5大领域15大突破,技术如何重构未来食品新世界?| 2022年度食品技术盘点
Foodaily每日食品 2023-01-13 738
没有什么能够阻挡食品技术的前行脚步。

来源:Foodaily每日食品(ID:foodaily)


2022年,国内食品消费市场随着防控形势起起落落。而在被誉为底层推动力的食品技术领域,却始终未停下前进的脚步。

这一年,梳理Foodaily统计在案的340+投融资案例,仅细胞培养肉/合成生物领域,就有11家企业收获了6亿多元的“鲜活动力”;还有涉及烹饪机器人、乳制品深加工、减糖解决方案等业务领域的数家企业获得总计41亿元的高额资金。这一年,可持续理念继续深入各个行业。灯塔工厂、碳中和工厂、透明工厂在国内、在全球遍地开花,数字化和人工智能技术正引领食品制造业大步升级。在原料端,以餐厨用油、葡萄果渣为代表,对废弃食品原料的回收再利用;围绕二氧化钛在欧盟被禁用而掀起的替代风潮;针对工业二氧化碳短缺而开展的各种“捕碳”、“代碳”研究,都让我们看到了食品配料行业蕴藏的巨大潜能。

这一年,我们见证了国内食品科技的蒸蒸日上:从大江生医推出旨在提高菌株稳定性的“益生方舟”技术,到飞鹤在国内率先建成第一条乳铁蛋白自动化生产线,再到基于太空环境的作物种子和菌株试验、伊利“未来乳业空间实验室”等,中国力量在世界食品科技领域的话语权与日俱增。

这一年,透过海外各类食品大奖,我们看到全球食品技术革命的闪光时刻。合成蛋白、低碳包装、让产品更加“诱人”的高效能原辅料、基于智能化的生产管理系统......正在成为技术创新的一盏盏指路明灯。

资料来源:世界食品/乳品/饮料创新大奖、日本食粮新闻社,Foodaily整理制图

根据Market Research Engine发布的数据,2022 年全球食品与农业技术及其相关产品的市场规模约为6222亿美元,未来5年将保持8.42%的年均增速,至2027年将达8600亿美元。海量市场呼唤食品行业拿出与之相称的技术投入与商业化成果,推动农业种养、鲜活采收、加工、包装、储运、废弃物再利用,营养管理,基础科学研究等产业各个环节百花齐放、齐头并进。

过去一年,全球都有哪些食品技术走向了商业化,成为企业提高运营效率和产品竞争力,产业升级转型的新动能?哪些技术让人们吃得更安心、更健康?哪些技术改变了我们对食物的理解和认知?又有哪些技术在为构建可持续社会默默立功?

下面,Foodaily将带您一起纵览2022年全球食品技术所留下的身影,一起畅想技术驱动的美好未来!

01 原辅料&食品添加剂

1、替代技术向纵深拓展

受健康和环保意识推动,越来越多的消费者期望通过改变饮食习惯减少对地球的影响,人造肉及替代型食品在近几年高速发展。

2022年,全球针对替代食品技术的研究迈向更深层面:涉及的食材更加多样,替代的对象覆盖面更广。

  • "可循环、促环保",替代蛋白还有哪些新思路?

2022年国内替代蛋白行业大事件不断,从年初「星期零」拿下1亿美元B轮融资,到年底「新素食」收获数千万元A轮融资;从细分行业看,植物肉和细胞肉仍是投融资重点。未来,传统蛋白质将难以满足消费需求,常规肉禽生产方式也将难以匹配日益提高的环境友好标准和资源节约趋势。因此,更加清洁可持续的蛋白质生产方式将成为未来食品工业的主流趋势之一。

以色列初创公司 Fabumin 从鹰嘴豆生产废液中提取出植物蛋白作为鸡蛋白替代品,不仅能为产品赋予清洁标签特征,还具有积极的环保意义。帝斯曼则从非转基因油菜籽中提取再循环油菜蛋白分离物CanolaPRO,其功能特性非常接近乳清蛋白,不会导致食物过敏,还有着良好的起泡和乳化能力,适用于从替代肉、替代乳到高蛋白饮料的各种应用。

口感不佳是很多人造肉面临的现实挑战。针对替代动物蛋白感官愉悦度不足的消费痛点,德国Loryma公司以小麦蛋白为主要材料,开发出植物基“鸡皮”,在感官层面更接近传统鸡肉。产品所采用的水包油乳液特殊涂覆技术,能够提供有弹性且较薄的表面涂层,保持植物肉的湿度,防止因水分流失而影响口感,更好地模拟真肉质感。

  • 还原特性助健康,替代脂肪“脑洞”大开

脂肪(饱和脂肪)含量也在被消费者日益关注,低脂或无脂成为衡量食品健康度的指标之一。市场对于传统脂肪的替代需求和关注度随之增加。

新加坡食品科技公司ImpacFat从鱼类脂肪组织中提取干细胞,在生物反应器中将其扩增后转化为成熟脂肪细胞,由此制得的全新鱼油替代品规避了水体污染、终产品氧化变质等诸多问题,相比传统鱼油更令消费者安心。

瑞典真菌蛋白制造商Mycorena开发出一种基于真菌蛋白Promyc®的纯素黄油。通过将真菌作为乳化剂,配合植物油脂,创造出具有黄油质地的替代黄油。该产品不含胆固醇,其饱和脂肪的含量也大幅降低;真菌蛋白还提升了产品中蛋白质的含量,可谓一举双得。

  • 替代技术的外延:更加细化的品类创新

除了替代蛋白和脂肪,更多细分品类也迎来了探索式创新。在“清洁化”趋势下,针对植物肉的专用添加剂开始涌现。以色列配料公司 Meala 开发出一款用于植物肉的甲基纤维素替代品。产品由天然生物催化剂制成,加热时会变成稳定的水凝胶,冷却后也不会改变质地,具有类似于脂肪的效果,能够提升替代肉的口感,使其更加多汁美味。

跳出替代肉的小天地,更多企业开始尝试研发其他天然产物的替代产品。荷兰食品初创公司 Fooditive,通过专有的酵母菌株制造一种类似传统蜂蜜的产品。其中的酶经过基因改造以产生类似于蜂蜜的非染色分子,最终合成的蜂蜜性能与天然蜂蜜极为相似。这种替代蜂蜜品能够模仿天然蜂蜜的质地、颜色、特性以及对人体的健康益处等。

图源:千图网

由于气候变化威胁到全球赤道地区的传统可可种植区,芬兰食品工业巨头 Fazer 在去年启动人工合成可可制品的相关研究,已经获得阶段性成果,下一阶段便是扩大规模并开发更接近常规的巧克力加工步骤。

2、添加剂替代,清洁标签的下一站

后疫情时代下,消费者对健康关注度持续升高,日常消费中更加倾向于清洁、无添加概念的产品。据 Ingredion 发布的一项调查结果显示,85%的中国消费者会在购买包装食品时浏览食品配料表。清洁标签消费理念日益深入人心,而帮助产品实现标签清洁目标的配料创新也在持续开展。

美国食品配料公司 World Technology Ingredients 推出以柠檬为原料的磷酸盐替代品281,产品利用浓缩柠檬汁固有的功能特性来增强肉制品的持水力,同时还能增强天然肉类的风味,提高嫩度、改善质地与咀嚼感。

科学研究证实,高硝酸盐饮食与结直肠癌风险之间存在高关联性,市场上对亚硝酸盐的清洁标签替代品需求量也因此在逐年增加。奇华顿推出NaNino+亚硝酸盐替代品解决方案。作为植物成分与天然香料的组合,产品具有良好的风味、色泽和新鲜度,可替代传统加工肉类中的亚硝酸盐。产品能确保食物在保质期内的新鲜度,还能在味道和色泽上提供接近传统腌制肉类的感官体验。

作为全球关注的致癌物之一,丙烯酰胺频繁现身于饼干、面包、薯片、麦片等日常食物中,针对减少丙烯酰胺危害的研发无疑具有更大的社会意义。加拿大生物工程公司 Renaissance BioScience 在去年2月推出了能够还原食物中丙烯酰胺的基因工程酵母(已获得专利授权)。该酵母采用适应性进化工程技术培育而成,可以减少许多常见食物中丙烯酰胺的形成,使消费者的饮食更加健康。

3、低碳可持续

随着减碳政策在各国施行,食品行业面临更高的研发技术要求,如何降低生产过程能耗、减少生产排污成为各国食品行业的重要课题。在国内,人们对“碳中和”的态度从模糊理解到主动消费,寻求更加环保的、低碳可持续产品成为大多数人的共识。

英国公司 CO₂ Sustain 去年9月开发了一项专利添加剂,可将碳酸饮料生产过程中所需的二氧化碳减少12%。加拿大清洁技术能源公司 Enezol 推出一款植物基煎炸油OLICO,其性能的关键在于独特的提取和自然净化过程,从而产生富含抗氧化剂的煎炸油,有助于保护油免受氧化和热诱导降解,可减少 50% 的废油和温室气体排放,平均使用寿命是传统煎炸油的两倍。

食品生产加工中会产生大量果皮、蔬菜渣等废弃物。如何减少浪费,提高产品综合利用率,把废弃物变成“资源”,也是行业值得考虑的问题。

新加坡理工学院 (SIT) 和精密肠道微生物组公司 AMILI 的研究人员发现粉状羽衣甘蓝茎是双歧杆菌和乳酸杆菌生长的强效催化剂,可作为益生元添加到下一代肠道健康补充剂中。芬兰食品科技公司 Fazer 则发现燕麦壳中含有大量木糖,可通过升级再造生产木糖醇,并再次利用作为生物质能源。Fazer 新木糖醇工厂由此成为循环经济、防止浪费和智能升级循环经济的典范。

4、减糖

减糖风潮席卷多年,“无糖”、“低糖”产品早已渗入日常饮食之中。根据艾瑞咨询发布的《中国零糖健康饮食市场研究报告》,我国无糖饮料市场从2016年的32亿元翻升4倍,达到2021年的143亿元。天然代糖成为减糖方案的主流,以赤藓糖醇为代表的3.0时代正在延续热度,过去一年备受关注的阿洛酮糖则凭借易消化、抑制肥胖和糖尿病、产能充足等优势有望成为3.0时代延续和开启新时代的引擎。

致力于控糖大目标的原辅料公司开启脑洞,奉献出各种令人拍案叫绝的减糖思路。总部位于德国的全球分销小麦蛋白以及天然和改性小麦淀粉生产商 Loryma 在去年10月推出一款以由预胶化小麦淀粉制成的喷涂粘合剂 Starch Opal,产品具有良好的水溶性且粘度较低,更易喷撒。在家庭烘焙和工业生产时,该粘合剂有助于辅料与基料更好的结合,从而减少食物浪费。

2022年8月,由英国 Optibiotix Health、西班牙政府和欧盟资助的研究团队联合开发出一种低热量甜味剂,由低聚半乳糖和改性罗汉果苷组成,能够有效促进人体肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖。这种源自天然的益生元+甜味剂的复合产品为甜味剂市场指明了新方向。

在帮助消费者主动控糖上,食品科技同样展现出强大能力。以色列初创公司 Sweet Victory 与瑞士香精香料公司 Givaudan 合作开发出一款帮助儿童戒糖的口香糖。配方中添加了匙羹藤(Gymnema sylvestre),其原子结构与葡萄糖相似,能够填充相同的受体位置,使甜食尝起来平淡、酸味,能够在食用后的两个小时阻断人们对甜味的感知,以此减少摄入甜食的冲动。

20 加工技术

食品工业化的发展离不开加工技术的革新。随着物质资源的极大丰富,传统追求低成本,高效率的食品加工技术已逐渐不能满足消费者的需求,人们开始期待创新的加工技术为食品行业带来更多的惊喜和可能。

1、提高营养成分吸收利用效率的技术

食物丰富度的提高让消费者意识到贵精不在贵多,如何才能更“聪明的”饮食?消费者对于营养成分的吸收效率提出了更高期待。

来自以色列的世界天然水果提取物及NFC制造商Prodalim凭借自乳化技术,为油溶性营养成分带来全新的应用方式。Prodalim将MCT油、维生素、辅酶Q10等油溶性成分添加到软糖中,经技术处理后的脂质可转化为自乳化粉末,在保持活性的同时避免了氧化变质。使营养更易添加到水溶性软糖及其他品类的膳食补充剂中。

Prodalim公司开发的油溶性成分自乳化技术

在提升营养物质的吸收率上,印度食品加工技术研究所 (IIFPT) 的研究人员通过3D 打印技术开发出基于蜂蜡的MCT油凝胶。实验表明,与对照的 MCT 油样品相比,该物质作为递送载体,使白藜芦醇和姜黄素的生物可及性分别提高了1.13和 1.2 倍。该技术未来或能提升多种人体难吸收功效物质的吸收效率。

不过,吸收速率的高低还需“因人而异”。对糖尿病患者而言,血糖的迅速升高可谓风险重重。新加坡食品与生物技术创新研究所 (SIFBI)的研究人员发现一种新型马铃薯加工技术,通过对土豆的预处理,可减缓α-淀粉酶和粘膜α-葡萄糖苷酶对淀粉的作用速度,有助于人体更缓慢地消化马铃薯淀粉,从而更可控地释放膳食葡萄糖。

美国糖果公司 Nude Mints 则创造了一种四层结构的口气清新薄荷糖。其外层明胶在口腔中3秒内溶解,内部有色胶囊则被硬化,防止与唾液发生反应,在吞咽到胃部的过程中逐步释放薄荷提取物,慢慢覆盖消化道,从而完全掩盖并消除最近吃过的食物或饮料的任何气味,达到治本的效果。

2、节水、减塑、再利用,新型制造技术实现花样可持续

成本,是工业化食品加工中影响最大的部分。在原料上涨和环保减碳的双重压力下, 通过技术降本增效,同时实现可持续目标,无疑是双赢的选择。

在水资源节约方面,来自德国的国际性工程技术集团 GEA 开发的创新反渗透技术 GEA AromaPlus PRO 可在无酒精啤酒生产过程中节省66%~100% 的水,还可以将脱醇或渗滤环节产生的剩余酒精转化为有价值的副产物。在丹麦哥本哈根大学,研究人员利用面包酵母细胞合成单萜小分子,解决了无酒精啤酒缺乏酒花香气的痛点,使得酿酒业能够摆脱对啤酒花的依赖,有效减少耗水量和二氧化碳排放量。

以色列希伯来大学拉卡物理研究所和技术转让公司 Yissum 开发出一种意面制造技术,可以“预先编程”形状,将意面扁平化,但在沸水中可复原为特定形状。意面的扁平化可最大化提升包装的空间利用率,节省包装耗材,降低运输和存储成本,有助于碳减排。

在资源循环和废弃物再利用上,利乐与无细胞生物制造工艺开发商 EnginZyme 合作,通过固定化酶反应,将原本被丢弃的酸性乳清转化为有价值的食品原料,且酶可以重复使用,进一步提升资源利用率。

3、让食物拥有更好的感官表现力

植物肉不像“肉”一直是行业痛点。针对替代肉质地的局限性,法国初创技术公司 Umiami 开发出专利高水分挤压工艺(HME) umisation,该工艺可以使植物基质具有纤维稠度,可以控制纤维的尺寸和方向,产生水平、对角线或垂直纤维,更好地模拟肉类质地。利用该技术可生产出厚度达8厘米的植物肉块,是其他HME工艺的五倍,且不使用粘合剂或增稠剂,仅由五到七种常见的天然成分制成,更符合健康清洁的趋势。

美国 Thrilling Foods 公司 开发的一款低碳水、高蛋白植物基培根Bakon™,通过将植物基瘦肉蛋白与脂肪条纹交替使用,外观形态与传统猪肉培根极其相似,而且无惧烹制和油炸。

奇华顿公司推出的PrimeLock+技术,可封装并保护植物基肉制品的风味和脂肪,并在烹饪过程和使用时被逐渐释放。该技术的核心优势是可降低终产品中75%的脂肪和30%的卡路里含量。由于将风味与蛋白质分开,该技术还提高了植物肉的稳定性。

03 包装技术

作为食品加工中的关键一环,保护食品品质、维持良好食用体验是食品包装的基本要求。在Foodaily发布的2022年度商业热点中,“包装升华”位列其中。新一代包装在延续物理功能的基础上,需要承载更多感性诉求,让用户感受到更多情感价值、社会价值和用户价值,让科技美和人性美共同迸发。

1、绿色低碳包装技术

自20世纪50年代以来,全世界已经生产超过80亿吨塑料,而塑料的分解平均需要300年以上,塑料的难降解已成全球共识。基于塑料困局,包装减塑、回归绿色低碳的呼声也愈发强烈。麦肯锡发布的《可持续包装:中国及亚洲包装企业的增长机遇》调查报告指出:与发达国家相比,发展中国家,特别是亚洲新兴市场的消费者最为关注环保,也最愿意为绿色包装买单。人们希望在各类饮食场景中能够使用完全可回收、轻量化包材的意向比例达到了40%-60%。在全球食品包装技术创新的报道中,“绿色低碳”成为出现频率最高的关键词。

(1)巧用各类天然材质,助力包装环保新趋势

取之自然,用之自然。使用易降解的天然材料无疑是包装创新的首选。为了取代塑料,食品饮料巨头们不约而同针对旗下大单品研发出天然可降解的新包装。雀巢浓郁咖啡Nespresso去年11月开发出纸质可堆肥胶囊咖啡。产品包装由 82% 的纸浆和生物聚合物薄膜制成,可作为氧气保护屏障,保护咖啡质量。卡夫亨氏则对经典的番茄酱瓶“下手”,与可持续包装公司 Pulpex 合作推出由 100% 可持续采购木浆制成的可再生和可回收的番茄酱瓶。

美国材料创新公司 Cove 开发了一种完全可生物降解的塑料替代水瓶。瓶身材料为微生物发酵聚羟基脂肪酸酯 (PHA) 聚合物。这种材料不含塑料、可生物降解、可再生、无毒且可堆肥。澳大利亚初创公司 Great Wrap 利用废弃的马铃薯淀粉制成无塑料替代品来取代托盘包装和保鲜膜。

除了着眼于生物材料,天然无机材料也是多项包装与材料创新中的常客。日本高木产业推出了新型一次性环保容器“L-Stone”系列,该容器53%的成分为石灰石(碳酸钙),与传统的塑料容器相比,可减少50%以上塑料的使用量和约 36% 温室气体的排放量。

巴西圣保罗州立大学的科学家们则开发出一种由明胶、纳米粘土和黑胡椒精油的纳米乳液制成的“绿色塑料”,具有抗菌,抗氧化,可降解等技术特点。

(2)对现有主流包材进行革新,提高其回收利用程度

据亚太经合组织估计,已生产的塑料中只有约9%被成功回收。在塑料包装暂时无法被完全取代的当下,提高塑料包装的回收率不失为“曲线救国”的好办法。

美国可持续标签和包装解决方案制造商 Brook + Whittle 推出了一种完全可回的收缩标签 GreenLabel BlockOut,其具有遮光性,可以直接贴在透明PET上作为不透明涂层,从而取代乳制品包装难回收的深色PET。来自加拿大的全球最大标签制造商 CCL Label 推出了新一代 EcoStream® 标签,可提高PET瓶的回收率。该标签由低密度聚烯烃制成,在分拣机和回收机的沉/浮工艺步骤中,容易与较重的PET瓶分离,实现包装的回收再制作。

2、提高保鲜能力/增加使用便利度的包装技术

保护食品新鲜度、安全性,具有使用便利度,这些是包装的基础功能。如今的消费者对于基础功能也提出了更高要求。食品和包装企业对包装持续迭代,通过技术创新最大化提升包装功能。

卢森堡瓶盖制造商 United Caps 与英国标签创新公司 Mimica 合作开发出一款新瓶盖Mimica Touchcap。新瓶盖里含有特殊的活化剂和凝胶,当瓶子内容物新鲜时,封口是光滑状态;但当产品不再新鲜,凝胶将从光滑变为凹凸不平,有助于直观地了解产品的新鲜度,减少因过期导致的浪费。

Innova Market Insights发布的一项调研表明:60% 的全球消费者愿意牺牲保质期以减少塑料包装。然而,64% 的人同时认为,在提高产品的环境可持续性前提下,不应降低产品的包装性能。针对这样的消费诉求,瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)和瑞士 Lidl 开发了一种可用于香蕉表面的生态纳米纤维薄膜涂层,可在食用前被水洗掉,在保证产品新鲜程度的同时减少塑料包装的使用。

澳大利亚皇家墨尔本理工大学研究人员则开发出一种仿荷叶防水结构的自清洁生物塑料,仅有淀粉和纤维素制成,但可以像荷叶一样防液体和污垢,可在土壤中快速降解,是新鲜食品和外卖包装的理想选择。

英国包装供应商 Aquapak 开发出一种基于聚乙烯醇的创新聚合物Hydropol,将可热加工的聚乙烯醇挤出涂布到纸上,实现对气体和油脂的阻隔效果,还具有热封和增加纸张强度等附加功能,同时保证纸张100%可回收制浆。

04 农业技术

党的二十大报告中,明确指出“坚持农业农村优先发展”、“加快建设农业强国”的指导方针。作为食品产业的上游端口,农业的高质量发展,将直接关系到国人饭碗能否端得稳,关系到国家能否从食品大国迈向强国。

国家统计局去年9月发布的数据显示:2021年,我国农业科技进步贡献率突破60%,比2012年提高了7个百分点。随着生物工程、基因编辑等前沿技术在农作物育种中被广泛应用;物联网、人工智能、区块链等信息技术与农业各产业的深度融合,我国农业科技整体水平已跨入世界第一方阵。

而在海外,农业科技的发展目标同样锁定在提高生产效率、培育优良品系和减少碳排放上。

1、利用新技术提高农业生产效率

种植,是一切农业生产的基础。室内垂直农场、智能化作物管理、无土种植......对传统耕作方式大胆革新的新型农业种植技术,将要颠覆我们对农业的认知。

英国农业技术公司 IAG 推出了一种气耕精准种植技术 GrowFrame 360。该技术使用人机界面进行自动化管理,使作物种植不受地域、天气和季节限制,在高度浓缩的种植空间中实现每年15个收获周期。西班牙啤酒花制造商 Ekonoke 利用机器和深度学习完全控制啤酒花的种植过程,在不使用杀虫剂、减少对能源、水和养分消耗的同时,每年可收获52次高质量啤酒花。英国科技公司 LettUs Grow 则开发出一种使用超声波和水代替传统土壤种植作物的替代生长方法,使植物根系比普通水培法更茁壮且更快速地生长,加快农作物发育。

除了种植方式的颠覆式革新,饲料生产也因技术创新而得到新的发展。

联合国粮农组织(FAO)发布的一份报告指出,在整个畜牧业产生的温室气体中,约45%来自饲料生产和加工。而在英国鸡肉供应链中,这个比例高达70%。相比于传统大豆饲料生产中的碳排放和资源浪费问题。英国农业科技公司 Better Origin 另辟蹊径,利用计算机视觉和传感器调控黑水虻幼虫的饲养,这种快速生长的昆虫已代替大豆成为家禽的优质饲料。

农业种植离不开的化肥和农药,也正通过技术创新实现减量提效。英国农业科技公司 N2 Applied 开发出一种等离子体转换技术,能够把牲畜产生的液体粪便转化为富氮肥料,减少氨气和甲烷的排放。利用此种技术,在减少对化肥使用量的同时得以保持作物稳定产量。而农民将其重新用于精确施肥,可以刺激循环畜牧业,也使农业更具可持续性。

联合国环境规划署2021年的报告指出,牲畜养殖中粪便和胃肠道的甲烷排放约占人为排放量的1/3。控制和减少家畜甲烷排放成为养殖业的新课题。

帝斯曼集团开发的新型奶牛饲料添加剂获得欧盟批准上市,该添加剂由3-硝基氧丙醇制成,有助于将奶牛的甲烷排放量减少30%。无独有偶,恒天然携手澳大利亚公司 Sea Forest 合作研究红海藻(Asparagopsis)在减少草饲农业系统中甲烷排放量的潜力。在实验室测试中,以红海藻为主要成分的饲料添加剂可以将牧场甲烷排放量减少80%以上。围绕减少反刍家畜甲烷排放的技术竞赛,成为海外农业科技长跑中一道独特的风景。

2、利用新技术寻找性能更优的农业种质品系

种源是农业的芯片。2020年12月,中央经济工作会议上确定“解决好种子和耕地问题”作为我国2021经济领域八大重点任务之一。2022年9月,农业农村部公布第一批72个国家农作物种质资源库(圃)和19个国家农业微生物种质资源库名单,旨在打造种质资源保护利用“国家队”,加快健全我国农业种质资源保护体系。

在全球范围内,各国顶尖种质研究机构也已通过基因编辑、超快育种等多项措施,实现育种的精准化、智能化和工程化。

在提高果实营养成分含量方面,美国伊利诺伊大学研究人员利用多基因生物工程改进了大豆植株内的 VPZ 结构,增加叶片光合作用时间,更有效地吸收光能,将大豆产量提高25%。英国约翰英尼斯中心对番茄进行基因编辑,使维生素D₃前体物质7-脱氢胆固醇在可在果实内大量积累,帮助人们解决维生素D₃缺乏问题。澳大利亚和英国的研究人员通过研究小麦品种的遗传驱动因素,发现一种可以控制小麦产量和蛋白质含量的基因,可将蛋白质含量提高15%-25%。 

种质的优化,更在于对时间和种植地域的突破。英国垂直农业公司 Vertical Future 与澳大利亚研究委员会 (ARC) 太空植物卓越中心 (P4S) 研究中心合作,使用基因编辑技术缩短空心菜生命周期,在更短时间内生产种子。加拿大初创公司ALORA使用专利基因编辑技术培育出被称为“地球上最耐盐的水稻品种,可以在 12 克/升的盐度下以高产茁壮成长,并表现出 16 克/升的耐受上限(海水盐度为 28-32 克/升)。

技术的提升也在改变育种技术的进程。嘉士伯研究实验室发明了一种非转基因育种方法“FIND-IT”,有助于更快找到耐受高温、干旱或其他气候挑战的植物种系。该技术可以对许多不同类型的植物进行超速改良,包括大麦、酵母和细菌菌株。

05 基础科学研究

如果说技术是行业发展的底层动力,那么,基础科学研究则是技术进化与迭代的源泉。

2022年,全球食品科学家和研究者们针对新型保鲜技术的作用机理、新食物成分的营养价值评估与代谢关联性,益生菌对改善组织器官功能机理等领域开展了深入研究,获得多项令行业鼓舞的成果。

1、寻找新成分、新原料

去年1月,Foodaily发布的年度十大商业热点中,首次提出“消化外延”概念,即以肠道出发外延,带动对全身健康的关注。天风证券数据显示,到2022年,国内益生菌市场份额超将接近千亿,年平均增速约14%,市场规模增长迅速。

益生菌的火爆和出圈,除了长时间的宣传和消费教育,技术、解决方案的成熟也支撑着益生菌市场的持续内卷和不断破圈。

加拿大益生菌公司Lallemand去年推出正在申请专利的益生菌菌株 L. rhamnosus HA-114 ,该菌株能够支持超重成年人进行体重管理。临床研究表明该益生菌株对饮食行为、心理健康和新陈代谢均有积极影响。

雀巢与美国布罗德研究所、意大利博洛尼亚大学和孟加拉国际腹泻病研究中心 (ICDDR,B)研究人员合作在从婴儿期到幼儿期过渡期间的婴童肠道内发现了一种新的长双歧杆菌属 (B. longum)菌株,该发现为开发下一代营养解决方案提供了新的可能,可以帮助维持或恢复婴儿多样化且功能齐全的肠道微生物组。

2、对熟悉食材的研究,伴随着发现新功能的惊喜

尽管新食材和新成分的发现对食品饮料行业发展的推动作用巨大,但受制于法律、政策、安全性等多因素考量,这些新事物的落地实施仍面临诸多阻力。与之相比,常见食材新功能的发现更具即时应用意义。

中国农业科学院和瓦赫宁根大学的研究人员发现,花生茎叶提取物中的类黄酮成分可通过降低神经元兴奋性的作用机制来促进睡眠质量,为开发用于治疗失眠的促进睡眠的药物提出了一种潜在方法。

日本的一项研究表明,口服热灭活植物乳杆菌 L-137 可以通过增强肠道屏障以及增强透明质酸的产生对表皮屏障起积极作用,能够改善皮肤的干燥情况并有效帮助保持皮肤湿润。法国国家健康与医学研究所发现了咖啡的多种潜在健康益处,包括可能有预防胆结石和某些肝脏疾病的作用,刺激消化过程并可降低慢性便秘,还具有降低患子宫内膜癌的风险。

食品加工副产物同样有用。南非约翰内斯堡大学的研究表明百香果皮中含有高水平的抗氧化剂和多酚,可用于制作可食用涂层,用于水果的日常保鲜,从而有助于减少食物浪费并减少对塑料包装的依赖。在百香果的商业加工过程中,果皮通常会被直接丢。

06 中国食品科技:硕果累累,未来可期

作为全球最大的饮食市场,中国食品不仅受益于风起云涌的新消费浪潮而涌现出大量新赛道、新物种、新品类,食品企业也逐渐将技术研发能力视为发展之本,并日益加大科技创新的投入。中国食品工业协会在去年底发布的科技进步工作会议报告中指出:2015-2020年,全国规模以上食品企业研发经费内部支出由约400亿元升至538亿元;研发机构数从3560家增至5148家;新产品开发经费支出从约440亿元增至近650亿元;实施新产品开发项目34653项,比2015年增长127.55%。

对食品科技的持续大规模投入正在显现出积极结果:规模以上食品企业的新产品销售收入达到7179.36亿元,出口额达470.79亿元,较2015年增长68.22%;专利申请量(31726件)与发明专利申请量(9919件)较2015年分别增长63.81%和24.89%。国内企业在太空育种、关键原辅料、3D打印和细胞培养肉等领域皆取得突破性进展。

1、太空造梦:围绕航天的食品科学研究

航空食品研发的背后是无数尖端技术的凝聚与支撑。中国是世界上最早进行太空育种研究的国家。在神舟十四号和神舟十五号飞船上,便搭载了中粮集团的传统酿造食品发酵菌种、三元食品的益生菌菌种、中牧股份的工业微生物菌种和饲用益生菌菌种、云南来思尔乳业的乳源益生菌菌株等多种益生菌资源,以及水稻和拟南芥种子等,探索经微重力环境诱变后的菌株与植株在育种上的突破。

去年4月,伊利集团宣布与中国航天科技集团公司(CASC)的子公司合作,通过空间技术“升级”乳业。伊利与中国航天科技国际交流中心(CCASTIC)的合作将启动“未来乳业空间实验室”,旨在利用空间技术为乳品健康领域带来新的创新。据两家公司称,空间生物学和新空间材料的研究将引入“升级乳业的新解决方案”。

2、乳铁蛋白、植物奶油、母乳低聚糖、益生菌,关键原辅料领域取得重要进展

去年5月23日,飞鹤公司宣布成功获批乳铁蛋白生产许可,我国乳品行业第一条乳铁蛋白自动化生产线正式投产。这标志着中国研究人员突破了长久以来西方的卡脖子技术,实现关键原辅料的国产化和核心技术自主掌控。创立20载、始终致力于奶油升级换代的海融科技,在2022年开发出0乳糖、0动物脂肪、0反式脂肪的飞蛋坚果奶油,成为全球植物奶油领域的技术领跑者。

2022年5月,伊利金领冠获得“改善肠道微环境健康的母乳低聚糖(HMO)及其应用”中国发明专利。不仅为奶粉行业的专业化和品质化发展提供技术支撑,也实现了HMO健康功效研究领域的关键专利突破。

益生菌一直是食品行业里举足轻重的核心配料。去年8月,在第十七届益生菌与健康国际研讨会上,汤臣倍健联合四川大学华西公共卫生学院等权威机构,历时7年开发出的源自健康中国婴儿肠道的优质菌株副干酪乳杆菌LPB27正式亮相,该菌株同时获得两项中国发明专利。

除了培育新的益生菌株,对菌体活性的保护也是当下研究重点。去年,大江生医开发出全新的益生菌运输技术PBA益生方舟,通过独家植物配方打造益生菌高亲和力载体,不仅包埋层数少,还能有效保护益生菌群,大幅提升耐酸性及肠道运输量。

在前沿技术领域,国内食企,特别是初创企业也在紧跟世界潮流。2021年7月创立的食品科技公司 MOODLES对面条、意面、饭团、包子、米线等进行健康化复刻。通过分子料理技术进行食材重组,以3D打印技术将蛋白质、优质脂肪、膳食纤维等综合营养元素融合为新形态的“超级主食”,在还原传统主食产品外形、口感同时,大幅升级产品食材体系。

去年,南京周子未来食品科技公司与南京农业大学联合研发的细胞培养肉首次在百升级生物反应器中完成种子细胞扩大培养,是中国细胞培养肉产业化、工业化中的里程碑事件,将加速细胞培养肉“走”上餐桌。另一家细胞培养肉公司极麋生物则致力于牛肉细胞肉食品研发,已实现牛成肌细胞繁殖超过 30 代。今年 3 月,极麋生物完成了 5 种不同食用动物干细胞的提取和存储,为永生化细胞系的建立打下基础。

3、技术大奖名单百花齐放,学术研究与关键加工技术比翼齐飞

从权威行业协会颁发的技术大奖中,我们能更全面地观察中国食品科技的进步轨迹。

去年12月,中国食品科学技术学会首次颁布2022中国食品科技十大进展。涉及细胞工程、微生物育种、农产品技术创新、肠道健康、酿酒工程、蛋白加工等多个领域。

资料来源:中国食品科学技术学会,Foodaily整理制图

相对于“食品科技十大进展”更偏学术研究,由中国食品工业协会同期间发布的2022年度科学技术奖则以企业提报为主,侧重于产业端的应用。

获奖技术涵盖七大领域,包括食品加工关键共性技术、绿色低碳环保技术领域、食品生物工程技术领域、功能性食品加工技术、海洋食品精深加工&高值化利用领域、食品安全关键技术领域、智能技术装备领域。其中达利食品“豆本豆豆奶全豆工艺技术”,伊利集团“靶向酶解燕麦技术突破及应用”、金锣食品“用于改善西式香肠嫩弹性的复配保水剂的研发”等十项技术获得特等奖殊荣。

07 总结

1月7日,由将门创投联合沃尔玛食品安全协作中心共同发布《食品行业科技创新白皮书》。白皮书基于过去5年,对全球各地初创团队、初创科技企业所提报技术项目进行汇总分析,总结出13项驱动食品行业跃迁式发展的前沿技术,涉及人工智能、3D 打印、合成生物学、绿色包装等领域。

白皮书按照不同技术成熟度和商业价值,将各项前沿技术放置到不同位置。其中,电子感官与科学检测仪器、抗菌保鲜技术、数据平台与数字化工具在两个维度上皆有较好表现,可以视为在未来数年内对食品行业产生较大推动力的技术。而当下全球研究热点之一的合成生物学在商业价值上不逊于前三项,但在成熟度上还处于起步阶段,极有可能成为行业下一轮的技术驱动核心。

将这份食品科技创业领域的分布图,与本文所阐述的全球正在发生的技术创新对照来看,会发现二者有着极强的关联度。仍以合成生物学为例,本文第一部分阐述的案例,仅仅是众多技术中频繁见诸媒体报道的“幸运儿”。在海外,实际上还有大量研究聚焦于替代各类传统食材,以及提升新食品的感官表现力和加工(烹饪)性能。跟食品相关的合成生物学在全球呈现出向各个行业、上中下游各环节拓展的局面。尽管与其他技术相比,商业化程度有待提高,但仍然是今后一段时间内全球食品科技的焦点。

而被《白皮书》视为成熟度最高的数据平台与数字化工具,早已成为食品企业进行颠覆式产品创新、原料生产、科学研究的首选工具。比如帝斯曼利用人工智能平台开发发酵乳组合菌种;芬兰乳企Valio用人工智能设计低糖牛奶巧克力棒;机器人蜂箱初创公司Beewise实现AI养殖蜜蜂,大幅提升蜂群的养殖效率和抗病虫害能力。

无论是被众多食品公司带到市场的成熟技术,还是初创企业尚在努力从实验室推向商业化的前沿技术,都是组成当下食品产业技术洪流的一朵朵浪花。每一朵浪花,都值得Foodaily在2023年倾注更多的热情和报道,也值得国内食品企业关注、思考,并成为技术变革中的积极力量。

2023,一切都在复苏,每一个机会都值得食品行业憧憬。面对千帆竞发的食品技术大潮,我们该做些什么呢?

参考资料

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

[2]中国零糖健康饮食市场研究报告。艾瑞咨询,2022年5月

[3]可持续包装:中国及亚洲包装企业的增长机遇。麦肯锡,2021年

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

[5]农业发展成就显著 乡村美丽宜业宜居——党的十八大以来经济社会发展成就系列报告之二。国家统计局,2022年9月

[6]国际粮农组织官网 

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

[7]筑牢种质资源振兴根基 首批国家农业种质资源库名单公布。人民网,2022年9月

[8]连冰块里都能加益生菌,这也太卷了吧!Foodaily每日食品,2022年6月

[9]2022全国食品工业科技进步工作会议报告。中国食品工业协会,2022年12月

[10]中国食品科学技术学会第十九届年会成功召开。中国食品科学技术学会,2022年12月

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