不再新鮮,凝膠將從光滑變為凹凸不平,有助于直觀地了解產品的新鮮度,減少因過期導致的浪費。

           

          United Caps Mimica Touchcap

          圖片來源:United Caps

           

          Innova Market Insights發布的一項調研表明:60% 的全球消費者愿意犧牲保質期以減少塑料包裝。然而,64% 的人同時認為,在提高產品的環境可持續性前提下,不應降低產品的包裝性能。針對這樣的消費訴求,瑞士聯邦材料科學與技術實驗室(EMPA)和瑞士 Lidl 開發了一種可用于香蕉表面的生態納米纖維薄膜涂層,可在食用前被水洗掉,在保證產品新鮮程度的同時減少塑料包裝的使用。

           

          有和沒有 EMPA 涂層的香蕉在保質期測試中的表現

          圖片來源:food ingredients first

           

          澳大利亞皇家墨爾本理工大學研究人員則開發出一種仿荷葉防水結構的自清潔生物塑料,僅有淀粉和纖維素制成,但可以像荷葉一樣防液體和污垢,可在土壤中快速降解,是新鮮食品和外賣包裝的理想選擇。

           

          英國包裝供應商 Aquapak 開發出一種基于聚乙烯醇的創新聚合物Hydropol,將可熱加工的聚乙烯醇擠出涂布到紙上,實現對氣體和油脂的阻隔效果,還具有熱封和增加紙張強度等附加功能,同時保證紙張100%可回收制漿。

           

          圖片來源:packaginginsights.com、aquapakpolymers.com

           

          04
          農業技術


          黨的二十大報告中,明確指出“堅持農業農村優先發展”、“加快建設農業強國”的指導方針。作為食品產業的上游端口,農業的高質量發展,將直接關系到國人飯碗能否端得穩,關系到國家能否從食品大國邁向強國。

           

          國家統計局去年9月發布的數據顯示:2021年,我國農業科技進步貢獻率突破60%,比2012年提高了7個百分點。隨著生物工程、基因編輯等前沿技術在農作物育種中被廣泛應用;物聯網、人工智能、區塊鏈等信息技術與農業各產業的深度融合,我國農業科技整體水平已跨入世界第一方陣。

           

          而在海外,農業科技的發展目標同樣鎖定在提高生產效率、培育優良品系和減少碳排放上。

           

          1、利用新技術提高農業生產效率


          種植,是一切農業生產的基礎。室內垂直農場、智能化作物管理、無土種植......對傳統耕作方式大膽革新的新型農業種植技術,將要顛覆我們對農業的認知。

           

          英國農業技術公司 IAG 推出了一種氣耕精準種植技術 GrowFrame 360。該技術使用人機界面進行自動化管理,使作物種植不受地域、天氣和季節限制,在高度濃縮的種植空間中實現每年15個收獲周期。西班牙啤酒花制造商 Ekonoke 利用機器和深度學習完全控制啤酒花的種植過程,在不使用殺蟲劑、減少對能源、水和養分消耗的同時,每年可收獲52次高質量啤酒花。英國科技公司 LettUs Grow 則開發出一種使用超聲波和水代替傳統土壤種植作物的替代生長方法,使植物根系比普通水培法更茁壯且更快速地生長,加快農作物發育。

           

          LettUs Grow 超聲波氣培法

          圖片來源:LettUs Grow

           

          除了種植方式的顛覆式革新,飼料生產也因技術創新而得到新的發展。

           

          聯合國糧農組織(FAO)發布的一份報告指出,在整個畜牧業產生的溫室氣體中,約45%來自飼料生產和加工。而在英國雞肉供應鏈中,這個比例高達70%。相比于傳統大豆飼料生產中的碳排放和資源浪費問題。英國農業科技公司 Better Origin 另辟蹊徑,利用計算機視覺和傳感器調控黑水虻幼蟲的飼養,這種快速生長的昆蟲已代替大豆成為家禽的優質飼料。

           

          Better Origin 昆蟲農場

          圖片來源:designweek.co.uk

           

          農業種植離不開的化肥和農藥,也正通過技術創新實現減量提效。英國農業科技公司 N2 Applied 開發出一種等離子體轉換技術,能夠把牲畜產生的液體糞便轉化為富氮肥料,減少氨氣和甲烷的排放。利用此種技術,在減少對化肥使用量的同時得以保持作物穩定產量。而農民將其重新用于精確施肥,可以刺激循環畜牧業,也使農業更具可持續性。

           

          聯合國環境規劃署2021年的報告指出,牲畜養殖中糞便和胃腸道的甲烷排放約占人為排放量的1/3??刂坪蜏p少家畜甲烷排放成為養殖業的新課題。

           

          帝斯曼集團開發的新型奶牛飼料添加劑獲得歐盟批準上市,該添加劑由3-硝基氧丙醇制成,有助于將奶牛的甲烷排放量減少30%。無獨有偶,恒天然攜手澳大利亞公司 Sea Forest 合作研究紅海藻(Asparagopsis)在減少草飼農業系統中甲烷排放量的潛力。在實驗室測試中,以紅海藻為主要成分的飼料添加劑可以將牧場甲烷排放量減少80%以上。圍繞減少反芻家畜甲烷排放的技術競賽,成為海外農業科技長跑中一道獨特的風景。

           

          圖片來源:? Gettylmages

           

          2、利用新技術尋找性能更優的農業種質品系


          種源是農業的芯片。2020年12月,中央經濟工作會議上確定“解決好種子和耕地問題”作為我國2021經濟領域八大重點任務之一。2022年9月,農業農村部公布第一批72個國家農作物種質資源庫(圃)和19個國家農業微生物種質資源庫名單,旨在打造種質資源保護利用“國家隊”,加快健全我國農業種質資源保護體系。

           

          在全球范圍內,各國頂尖種質研究機構也已通過基因編輯、超快育種等多項措施,實現育種的精準化、智能化和工程化。

           

          在提高果實營養成分含量方面,美國伊利諾伊大學研究人員利用多基因生物工程改進了大豆植株內的 VPZ 結構,增加葉片光合作用時間,更有效地吸收光能,將大豆產量提高25%。英國約翰英尼斯中心對番茄進行基因編輯,使維生素D?前體物質7-脫氫膽固醇在可在果實內大量積累,幫助人們解決維生素D?缺乏問題。澳大利亞和英國的研究人員通過研究小麥品種的遺傳驅動因素,發現一種可以控制小麥產量和蛋白質含量的基因,可將蛋白質含量提高15%-25%。 

           

          圖片來源:nature.com

           

          種質的優化,更在于對時間和種植地域的突破。英國垂直農業公司 Vertical Future 與澳大利亞研究委員會 (ARC) 太空植物卓越中心 (P4S) 研究中心合作,使用基因編輯技術縮短空心菜生命周期,在更短時間內生產種子。加拿大初創公司ALORA使用專利基因編輯技術培育出被稱為“地球上最耐鹽的水稻品種,可以在 12 克/升的鹽度下以高產茁壯成長,并表現出 16 克/升的耐受上限(海水鹽度為 28-32 克/升)。

           

          技術的提升也在改變育種技術的進程。嘉士伯研究實驗室發明了一種非轉基因育種方法“FIND-IT”,有助于更快找到耐受高溫、干旱或其他氣候挑戰的植物種系。該技術可以對許多不同類型的植物進行超速改良,包括大麥、酵母和細菌菌株。

           

          圖片來源:carlsberggroup

           

          05
          基礎科學研究


          如果說技術是行業發展的底層動力,那么,基礎科學研究則是技術進化與迭代的源泉。

           

          2022年,全球食品科學家和研究者們針對新型保鮮技術的作用機理、新食物成分的營養價值評估與代謝關聯性,益生菌對改善組織器官功能機理等領域開展了深入研究,獲得多項令行業鼓舞的成果。

           

          1、尋找新成分、新原料


          去年1月,Foodaily發布的年度十大商業熱點中,首次提出“消化外延”概念,即以腸道出發外延,帶動對全身健康的關注。天風證券數據顯示,到2022年,國內益生菌市場份額超將接近千億,年平均增速約14%,市場規模增長迅速。

           

          益生菌的火爆和出圈,除了長時間的宣傳和消費教育,技術、解決方案的成熟也支撐著益生菌市場的持續內卷和不斷破圈。

           

          加拿大益生菌公司Lallemand去年推出正在申請專利的益生菌菌株 L. rhamnosus HA-114 ,該菌株能夠支持超重成年人進行體重管理。臨床研究表明該益生菌株對飲食行為、心理健康和新陳代謝均有積極影響。

           

          Lallemand 益生菌菌株 L. rhamnosus HA-114

          圖片來源:Lallemand

           

          雀巢與美國布羅德研究所、意大利博洛尼亞大學和孟加拉國際腹瀉病研究中心 (ICDDR,B)研究人員合作在從嬰兒期到幼兒期過渡期間的嬰童腸道內發現了一種新的長雙歧桿菌屬 (B. longum)菌株,該發現為開發下一代營養解決方案提供了新的可能,可以幫助維持或恢復嬰兒多樣化且功能齊全的腸道微生物組。

           

          2、對熟悉食材的研究,伴隨著發現新功能的驚喜


          盡管新食材和新成分的發現對食品飲料行業發展的推動作用巨大,但受制于法律、政策、安全性等多因素考量,這些新事物的落地實施仍面臨諸多阻力。與之相比,常見食材新功能的發現更具即時應用意義。

           

          中國農業科學院和瓦赫寧根大學的研究人員發現,花生莖葉提取物中的類黃酮成分可通過降低神經元興奮性的作用機制來促進睡眠質量,為開發用于治療失眠的促進睡眠的藥物提出了一種潛在方法。

           

          日本的一項研究表明,口服熱滅活植物乳桿菌 L-137 可以通過增強腸道屏障以及增強透明質酸的產生對表皮屏障起積極作用,能夠改善皮膚的干燥情況并有效幫助保持皮膚濕潤。法國國家健康與醫學研究所發現了咖啡的多種潛在健康益處,包括可能有預防膽結石和某些肝臟疾病的作用,刺激消化過程并可降低慢性便秘,還具有降低患子宮內膜癌的風險。

           

          圖片來源:OLUWASEUN SANNI/GETTY IMAGES

           

          食品加工副產物同樣有用。南非約翰內斯堡大學的研究表明百香果皮中含有高水平的抗氧化劑和多酚,可用于制作可食用涂層,用于水果的日常保鮮,從而有助于減少食物浪費并減少對塑料包裝的依賴。在百香果的商業加工過程中,果皮通常會被直接丟。

           


          06
          中國食品科技:碩果累累,未來可期


          作為全球最大的飲食市場,中國食品不僅受益于風起云涌的新消費浪潮而涌現出大量新賽道、新物種、新品類,食品企業也逐漸將技術研發能力視為發展之本,并日益加大科技創新的投入。中國食品工業協會在去年底發布的科技進步工作會議報告中指出:2015-2020年,全國規模以上食品企業研發經費內部支出由約400億元升至538億元;研發機構數從3560家增至5148家;新產品開發經費支出從約440億元增至近650億元;實施新產品開發項目34653項,比2015年增長127.55%。

           

          對食品科技的持續大規模投入正在顯現出積極結果:規模以上食品企業的新產品銷售收入達到7179.36億元,出口額達470.79億元,較2015年增長68.22%;專利申請量(31726件)與發明專利申請量(9919件)較2015年分別增長63.81%和24.89%。國內企業在太空育種、關鍵原輔料、3D打印和細胞培養肉等領域皆取得突破性進展。

           

          1、太空造夢:圍繞航天的食品科學研究


          航空食品研發的背后是無數尖端技術的凝聚與支撐。中國是世界上最早進行太空育種研究的國家。在神舟十四號和神舟十五號飛船上,便搭載了中糧集團的傳統釀造食品發酵菌種、三元食品的益生菌菌種、中牧股份的工業微生物菌種和飼用益生菌菌種、云南來思爾乳業的乳源益生菌菌株等多種益生菌資源,以及水稻和擬南芥種子等,探索經微重力環境誘變后的菌株與植株在育種上的突破。

           

          去年4月,伊利集團宣布與中國航天科技集團公司(CASC)的子公司合作,通過空間技術“升級”乳業。伊利與中國航天科技國際交流中心(CCASTIC)的合作將啟動“未來乳業空間實驗室”,旨在利用空間技術為乳品健康領域帶來新的創新。據兩家公司稱,空間生物學和新空間材料的研究將引入“升級乳業的新解決方案”。

           

          圖片來源:新華網

           

          2、乳鐵蛋白、植物奶油、母乳低聚糖、益生菌,關鍵原輔料領域取得重要進展


          去年5月23日,飛鶴公司宣布成功獲批乳鐵蛋白生產許可,我國乳品行業第一條乳鐵蛋白自動化生產線正式投產。這標志著中國研究人員突破了長久以來西方的卡脖子技術,實現關鍵原輔料的國產化和核心技術自主掌控。創立20載、始終致力于奶油升級換代的海融科技,在2022年開發出0乳糖、0動物脂肪、0反式脂肪的飛蛋堅果奶油,成為全球植物奶油領域的技術領跑者。

           

          圖片來源:飛鶴奶粉


          2022年5月,伊利金領冠獲得“改善腸道微環境健康的母乳低聚糖(HMO)及其應用”中國發明專利。不僅為奶粉行業的專業化和品質化發展提供技術支撐,也實現了HMO健康功效研究領域的關鍵專利突破。

           

          益生菌一直是食品行業里舉足輕重的核心配料。去年8月,在第十七屆益生菌與健康國際研討會上,湯臣倍健聯合四川大學華西公共衛生學院等權威機構,歷時7年開發出的源自健康中國嬰兒腸道的優質菌株副干酪乳桿菌LPB27正式亮相,該菌株同時獲得兩項中國發明專利。

           

          圖片來源:湯臣倍健

           

          除了培育新的益生菌株,對菌體活性的保護也是當下研究重點。去年,大江生醫開發出全新的益生菌運輸技術PBA益生方舟,通過獨家植物配方打造益生菌高親和力載體,不僅包埋層數少,還能有效保護益生菌群,大幅提升耐酸性及腸道運輸量。

           

          在前沿技術領域,國內食企,特別是初創企業也在緊跟世界潮流。2021年7月創立的食品科技公司 MOODLES對面條、意面、飯團、包子、米線等進行健康化復刻。通過分子料理技術進行食材重組,以3D打印技術將蛋白質、優質脂肪、膳食纖維等綜合營養元素融合為新形態的“超級主食”,在還原傳統主食產品外形、口感同時,大幅升級產品食材體系。

           


          MOODLES基于3D打印技術制成的面食

          圖片來源:MOODLES


          去年,南京周子未來食品科技公司與南京農業大學聯合研發的細胞培養肉首次在百升級生物反應器中完成種子細胞擴大培養,是中國細胞培養肉產業化、工業化中的里程碑事件,將加速細胞培養肉“走”上餐桌。另一家細胞培養肉公司極麋生物則致力于牛肉細胞肉食品研發,已實現牛成肌細胞繁殖超過 30 代。今年 3 月,極麋生物完成了 5 種不同食用動物干細胞的提取和存儲,為永生化細胞系的建立打下基礎。

           

          3、技術大獎名單百花齊放,學術研究與關鍵加工技術比翼齊飛


          從權威行業協會頒發的技術大獎中,我們能更全面地觀察中國食品科技的進步軌跡。

           

          去年12月,中國食品科學技術學會首次頒布2022中國食品科技十大進展。涉及細胞工程、微生物育種、農產品技術創新、腸道健康、釀酒工程、蛋白加工等多個領域。

           

          資料來源:中國食品科學技術學會,Foodaily整理制圖

           

          相對于“食品科技十大進展”更偏學術研究,由中國食品工業協會同期間發布的2022年度科學技術獎則以企業提報為主,側重于產業端的應用。

           

          獲獎技術涵蓋七大領域,包括食品加工關鍵共性技術、綠色低碳環保技術領域、食品生物工程技術領域、功能性食品加工技術、海洋食品精深加工&高值化利用領域、食品安全關鍵技術領域、智能技術裝備領域。其中達利食品“豆本豆豆奶全豆工藝技術”,伊利集團“靶向酶解燕麥技術突破及應用”、金鑼食品“用于改善西式香腸嫩彈性的復配保水劑的研發”等十項技術獲得特等獎殊榮。

           

          07
          總結


          1月7日,由將門創投聯合沃爾瑪食品安全協作中心共同發布《食品行業科技創新白皮書》。白皮書基于過去5年,對全球各地初創團隊、初創科技企業所提報技術項目進行匯總分析,總結出13項驅動食品行業躍遷式發展的前沿技術,涉及人工智能、3D 打印、合成生物學、綠色包裝等領域。


          13項食品行業創新技術的成熟程度與商業價值矩陣

          圖片來源:pingwest.com

           

          白皮書按照不同技術成熟度和商業價值,將各項前沿技術放置到不同位置。其中,電子感官與科學檢測儀器、抗菌保鮮技術、數據平臺與數字化工具在兩個維度上皆有較好表現,可以視為在未來數年內對食品行業產生較大推動力的技術。而當下全球研究熱點之一的合成生物學在商業價值上不遜于前三項,但在成熟度上還處于起步階段,極有可能成為行業下一輪的技術驅動核心。

           

          將這份食品科技創業領域的分布圖,與本文所闡述的全球正在發生的技術創新對照來看,會發現二者有著極強的關聯度。仍以合成生物學為例,本文第一部分闡述的案例,僅僅是眾多技術中頻繁見諸媒體報道的“幸運兒”。在海外,實際上還有大量研究聚焦于替代各類傳統食材,以及提升新食品的感官表現力和加工(烹飪)性能。跟食品相關的合成生物學在全球呈現出向各個行業、上中下游各環節拓展的局面。盡管與其他技術相比,商業化程度有待提高,但仍然是今后一段時間內全球食品科技的焦點。

           

          而被《白皮書》視為成熟度最高的數據平臺與數字化工具,早已成為食品企業進行顛覆式產品創新、原料生產、科學研究的首選工具。比如帝斯曼利用人工智能平臺開發發酵乳組合菌種;芬蘭乳企Valio用人工智能設計低糖牛奶巧克力棒;機器人蜂箱初創公司Beewise實現AI養殖蜜蜂,大幅提升蜂群的養殖效率和抗病蟲害能力。

           

          無論是被眾多食品公司帶到市場的成熟技術,還是初創企業尚在努力從實驗室推向商業化的前沿技術,都是組成當下食品產業技術洪流的一朵朵浪花。每一朵浪花,都值得Foodaily在2023年傾注更多的熱情和報道,也值得國內食品企業關注、思考,并成為技術變革中的積極力量。

           

          2023,一切都在復蘇,每一個機會都值得食品行業憧憬。面對千帆競發的食品技術大潮,我們該做些什么呢?

           

          參考資料

          [1]Food & Agriculture Technology and Products Market Size, Share, Analysis Report. Market Research Engine, 2022年12月

          [2]中國零糖健康飲食市場研究報告。艾瑞咨詢,2022年5月

          [3]可持續包裝:中國及亞洲包裝企業的增長機遇。麥肯錫,2021年

          [4]From fibre to potato peel: Innovators rethink packaging to combat plastic pollution. Flora Southey, 2022年9月

          [5]農業發展成就顯著 鄉村美麗宜業宜居——黨的十八大以來經濟社會發展成就系列報告之二。國家統計局,2022年9月

          [6]國際糧農組織官網 

          https://www.fao.org/news/story/en/item/197623/icode/

          [7]筑牢種質資源振興根基 首批國家農業種質資源庫名單公布。人民網,2022年9月

          [8]連冰塊里都能加益生菌,這也太卷了吧!Foodaily每日食品,2022年6月

          [9]2022全國食品工業科技進步工作會議報告。中國食品工業協會,2022年12月

          [10]中國食品科學技術學會第十九屆年會成功召開。中國食品科學技術學會,2022年12月

          創博會2024 食品創新交流群

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