李兆豐，孔昊存，劉延峰，劉元法，陳 堅(jiān)*

（1 江南大學(xué) 未來(lái)食品科學(xué)中心 江蘇 無(wú)錫 214122 2 江南大學(xué)食品學(xué)院 江蘇 無(wú)錫 214122 3江南大學(xué)生物工程學(xué)院 江蘇 無(wú)錫 214122）

食品產(chǎn)業(yè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生，其高質(zhì)量發(fā)展是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，滿足人民美好生活需要的重要基礎(chǔ)。伴隨著氣候變化、人口增長(zhǎng)、能源危機(jī)等帶來(lái)的生存風(fēng)險(xiǎn)，以及人們生活水平和物質(zhì)需求的提高，消費(fèi)習(xí)慣和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變升級(jí)對(duì)食品科學(xué)技術(shù)和食品產(chǎn)業(yè)體系提出了更高的要求，同時(shí)也給全球食品帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)[1-2]。目前，新一輪工業(yè)革命正在加速重構(gòu)全球食品創(chuàng)新版圖，重塑食品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，新一代信息技術(shù)、顛覆性生物技術(shù)、智能制造技術(shù)等在食品領(lǐng)域不斷滲透融合，顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，催生出“安全、營(yíng)養(yǎng)、方便、個(gè)性化”的產(chǎn)品新需求和“智能、節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)”的產(chǎn)業(yè)新追求，為未來(lái)食品的發(fā)展提供了機(jī)遇。

未來(lái)食品是未來(lái)生產(chǎn)方法和生活方式改變的代表性物質(zhì)，其以解決全球食物供給、資源環(huán)境、質(zhì)量安全、營(yíng)養(yǎng)健康、飲食方式和精神享受等為目標(biāo)，利用合成生物學(xué)、感知科學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增材制造等顛覆性前沿理論和技術(shù)，為全球食物供給和質(zhì)量、食品安全和營(yíng)養(yǎng)、飲食方式和精神享受等問(wèn)題提供更加有效的解決途徑（圖1），將引領(lǐng)食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向[3-5]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外未來(lái)食品的研究機(jī)構(gòu)、平臺(tái)和組織不斷建立[6-8]，相關(guān)的期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議持續(xù)出現(xiàn)[9-12]，專業(yè)書籍紛紛出版[13-15]。未來(lái)食品的蓬勃發(fā)展，將對(duì)食品科學(xué)基礎(chǔ)研究的深化，食品領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)，食品新興業(yè)態(tài)的創(chuàng)構(gòu)以及食品產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和健康持續(xù)發(fā)展起到巨大助推作用，也將為人類提供更安全、更營(yíng)養(yǎng)、更美味、更可持續(xù)的食品。多學(xué)科與新技術(shù)的深度交叉融合、相輔相成，既是未來(lái)食品發(fā)展的標(biāo)志和必要條件，也為未來(lái)食品的迅速成長(zhǎng)提供了機(jī)遇[1，16]。鑒于此，本文以植物基食品、食品感知科學(xué)、食品智能制造、食品生物技術(shù)和食品組學(xué)為代表，介紹未來(lái)食品面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

圖1 未來(lái)食品的核心內(nèi)容Fig.1 Core contents of future foods

1 植物基食品將成為未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

植物基食品是以植物蛋白替代動(dòng)物蛋白制成的一類食品，例如植物基肉制品纖維狀結(jié)構(gòu)的形成與保持，可賦予產(chǎn)品與動(dòng)物肉相似的外觀及口感[17]。作為未來(lái)食品的代表，植物蛋白肉在健康、安全、環(huán)保等方面均較傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉類具有顯著優(yōu)勢(shì)，目前已成為消費(fèi)者基于追求個(gè)人健康及關(guān)注全球生態(tài)的一種生活方式，也是未來(lái)食品科學(xué)發(fā)展的重要方向[18]。植物性食品協(xié)會(huì)（PBFA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019年全球人造肉市場(chǎng)規(guī)模約121 億美元，且每年預(yù)計(jì)以15.0%增長(zhǎng)；國(guó)際植物基食品領(lǐng)域的投資也在2020年暴漲，植物蛋白食品公司的總投資額達(dá)到21.5 億美元，是2019年的3 倍；根據(jù)美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）預(yù)測(cè)，到2024年，植物基食品的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到4 804.3 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為13.82%。

目前，植物基肉制品在質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)上與真實(shí)肉制品仍然存在較大差距，還有一系列關(guān)鍵問(wèn)題有待深入研究，亟需在質(zhì)構(gòu)仿真、營(yíng)養(yǎng)優(yōu)化、風(fēng)味調(diào)節(jié)及成品定制等方面取得突破[19]（圖2）。此外，我國(guó)植物基食品產(chǎn)業(yè)尚處于萌芽時(shí)期，具有我國(guó)傳統(tǒng)特色的植物基食品研發(fā)力度不夠，同時(shí)存在加工工藝技術(shù)單一、加工水平較低等問(wèn)題，難以完全支撐產(chǎn)業(yè)化。尤其是植物基食品加工制造關(guān)鍵核心技術(shù)的缺失，使整肉模擬技術(shù)尚未達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化等級(jí)，并且肉味香精包埋技術(shù)不成熟、緩釋效果有限。鑒于此，通過(guò)對(duì)植物基蛋白重組及品質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)的研究，突破標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、柔性化、智能化的植物基肉制品生產(chǎn)技術(shù)具有重要意義，對(duì)我國(guó)肉制品行業(yè)乃至食品行業(yè)的供給安全至關(guān)重要。

圖2 植物基食品的主要任務(wù)Fig.2 Critical tasks of plant-based foods

1.2 主要任務(wù)

隨著世界人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)和人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)食品的需求在數(shù)量與品質(zhì)上都在不斷提升。為了應(yīng)對(duì)糧食危機(jī)和消費(fèi)者對(duì)肉類食品的需求，以植物蛋白設(shè)計(jì)與重組技術(shù)制備的植物肉被廣泛重視[20]。植物基肉制品的生產(chǎn)占用的土地很少，在資源可持續(xù)和環(huán)境保護(hù)方面的潛力巨大，可能成為未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向。實(shí)現(xiàn)植物基食品產(chǎn)業(yè)化和高質(zhì)量供給需要重視以下4個(gè)方面的研究工作。

1.2.1 質(zhì)構(gòu)仿真 植物基肉制品的生產(chǎn)主要采用雙螺桿擠壓機(jī)的高水分?jǐn)D壓技術(shù)，所用的拉絲蛋白受擠壓方法和原料性質(zhì)的影響較大，因此植物基肉制品在形態(tài)和質(zhì)構(gòu)上的可控性較差[19]。由于植物蛋白與天然肉類蛋白在結(jié)構(gòu)上存在明顯差異，植物蛋白保守的空間結(jié)構(gòu)使其聚集行為難以控制，最終導(dǎo)致產(chǎn)品黏度增加，口感粗糙。為有效模擬天然肉的口感，需要改善植物蛋白的質(zhì)構(gòu)仿真程度，主要方法包括物理擠壓、化學(xué)添加以及生物酶改良等[18]。其中缺乏肌肉蛋白特有的纖維結(jié)構(gòu)，是植物基肉制品品質(zhì)較差的主要原因之一。有研究人員通過(guò)開發(fā)穩(wěn)定性與特異性優(yōu)良的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、蛋白質(zhì)谷氨酰胺酶及各類蛋白酶，利用蛋白質(zhì)谷氨酰胺酶和蛋白質(zhì)天冬酰胺酶分別催化蛋白質(zhì)中谷氨酰胺和脫酰胺，可以調(diào)節(jié)蛋白交聯(lián)程度，促進(jìn)植物蛋白質(zhì)類纖維結(jié)構(gòu)的形成，從而提升植物基肉制品的口感[21]。在此基礎(chǔ)上，還需進(jìn)一步研究植物基蛋白在結(jié)構(gòu)組織化加工過(guò)程中，物料組成、蛋白結(jié)構(gòu)、流變學(xué)特征等原料性質(zhì)與產(chǎn)物纖維結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)等性質(zhì)的相關(guān)性，建立原料性質(zhì)-組織化蛋白微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，構(gòu)建產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)預(yù)測(cè)與調(diào)控策略，提升植物基肉制品的質(zhì)構(gòu)擬真度。

1.2.2 營(yíng)養(yǎng)優(yōu)化 目前，植物基食品的蛋白組分主要來(lái)自大豆蛋白和小麥蛋白等，由于缺乏對(duì)植物蛋白與動(dòng)物蛋白在營(yíng)養(yǎng)特征關(guān)鍵因子差異上的深刻認(rèn)識(shí)，植物基食品營(yíng)養(yǎng)功能與真實(shí)肉制品之間的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)仍存在一定差距[22]。隨著人們對(duì)植物基食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值需求的提升，花生蛋白、豌豆蛋白等其它來(lái)源的植物蛋白也開始作為配料用于植物基食品的生產(chǎn)。通過(guò)分析植物蛋白肉原料有效蛋白組分、品質(zhì)與真實(shí)肉制品的差異，確定影響植物蛋白肉品質(zhì)的關(guān)鍵成分，有效重組具有不同植物蛋白的氨基酸組成及營(yíng)養(yǎng)成分，是提升植物基食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵[23]。此外，可以借助微生物代謝工程，構(gòu)建食品級(jí)微生物細(xì)胞工廠，合成優(yōu)質(zhì)蛋白或營(yíng)養(yǎng)組分，逐步提升植物基食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[18]。

1.2.3 風(fēng)味調(diào)節(jié) 一方面，大豆等豆類原料中存在醇、醛等揮發(fā)性物質(zhì)，造成大豆蛋白制品特有的豆腥味，植物油脂的氧化也容易導(dǎo)致不良風(fēng)味的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響植物基食品的風(fēng)味和口感[19]；另一方面，肉味香精的包埋效果較差，緩釋效果不足，難以完全模擬真實(shí)的肉香[24]。以熱處理、高剪切等手段改變蛋白質(zhì)的聚集方式，對(duì)植物蛋白進(jìn)行微?；纬杉{微尺度（1～10 μm）和相對(duì)有序、剛性空間結(jié)構(gòu)的顆粒，獨(dú)特的尺度效應(yīng)、表面及分散性可以賦予植物蛋白順滑細(xì)膩的口感，遮掩其不良風(fēng)味；應(yīng)用醇、醛脫氫酶破壞醇、醛分子，同時(shí)補(bǔ)充復(fù)合蛋白酶降苦味肽生成氨基酸（美拉德反應(yīng)前體），也可以顯著改善植物基食品的風(fēng)味[25]。未來(lái)還需對(duì)大豆蛋白的異味物質(zhì)及產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行深入研究，探尋安全、高效且能將異味物質(zhì)徹底清除的方法，并通過(guò)優(yōu)化美拉德反應(yīng)條件和篩選肉味香精原料配方，以得到風(fēng)味純正的肉味香精及其包埋緩釋技術(shù)，使植物基肉制品在烹飪和食用時(shí)具有真實(shí)肉類風(fēng)味。

1.2.4 成品定制 肉質(zhì)感是消費(fèi)者接受植物基肉制品最重要的指標(biāo)。植物基肉制品應(yīng)具有組織纖維緊密、柔嫩多汁、富有彈性且有嚼勁的特性，然而，目前市售的植物蛋白肉的肉質(zhì)纖維感不強(qiáng)，整體質(zhì)地較松散，無(wú)咀嚼脂肪、軟骨、筋膜等口感[26]。植物基肉制品的三維結(jié)構(gòu)直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)可度，而植物基肉制品纖維狀結(jié)構(gòu)的形成與保持可賦予產(chǎn)品與動(dòng)物肉相似的外觀及口腔質(zhì)構(gòu)感知。因此，實(shí)現(xiàn)植物基食品的增材制造與成品定制有助于降低成本并滿足消費(fèi)者需求[27]。應(yīng)用食品增材制造技術(shù)對(duì)植物基食品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重塑，可產(chǎn)生緊密而又富有彈性的三維結(jié)構(gòu)；利用食品級(jí)材料，通過(guò)3D 打印和激光技術(shù)，制造結(jié)構(gòu)上高度仿真而仍保持柔韌的人造血管，可實(shí)現(xiàn)致密肌肉組織的模擬效果。除此之外，食品增材制造技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物基肉制品的肉質(zhì)顆粒度、堅(jiān)韌性進(jìn)行可編程的局部控制[28-29]。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展整塊植物基肉制品的二次成型技術(shù)、植物蛋白的風(fēng)味脫除以及植物基肉制品的風(fēng)味賦予和控釋途徑研究，以實(shí)現(xiàn)植物基肉制品風(fēng)味的有效保持和提升，從而突破整塊植物基肉制品的成品定制和連續(xù)化大規(guī)模制造技術(shù)。

2 食品感知技術(shù)將成為享受型未來(lái)食品消費(fèi)的必然需求

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

食品的外觀、色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)等感官印象是決定食品品質(zhì)的重要因素，這些因素帶來(lái)的刺激主要是通過(guò)眼睛、耳朵、鼻子、口腔等生物感受器官感知。食品感知科學(xué)是未來(lái)食品研究的重要領(lǐng)域之一，主要針對(duì)食品復(fù)雜的物理、化學(xué)特性以及生理、心理特征開展研究，包括食物感官刺激的物質(zhì)基礎(chǔ)，感覺形成的生理途徑以及客觀刺激感受與消費(fèi)者情感反饋的關(guān)系等研究?jī)?nèi)容[4]。在多元刺激與感知交互中，食物刺激與消費(fèi)者情緒認(rèn)知的影響是雙向的、相互的。一方面，情緒影響著人們的攝食欲望以及對(duì)食物刺激的反饋；另一方面，食物攝入產(chǎn)生的刺激也會(huì)影響人的心情，這種情緒認(rèn)知會(huì)進(jìn)一步影響消費(fèi)者對(duì)食物的感知[30]。

近年來(lái)，隨著食品科學(xué)及其檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，食品感知科學(xué)的理論不斷豐富，食品感官品質(zhì)逐漸變成一種清晰、可定性定量的科學(xué)理論，并且能從分子層面解釋和預(yù)測(cè)[31]。例如，食品風(fēng)味主要由甜、酸、苦、辣、咸、澀、鮮味混合，這些風(fēng)味刺激感官（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、三叉神經(jīng)/觸覺）形成了特殊的食品感知[1]。從舌上味覺受體、信號(hào)傳導(dǎo)通路到大腦味覺皮層等整個(gè)味覺系統(tǒng)構(gòu)成了食品風(fēng)味感知的生理基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)食品風(fēng)味的識(shí)別、味覺信號(hào)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)導(dǎo)和加工處理等過(guò)程[32]。2019年，Zhang 等[33]在《Cell》上報(bào)道了人類酸味受體的鑒定結(jié)果，確定酸味通過(guò)舌頭中酸味相關(guān)的味覺受體細(xì)胞，精準(zhǔn)調(diào)控大腦中的味覺神經(jīng)元以觸發(fā)厭惡行為，并同時(shí)確定了酸、甜、苦、咸、鮮5 種味道的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)?？梢?，“食品感知”主要以一種多模態(tài)形式存在，而食品感知科學(xué)可以為食品感官評(píng)定、理化性質(zhì)測(cè)定、工藝形成、消費(fèi)嗜好等食品科學(xué)和消費(fèi)科學(xué)的基本問(wèn)題提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以這些基本規(guī)律和科學(xué)理論為基礎(chǔ)，食品感知科學(xué)正在與未來(lái)食品制造的各個(gè)環(huán)節(jié)加速融合，能夠在滿足消費(fèi)者感官需求的前提下，指導(dǎo)食品的宏觀或微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)食品風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)創(chuàng)新，達(dá)到食品感官品質(zhì)與健康屬性的完美統(tǒng)一（圖3）。

圖3 食品感知科學(xué)的主要任務(wù)Fig.3 Critical tasks of food perception science

2.2 主要任務(wù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，食品消費(fèi)模式發(fā)生巨大變化，美味的食物可以有力并持續(xù)地激發(fā)健康生活的積極性，是滿足人民獲得感、幸福感、安全感的重要保障。食物的感官品質(zhì)始終是決定食物選擇，尤其是重復(fù)食物選擇的關(guān)鍵要素，而背離美味原則的食物創(chuàng)新是沒有長(zhǎng)久生命力的。未來(lái)食品也將從原料型、結(jié)構(gòu)型消費(fèi)逐漸向享受型消費(fèi)發(fā)展，在滿足人們基本營(yíng)養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上，更加注重食品的感官品質(zhì)，從而滿足消費(fèi)者個(gè)性化、美味和健康食品的需求。食品感知科學(xué)及其指導(dǎo)下的食品加工技術(shù)可能成為享受型食品消費(fèi)的必然需求，為解決食品美味與營(yíng)養(yǎng)健康的對(duì)立關(guān)系提供保障，引領(lǐng)未來(lái)“美味食品”的創(chuàng)新前沿?；谑称返母兄茖W(xué)領(lǐng)域需要重視的研究主要包括以下4 個(gè)方面。

2.2.1 食品感知的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ) 人類對(duì)食物的感知在入口前就已經(jīng)發(fā)生[34]。隨著“第一口食物”至口腔加工的整體過(guò)程，味覺感知會(huì)涉及風(fēng)味物質(zhì)釋放，引起味覺受體-配體結(jié)合。味覺受體細(xì)胞產(chǎn)生的信號(hào)刺激會(huì)傳入神經(jīng)，經(jīng)外周和中樞神經(jīng)信息編碼、傳導(dǎo)后進(jìn)入大腦皮層，從而引起特定空間區(qū)域的響應(yīng)，觸發(fā)認(rèn)知和行為反饋[35-36]。因此，揭秘感知受體和神經(jīng)元在處理來(lái)自食品的視覺、嗅覺、味覺感官刺激時(shí)所采用的結(jié)合、傳導(dǎo)、反饋模式和規(guī)律，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)和定制個(gè)性化食品奠定基礎(chǔ)。

2.2.2 食品感知的量化方法學(xué)及智能化 食品感官品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法包括理化指標(biāo)評(píng)價(jià)、感官評(píng)價(jià)、智能感官技術(shù)等，其中，智能味覺感官模擬人類味覺系統(tǒng)，通常包括傳感器陣列和模式識(shí)別系統(tǒng)，可以客觀評(píng)價(jià)食品滋味，是量化食品感知的重要方法[37-38]。利用人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)食物種類的智能化識(shí)別和分類，建立食品品質(zhì)與物性的數(shù)字化模型，并通過(guò)多數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同形態(tài)、不同狀態(tài)、不同食物營(yíng)養(yǎng)素含量的動(dòng)態(tài)可視化識(shí)別。最終修正和構(gòu)建主客觀平衡的多感官食品定性定量描述及消費(fèi)者畫像新方法，搭建仿生味覺、嗅覺或本體感覺的仿生智能分析模塊及宏量樣本數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.3 分子感官及風(fēng)味化合物的生物制造 分子感官及風(fēng)味化合物的生物制造是優(yōu)化已有風(fēng)味和開發(fā)新型風(fēng)味的重要技術(shù)保障[39]。在闡明食品營(yíng)養(yǎng)、質(zhì)地、風(fēng)味形成機(jī)制的基礎(chǔ)上，明確食品中典型氣味、滋味的代表性呈香、呈味物質(zhì)及其構(gòu)效、量效、時(shí)效關(guān)系，開發(fā)精準(zhǔn)化智能控制技術(shù)。進(jìn)一步集成高效提取分離、生物轉(zhuǎn)化等技術(shù)，采用生物學(xué)方法創(chuàng)制高效價(jià)關(guān)鍵滋味、氣味化合物，最終實(shí)現(xiàn)不同物理、化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)特性的食材成型路徑精益規(guī)劃和精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)制造。

2.2.4 食品的多元感知與健康設(shè)計(jì) 通過(guò)食品多元感知的研究，建立更廣泛、更確切的食物刺激、感官感知、情緒認(rèn)知的聯(lián)系，是未來(lái)食品感知科學(xué)研究領(lǐng)域亟待解決的研究難點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)食品健康設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)未來(lái)食品創(chuàng)新的必要前提[40]。開展食品加工制造過(guò)程中的組分、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、色澤等相關(guān)品質(zhì)參數(shù)的多維原位感知技術(shù)，解讀多元刺激模式下食物的視覺、嗅覺、味覺、本體感覺間感知交互的規(guī)律；結(jié)合基于食物建筑構(gòu)建理念，采用分子料理的模式，建立滿足食品質(zhì)構(gòu)與感官特性的配方和工藝技術(shù)體系，指導(dǎo)并支撐美味與健康統(tǒng)一的未來(lái)食品設(shè)計(jì)。

3 智能制造將成為未來(lái)食品工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵途徑

3.1 發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

以現(xiàn)代信息技術(shù)為標(biāo)志的第4 次工業(yè)革命正在快速并深刻地影響著食品產(chǎn)業(yè)。德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略引領(lǐng)全球食品工業(yè)發(fā)展，加速工業(yè)機(jī)器人、智能化控制等新技術(shù)、新裝備與物性重構(gòu)、柔性制造等食品加工技術(shù)的深度交叉融合，推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)向自動(dòng)化、信息化和智能化方向轉(zhuǎn)變[41-42]。歐美國(guó)家利用數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，結(jié)合感知物聯(lián)和智能控制技術(shù)，開發(fā)食品智能裝備與生產(chǎn)線、智慧工廠，實(shí)現(xiàn)從食品產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化到裝備制造以及食品制造全過(guò)程的智能控制，有效保障了食品制造過(guò)程的精確、高效、低耗，進(jìn)而在資源開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研制和市場(chǎng)拓展等方面引領(lǐng)和主導(dǎo)了全球食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[43-44]。

食品產(chǎn)業(yè)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)日趨強(qiáng)烈，對(duì)我國(guó)未來(lái)食品發(fā)展提出諸多新的挑戰(zhàn)。我國(guó)食品智能裝備制造業(yè)尚處于機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化、數(shù)字化并存，不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同企業(yè)發(fā)展極不平衡的階段[45]。尤其是中式菜肴、傳統(tǒng)釀造、特種農(nóng)產(chǎn)品加工、調(diào)理食品等傳統(tǒng)食品制造業(yè)，由于品種多、工藝復(fù)雜，大多還處于手工及半手工的狀態(tài)，沒有國(guó)外經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)可借鑒，更缺少配套智能裝備，必須依靠自主研發(fā)，更新智能化工藝和裝備[41，46]。因此，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等多種技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)制造業(yè)智能化、遠(yuǎn)程化測(cè)控，通過(guò)人、設(shè)備與產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)連通、相互識(shí)別和有效交流，從而構(gòu)建一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的智能制造模式（圖4），保障食品加工的高效、低碳和優(yōu)質(zhì)。

圖4 食品制造全系統(tǒng)智能化示意圖Fig.4 Schematic diagram of the intelligent food manufacturing system

3.2 主要任務(wù)

以現(xiàn)代信息技術(shù)為標(biāo)志的第4 次工業(yè)革命正影響食品制造業(yè)，其突出特點(diǎn)是“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”[47]。食品智能制造系統(tǒng)的核心在于柔性加工、數(shù)字集成、感知物聯(lián)和智能控制，通過(guò)在一般信息系統(tǒng)中增加感知、認(rèn)知以及學(xué)習(xí)功能，可以掌握人工難以感知的動(dòng)態(tài)變化運(yùn)行工況，認(rèn)知人工難以及時(shí)處理的多類信息，決策人工難以實(shí)現(xiàn)的全局優(yōu)化[47-48]。在新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的發(fā)展主線下，食品裝備智能化和食品智能生產(chǎn)將引領(lǐng)食品制造業(yè)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，智能制造可能成為食品工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵途徑[46]。食品智能制造領(lǐng)域需要重視的研究包括以下3 個(gè)方面。

3.2.1 食品工業(yè)機(jī)器人 隨著系統(tǒng)化生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人正在不斷應(yīng)用于全球食品產(chǎn)業(yè)，尤其是模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，推動(dòng)食品加工的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化[49]。因此，需要重點(diǎn)開展機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、距離覺、姿態(tài)覺、位置覺等傳感器研究，實(shí)現(xiàn)食品機(jī)器人在食品分揀、分切、包裝等環(huán)節(jié)的高靈敏、高精度、高效率操作；針對(duì)不同質(zhì)地、形狀、尺寸等復(fù)雜食品體系應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)食品適用性傳感系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，研發(fā)普適性強(qiáng)的食品機(jī)器人；融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、5G 等新技術(shù)，研發(fā)糧食和物資出入庫(kù)、儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)、庫(kù)區(qū)巡檢等倉(cāng)儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)機(jī)器人[48，50]。最終實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機(jī)器人替代、生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制。

3.2.2 食品智能制造加工系統(tǒng) 未來(lái)食品將更加重視制造自動(dòng)化加工和整廠的數(shù)字化管理，食品智能制造加工系統(tǒng)主要是以食品制造數(shù)據(jù)服務(wù)為中心，從食品智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)智能管控、制造裝備智能化等方面全面突破食品智能制造技術(shù)的研究與應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)管控全面信息化、作業(yè)高度自動(dòng)化、決策智能化[42，51]。針對(duì)我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新要求，系統(tǒng)研究神經(jīng)生物學(xué)、食品感知學(xué)、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)突破食品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造、自適應(yīng)智能化高效食品分解、中式食品智能化生產(chǎn)、食品智能供應(yīng)鏈等裝備關(guān)鍵技術(shù)，突破殺菌、提取分離、干燥冷凍、成型包裝等食品操作單元的關(guān)鍵裝備智能化[47]。最終實(shí)現(xiàn)食品智能制造的關(guān)鍵共性技術(shù)突破，引領(lǐng)制造技術(shù)和信息技術(shù)深度融合為特征的現(xiàn)代智能制造模式，推進(jìn)食品制造從產(chǎn)品、生產(chǎn)制造流程和設(shè)備的全程智能化升級(jí)。

3.2.3 智慧工業(yè)廚房 我國(guó)傳統(tǒng)食品加工行業(yè)由于機(jī)械化生產(chǎn)難度大，導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度高，勞動(dòng)力需求量大，尤其是中式菜肴工業(yè)化生產(chǎn)的分切包裝、罐頭生產(chǎn)的去皮分瓣等環(huán)節(jié)難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，制約了食品產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展[52]。因此，基于智能自主決策和自適應(yīng)性的智慧工業(yè)廚房，必將成為傳統(tǒng)食品多樣化、復(fù)雜性制造的重要保障[53]。需要重點(diǎn)研究建立傳統(tǒng)烹飪方式科學(xué)量化體系，突破食物營(yíng)養(yǎng)多維度可視化檢測(cè)、食品基料智能化制備和中式菜肴數(shù)字孿生等關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)中式傳統(tǒng)食品加工過(guò)程的感知、決策、執(zhí)行、學(xué)習(xí)與進(jìn)化的智能控制系統(tǒng)，構(gòu)建智能廚房新標(biāo)準(zhǔn)和基于公眾云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)與專家決策系統(tǒng)；研發(fā)出食品自動(dòng)烹飪等新裝置，創(chuàng)制智慧工業(yè)廚房，構(gòu)建“從農(nóng)田到餐桌”的現(xiàn)代餐廚食品供應(yīng)體系。

4 食品生物技術(shù)將成為未來(lái)食品工業(yè)健康發(fā)展的主要支撐

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

食品生物技術(shù)是食品工業(yè)的重要分支，既包括了現(xiàn)代生物技術(shù)在食品原輔料制備、食品加工中的應(yīng)用，也囊括了食品發(fā)酵和釀造等傳統(tǒng)生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。生物反應(yīng)工程、合成生物學(xué)、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程等諸多前沿生物技術(shù)的發(fā)展，也對(duì)現(xiàn)代食品生物技術(shù)的快速發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用[54]。在食品加工的過(guò)程中運(yùn)用生物技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)輸、制造和儲(chǔ)存等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，能夠在保證食品質(zhì)量的同時(shí)提升加工效率，推動(dòng)食品行業(yè)發(fā)展[55]。因此，中國(guó)、美國(guó)、歐盟和日本等國(guó)家和地區(qū)都將食品生物技術(shù)的發(fā)展提高到戰(zhàn)略高度。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)食品科技在生物技術(shù)方面缺乏系統(tǒng)布局，生物技術(shù)與食品加工技術(shù)融合交叉不足，合成生物學(xué)、基因編輯、生命過(guò)程調(diào)控與設(shè)計(jì)等新興生物技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用不足，缺乏“食品細(xì)胞工廠”等顛覆性技術(shù)的引領(lǐng)。因此，應(yīng)用生命科學(xué)理論研究成果對(duì)生物體進(jìn)行不同層次的設(shè)計(jì)、控制、改造、模擬和加工，將生物學(xué)原理轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)化要素，并應(yīng)用于食品加工中，增加食品加工的技術(shù)種類和方法，在保證食品加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)效率的提升，成為未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。

4.2 主要任務(wù)

食品生物技術(shù)的根本目的是基于生物獨(dú)特的生命代謝方式，控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，實(shí)現(xiàn)食品的高效生物制造[54]。針對(duì)未來(lái)食品高效生物制造的新需求，基于合成生物學(xué)、基因編輯、細(xì)胞工程、生物反應(yīng)工程、蛋白質(zhì)工程等新興生物技術(shù)，構(gòu)建以資源充分綜合利用為特色的食品生物工程關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)食物資源和新資源的人工生物合成制造，食品生物技術(shù)可能成為食品工業(yè)健康發(fā)展的主要支撐[55]。食品生物技術(shù)領(lǐng)域需要重視的研究主要包括以下4 個(gè)方面。

4.2.1 酶技術(shù) 酶技術(shù)是酶生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)過(guò)程，隨著研究不斷的深入，酶制劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，研究和開發(fā)新酶及其應(yīng)用場(chǎng)景已成為酶技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。借助酶促生物催化體系，可以實(shí)現(xiàn)淀粉的生物改性，例如基于淀粉分支酶的糖苷鍵重構(gòu)技術(shù)，可以增強(qiáng)淀粉的穩(wěn)定性，具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)變性淀粉的潛力，還具有維持血糖穩(wěn)態(tài)的效果[56]。通過(guò)酶催化解聚、轉(zhuǎn)苷、異構(gòu)等化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)脂、人乳替代脂、零反式脂肪酸塑性油脂等功能性油脂的酶法制造[57]，具有廣闊的發(fā)展前景。此外，酶制劑可以改善植物蛋白的營(yíng)養(yǎng)、感官及功能性質(zhì)，如利用蛋白質(zhì)谷氨酰胺酶改善大豆蛋白風(fēng)味及溶解性，利用天冬酰胺酶降低植物蛋白丙烯酰胺產(chǎn)生，利用脯氨酸內(nèi)肽酶改善植物蛋白制造無(wú)麩質(zhì)食品，利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶改善植物蛋白的凝膠特性[18]，可為未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障。

4.2.2 發(fā)酵工程 發(fā)酵工程利用微生物等細(xì)胞的代謝特性，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)品[58]。利用發(fā)酵工程技術(shù)進(jìn)行酵母或真菌培養(yǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模、低成本、可持續(xù)地生產(chǎn)替代蛋白，作為蛋白質(zhì)新資源具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。酵母蛋白作為食品蛋白原料和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[58]。近年來(lái)，我國(guó)酵母蛋白產(chǎn)品呈現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，通過(guò)適應(yīng)性進(jìn)化和高通量篩選等策略能夠強(qiáng)化酵母細(xì)胞的蛋白合成能力，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量、高得率、高生產(chǎn)強(qiáng)度制造酵母蛋白。除酵母蛋白外，真菌蛋白也是一種優(yōu)質(zhì)的替代蛋白來(lái)源，其主要生產(chǎn)原料為工農(nóng)業(yè)廢棄物，且工業(yè)發(fā)酵的生產(chǎn)方式立體集約化、占地少、低碳環(huán)保，已成為一種優(yōu)化食品生產(chǎn)模式、改善生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)的新途徑，可實(shí)現(xiàn)在165 m3工業(yè)規(guī)模發(fā)酵罐中一個(gè)批次發(fā)酵生產(chǎn)25 萬(wàn)根香腸所需的替代蛋白[59]。國(guó)外也有公司實(shí)現(xiàn)利用枯萎鐮刀菌進(jìn)行發(fā)酵，獲取高纖維、低飽和脂肪的優(yōu)質(zhì)蛋白，并且全程不涉及動(dòng)物源成分。

4.2.3 代謝工程 代謝工程是構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠用于合成食品組分，特別是食品中關(guān)鍵核心配料的關(guān)鍵技術(shù)[60-61]。我國(guó)嬰幼兒奶粉市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1 755 億元，母乳與牛乳的區(qū)別主要在于母乳寡糖、脂肪、蛋白質(zhì)的含量，而我國(guó)嬰配粉關(guān)鍵配料依賴進(jìn)口。針對(duì)母乳寡糖等嬰幼兒配方奶粉中重要配料生物合成途徑，開展微生物中重要配料代謝途徑的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，能夠建立目標(biāo)產(chǎn)物的合成途徑。進(jìn)一步通過(guò)底物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化、前體供應(yīng)強(qiáng)化、輔因子智能循環(huán)和動(dòng)態(tài)調(diào)控等策略，可以優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)物合成途徑。最后，通過(guò)增強(qiáng)底盤微生物與外源生物合成途徑的適配性，提升生產(chǎn)菌株中目標(biāo)產(chǎn)物的合成效率，實(shí)現(xiàn)母乳寡糖、乳鐵蛋白、磷脂酰絲氨酸等嬰幼兒配方奶粉中重要配料的生物制造（圖5）。

圖5 嬰配奶粉中可生物制造的關(guān)鍵配料Fig.5 Key ingredients that can be manufactured biologically in infant formula

4.2.4 合成生物學(xué) 食品合成生物學(xué)是在傳統(tǒng)食品制造技術(shù)基礎(chǔ)上，融合合成生物學(xué)理念和技術(shù)，特別是食品微生物基因組設(shè)計(jì)與組裝、食品組分合成途徑設(shè)計(jì)與構(gòu)建等，將可再生原料轉(zhuǎn)化為重要食品組分、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品，已經(jīng)成為“未來(lái)食品”制造領(lǐng)域創(chuàng)新的戰(zhàn)略高地[4]。國(guó)外已有合成生物學(xué)來(lái)源的食品添加劑和食品功能組分被列入歐盟EU 和美國(guó)FDA 目錄，人類對(duì)合成生物學(xué)制造技術(shù)的駕馭和運(yùn)用，正在顛覆傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)和供給方式[62-63]。采用合成生物學(xué)實(shí)現(xiàn)人工合成淀粉的概念和技術(shù)創(chuàng)新，不僅對(duì)未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是糧食生產(chǎn)具有革命性影響，而且對(duì)全球生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有里程碑意義[64]。采用合成生物學(xué)手段，重構(gòu)微生物代謝途徑，可以實(shí)現(xiàn)肌紅蛋白、血紅蛋白等植物蛋白肉關(guān)鍵組分的高效合成，能夠解決植物蛋白肉與真肉色澤和風(fēng)味差異的技術(shù)難題[65]。此外，淫羊藿苷是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種黃酮類化合物，也是數(shù)百種藥物和保健品的主要成分，由于傳統(tǒng)分離提取工藝難度大，產(chǎn)物純度低，淫羊藿苷純品（純度＞98%）價(jià)格高達(dá)4～5萬(wàn)元/kg；通過(guò)合成生物學(xué)手段，能夠設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)淫羊藿苷的生物改造，為復(fù)雜黃酮類化合物高效獲取提供重要途徑。

5 食品組學(xué)將成為引領(lǐng)未來(lái)食品營(yíng)養(yǎng)與健康研究的必要工具

5.1 發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

“食品組學(xué)”的概念由西班牙Cifuentes[66]于2009年首次提出，主要是將先進(jìn)的組學(xué)技術(shù)和分析方法應(yīng)用于食品和營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)人類健康和福祉的優(yōu)化提升。食品組學(xué)是在基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)和生物信息學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門綜合性學(xué)科，其主要依托高通量、高分辨率、高精度的分析儀器，通過(guò)海量數(shù)據(jù)處理和分析，涵蓋食品及營(yíng)養(yǎng)相關(guān)的各個(gè)研究領(lǐng)域，為打破食品領(lǐng)域安全性、營(yíng)養(yǎng)性、功能性等方面的研究瓶頸提供了解決方案[4]。食品組學(xué)的飛速發(fā)展已將食品科學(xué)研究帶入了新時(shí)代。

未來(lái)食品組學(xué)將更加專注于合理設(shè)計(jì)和開發(fā)新型食品，是指能夠改善人類健康，防治疾病，同時(shí)保證食品品質(zhì)和安全性的高質(zhì)量發(fā)展，增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)食品的信任。一方面，食品組學(xué)可以實(shí)現(xiàn)食品危險(xiǎn)因子的非靶向篩查、多元危害物快速識(shí)別與檢測(cè)、智能化監(jiān)管、實(shí)時(shí)追溯，闡明食源性致病菌的應(yīng)激適應(yīng)反應(yīng)，有助于形成高標(biāo)準(zhǔn)食品安全監(jiān)測(cè)體系，保障食品安全[67]；另一方面，食品組學(xué)可以從基因?qū)用娼忉尣煌瑐€(gè)體對(duì)特定膳食組成的反應(yīng)，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度解釋食品成分的健康益處或損害的分子和細(xì)胞機(jī)制，確定食品活性成分作用的關(guān)鍵通路，分析腸道菌群的整體作用及功能，明確慢性疾病發(fā)生前到發(fā)生時(shí)的特征基因和分子生物標(biāo)記物，在保障食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康方面起著關(guān)鍵性作用[68]（圖6）。

圖6 食品組學(xué)的基本原理Fig.6 Basic principles of foodomics

5.2 主要任務(wù)

食品組學(xué)作為綜合了食品安全與營(yíng)養(yǎng)、先進(jìn)分析技術(shù)和系統(tǒng)生物學(xué)的交叉學(xué)科，對(duì)人類健康的研究將更加細(xì)致、全面。隨著食品營(yíng)養(yǎng)與安全理論的日益完善，高通量、高精度的先進(jìn)分析技術(shù)將逐漸突破食品成分的復(fù)雜性和自然變異性限制，提升成分分析檢測(cè)能力。此外，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是人工智能的迅猛發(fā)展，設(shè)備計(jì)算能力顯著增強(qiáng)，可為食品組學(xué)的發(fā)展提供有力保障。食品組學(xué)相關(guān)領(lǐng)域需要重視的研究主要包括以下2 個(gè)方面。

5.2.1 食品組學(xué)與食品安全 食品安全一直是世界范圍內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。目前，化學(xué)污染、食源性致病菌污染、新型摻假等是食品安全面臨的主要挑戰(zhàn)[69]。食品組學(xué)帶來(lái)的精準(zhǔn)、快速、靈敏的分析檢測(cè)方法，能夠有效保障食品從農(nóng)田到餐桌的安全性，同時(shí)通過(guò)對(duì)食品樣品的DNA、蛋白質(zhì)、代謝產(chǎn)物等進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和生物信息學(xué)研究，甄別食品相關(guān)特性，還能為食品溯源提供充足信息[70]。為了保障未來(lái)食品的安全和高質(zhì)量供給，需要以食品組學(xué)為引領(lǐng)，輔以無(wú)損現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)（智能仿生識(shí)別、可視成像、生物傳感等），重點(diǎn)針對(duì)高值食品、特色食品等，發(fā)展基于高通量測(cè)序和多組學(xué)的食品多態(tài)性組成、標(biāo)簽符合性識(shí)別和鑒別關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建多層次、多指標(biāo)鑒別方法和食品真實(shí)性多維技術(shù)全景描述系統(tǒng)[71]，最終為食品生產(chǎn)和流通領(lǐng)域提供可溯源、可實(shí)時(shí)監(jiān)管的科學(xué)手段和技術(shù)支撐。

5.2.2 食品組學(xué)與食品營(yíng)養(yǎng) 食品是人體獲取維持日?；顒?dòng)水平所必需的熱量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要途徑，保證食品營(yíng)養(yǎng)是維持人體正常生理功能和生命健康的必要條件[72-73]。長(zhǎng)久以來(lái)，食品營(yíng)養(yǎng)一直是食品科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，而傳統(tǒng)的食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究偏重通過(guò)化學(xué)分析手段測(cè)定食品中各類營(yíng)養(yǎng)成分的組成。相比之下，基于食品組學(xué)分析食品營(yíng)養(yǎng)組成、活性成分及其進(jìn)入機(jī)體后的代謝規(guī)律，并以此評(píng)估某種食品對(duì)人體健康和疾病的影響更為直接有效[67，73]。針對(duì)我國(guó)不同地區(qū)、不同民族、不同生命周期的人群體質(zhì)和代謝特征，圍繞食品營(yíng)養(yǎng)與健康關(guān)系，采用以宏基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等技術(shù)為基礎(chǔ)的分子營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究方法，探討食物營(yíng)養(yǎng)成分、功能因子對(duì)人體靶基因表達(dá)的影響，闡明食品成分、功能因子之間的協(xié)同作用及其健康效應(yīng)，建立適于不同人群和個(gè)體的食品精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)設(shè)計(jì)智能化模型，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人群更精準(zhǔn)、更有效、更安全的營(yíng)養(yǎng)支持。

6 展望

多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新是未來(lái)食品科技的核心競(jìng)爭(zhēng)，全球食品科技創(chuàng)新已從單一環(huán)節(jié)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變?yōu)槿a(chǎn)業(yè)鏈的鏈條式交叉融合創(chuàng)新。針對(duì)我國(guó)食品科技發(fā)展愿景和重大戰(zhàn)略需求，圍繞制約未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)和技術(shù)瓶頸問(wèn)題，面對(duì)未來(lái)食品科技創(chuàng)新發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)和新需求，有必要聚焦“成為全球食品科技創(chuàng)新中心，率先進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家前列”這一戰(zhàn)略目標(biāo)，圍繞全力打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)和實(shí)現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)兩個(gè)著力點(diǎn)，加快推進(jìn)加工制造、營(yíng)養(yǎng)健康、食品生物工程、智能裝備、質(zhì)量安全、包裝物流六大戰(zhàn)略任務(wù)布局，著力突破植物基食品、食品智能制造等食品領(lǐng)域顛覆性創(chuàng)新技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)食品安全、人類健康、美好需求的保障，催生食品細(xì)胞工廠、食品智能制造、智慧廚房、精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)等未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，形成具有中國(guó)人自身消費(fèi)習(xí)慣和膳食模式的未來(lái)食品加工制造體系，助推我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和健康持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)我們討論未來(lái)時(shí)，未來(lái)已來(lái)；當(dāng)我們討論將至?xí)r，將至已至；當(dāng)我們以變革姿態(tài)期待未來(lái)、迎接將至?xí)r，唯變不變！