中國工程院院士陳堅:“未來食品”讓百姓“吃好飯”

2022年08月09日08:45

1984年從清華大學環境工程專業畢業後,陳堅進入無錫輕工業學院發酵工程專業攻讀碩士、博士,開啟食品科學之路。他曾擔任16年的江南大學校長,2017年當選中國工程院院士,還是國務院學位委員會輕工技術與工程學科評議組召集人、糧食發酵與食品生物製造國家工程研究中心首席科學家。此後,伴隨江南大學未來食品科學中心成立,陳堅又多了一個身份——中心首席科學家。

在陳堅看來,要著力讓老百姓“吃好飯”。“將生物學原理轉化為先進的產業化要素,並應用於食品加工中,將成為未來食品產業發展的重要趨勢之一。”

中國工程院院士、江南大學未來食品科學中心首席科學家陳堅。  受訪者供圖
中國工程院院士、江南大學未來食品科學中心首席科學家陳堅。 受訪者供圖

“3T”融合打造未來食品

新京報:江南大學未來食品科學中心2019年成立,成立初衷有一句話是讓老百姓“吃好飯”,“吃好飯”的標準是什麼?

陳堅:民以食為天,食品供給是最大的民生問題。要滿足人民日益增長的美好生活需要,首先要讓人民吃得好、吃得放心、吃得健康、吃得享受。安全、健康、營養、美味的食品是“吃好飯”的保障。

新京報:什麼叫未來食品?國內外相關研發處在什麼發展階段?

陳堅:未來食品的屬性,是未來生產方法和生活方式改變的代表性物質,主要任務是解決食物供給和質量、食品安全和營養、飲食方式和精神享受等問題,技術基礎是合成生物學、物聯網、人工智能、增材製造、納米技術等,趨勢是食品技術(FT)、生物技術(BT)和信息技術(IT)相融合實現高技術產業。

其典型產品包括替代蛋白和植物基食品等,替代蛋白主要從植物、昆蟲、微藻以及通過微生物發酵獲得富含蛋白質的成分,能取代傳統的動物性蛋白質來源,植物基食品包括植物蛋白肉、植物奶等。作為未來食品的代表,植物蛋白肉在健康、安全、環保等方面均較傳統養殖肉類具有優勢,目前已成為消費者追求個人健康及關注全球生態的一種生活方式體現,也是未來食品科學發展的重要方向。全球植物基食品年復合年增長率預計為11.9%,2027年將達742億美元。不過目前植物基肉製品在質構、口感、風味、營養等方面與真實肉製品仍存在較大差距,亟須在質構仿真、營養優化、風味調節及成品定製等方面取得突破。

新京報:目前重點研究的前沿技術怎樣應用到食品產業?

陳堅:我們重點研究包括食品合成生物學、食品組學與大數據技術、食品感知科學、食品風險甄別與安全評價。比如食品合成生物學,是在傳統食品製造技術基礎上,融合合成生物學理念和技術,特別是食品微生物基因組設計與組裝、食品組分合成途徑設計與構建等,將可再生原料轉化為重要食品組分、功能性食品添加劑和營養化學品,這已經成為“未來食品”製造領域創新的戰略高地。

國外已有合成生物學來源的食品添加劑和食品功能組分,被列入歐盟和美國食品藥品監督管理局目錄,人類對合成生物學製造技術的駕馭和運用,正在顛覆傳統的食品生產和供給方式。採用合成生物學實現人工合成澱粉的概念和技術創新,不僅對未來農業生產特別是糧食生產具有革命性影響,而且對全球生物製造產業發展也有里程碑意義。比如採用合成生物學手段,重構微生物代謝途徑,能解決植物蛋白肉與真肉色澤和風味差異的技術難題。

新京報:你曾說過,生物技術或將成為未來食品工業健康發展的重要支撐,如何理解?

陳堅:食品生物技術是食品工業的重要分支,既包括現代生物技術在食品原輔料製備、食品加工中的應用,也囊括了食品發酵和釀造等傳統生物轉化過程。生物反應工程、合成生物學、蛋白質工程、細胞工程等諸多前沿生物技術,對現代食品生物技術的快速發展起到了極大推動作用。食品加工過程中運用生物技術,對生產、運輸、製造和儲存等各個環節進行控制,能夠在保證食品質量的同時提升加工效率。

因此,中國、美國、歐盟和日本等國家和地區都將食品生物技術的發展提高到戰略高度。應用生命科學理論研究成果對生物體進行不同層次的設計、控制、改造、模擬和加工,將生物學原理轉化為先進的產業化要素,並應用於食品加工中,成為未來食品產業發展的重要趨勢之一。

新京報:你認為近十年來我國食品技術取得了哪些重要成果?給行業帶來哪些變化和機遇?

陳堅:我國食品科技研發水平不斷增強,基礎研究水平顯著提高,初步形成基礎研究與前沿技術創新、關鍵共性技術開發、系統化產品製造技術集成三位一體的發展新格局。

我國在食品綠色製造、食品生物工程、食品安全保障等領域科技水平開始進入世界前列,在工業化連續高效分離提取、非熱加工、低能耗組合乾燥、無菌灌裝、自動化屠宰、在線品質監控和可降解食品包裝材料等綠色製造技術裝備上,取得了重大突破;攻克了高效發酵劑製備等一批食品生物工程領域的前沿關鍵技術;開發了一批具有自主知識產權的核心技術與先進裝備,有效降低了產後物流損耗。

另外,我們開展產學研融合,發揮大學與企業這兩個核心要素的作用,對食品行業創新具有重要作用。“發現”是大學在科技創新中的首要任務,是實現“從無到有”的關鍵環節。“發展”是企業在創新中的首要任務,是實現“從有到好”的重要環節。大學科技研究中的“發現”環節與企業科技轉化中的“發展”環節緊密相扣,促進食品行業發展。

六大趨勢應對食品領域挑戰

新京報:目前我國食品科學發展還有哪些“卡脖子”的問題亟待解決?

陳堅:我國食品工業總產值與農業總產值的比值不到2:1,遠低於美國、日本等發達國家,科研實力與發達國家存在差距,前沿領域研究力度不足,對前沿技術在食品科技領域的佈局仍需強化;部分關鍵核心技術尚未突破,自主創新能力欠缺,重要裝備產品仍存在較多“卡脖子”問題;支撐我國食品科技協同創新的體制機制尚需完善,技術成果轉化存在斷點。總體而言,我國食品產業轉型升級與可持續發展水平與歐美髮達國家仍存在一定差距。

新京報:你對未來食品科學中心的下一步發展有哪些暢想?

陳堅:未來食品科學中心的目標是引領世界食品科學基礎研究,開發食品領域顛覆性技術,助推我國進入世界食品領域強國前列。作為中心首席科學家,我們要統籌推進食品合成生物學、食品組學與大數據技術、食品感知科學和食品風險甄別與安全評價等研究創新與應用落地。

新京報:如何看待未來五到十年我國食品科學技術的發展?

陳堅:要解決我國食品領域當前存在的問題和應對未來挑戰,食品領域發展趨勢將主要集中在以下六個方面:食品營養健康的突破,將成為食品發展的新引擎;食品物性科學的進展,將成為食品製造的新源泉;食品危害物發現與控制的成果,將成為安全主動保障的新支撐;綠色製造技術的突破,將成為食品工業可持續發展的新驅動;食品加工智能化裝備的革命,將成為食品工業升級的新動能;食品全鏈條技術的融合,將成為食品產業新模式。

2022年8月9日《食安•十年》新京報食品安全特刊。

新京報首席記者 郭鐵

編輯 李嚴

校對 吳興發

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