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TFST:食品科技的全球使命和关键需求
发布时间:2020/6/11  阅读次数:1015  字体大小: 【】 【】【

Introduction

尽管20世纪人口迅速增长,但迄今为止,科技已为大多数人口提供了充足的食物。然而据预测,到2050年,人口将至少增加到95亿;耕地的有限供应;全球气候变化对农业影响;海洋过度捕捞;以及整个食物链中可食用材料的浪费;为避免未来的粮食危机,将需要做出更大的努力。最近的一项研究详细介绍了食物链可持续性的问题,并提出了新的饮食要求。

国际食品科技联盟发布的《全球视野》报告显示,包括食品科学、技术和营养安全在内的政府战略与公共部门研究经费之间存在关联。这项分布图表明,许多处于最高风险的国家和地区似乎没有发达的战略来为其提供支持,因此缺乏对该科学技术基础的重大投资。再加上在上述讨论的报告中缺乏可见性,导致了对食品科技的关键需求所遇到挑战的确认,且推动形成了“以任务为导向”的研发项目。英国伯明翰大学的Peter Lillford和查尔姆斯理工大学Anne-Marie Hermansson*讨论了其关键要素,目的是揭示食品科技的重要地位及其在全球范围内适应和解决与粮食和营养安全有关的挑战方面的重要作用。

TFST:食品科技的全球使命和关键需求


可持续发展目标

食品科技的角色变化

食品科技已经使农产品得以保存并转化为种类丰富的食品,并且安全运送给消费者,既可以立即食用,也可以储存以备将来食用。未来,将更加需要促进食品科技与营养之间的结合,以确保低成本、方便和适口,并且确保饮食中营养平衡的需求。欧洲科学院科学咨询理事会(EASAC)的报告包括下图,其中显示了农产品转化为饮食的情况。

TFST:食品科技的全球使命和关键需求


食物系统范围内食品、营养和农业研究的总体概念框架

该图表明,如果在初始产品转换为可食用食品的过程中没有产生其他中间效益的话,农业生产则不会带来营养和健康的益处。适口性和便利性也是农业向健康和营养转变的关键,这些也在食品科技现有的研究范围之内。为了检验该技术如何应对未来的挑战,我们提出了图3中食品供应链的操作流程图,该流程图说明了农业向消费者提供营养之间的步骤。

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食品供应链

食品科技与初始加工和健康饮食有关

饮食甚至单个食物都需要针对不同营养人群的需求量身定制。这表明产品范围更加多样化,因此需要更灵活的制作。这必须在可持续性的限制范围内实现,需要维持在加工、分配和消费方面的高效率。为了开发出一种基于事实的可靠方法来应对这一新的挑战,食品科技与现代营养和医学之间更紧密的合作是不言而喻的。

转换、分配和消费

食物被食用才拥有营养价值,购买和消费的意愿通常取决于饮食体验的“品质”和偏好。食物的感官评价是当前食品科技基础的一部分,近年来,人们特别关注口服过程和消化动力学。这清楚地表明,感官评价和营养益处不仅仅与成分或配方有关。

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消费者的需求和知识

食物链的各个部分都存在消费者的持续反馈。我们不能认为技术发展会轻易被接受。例如,对于初始农产品,基因工程仍然是最具争议的全球性性问题。消费者会自动质疑与自己的烹饪实践经验不符的食品加工创新。对辐射、高压等新型加工方法的抵制和化学添加剂的使用导致了PAN(逆向工程)概念的出现。食品加工需要适应消费者的喜好、接受程度和需求,而不是使原材料适应工艺要求。

应对全球挑战的使命

使命1:引入更多样和可持续发展的初级产品(农作物、动物产品替代、海洋食物、昆虫)

农作物

农业学家、植物学家、食品科学家和工程师之间将进行至关重要的合作。必须改善现有的短供应链,下游加工必须提高能源效率和用水效率,使这些作物成为可接受食品的可持续性来源。

动物产品替代

就蛋白质生产效率和减少温室气体排放而言,减少动物制品摄入对环境有益。

海洋食物

在许多国家,自然资源已经接近过度捕捞,养殖鱼类无法满足需求。必须紧急采取步骤填补这一空缺。

昆虫

它们向更容易被接受的结构的转变是食品科技面临的主要挑战。

使命2:开发新的工艺和系统,以确保更具可持续性的生产

未来,这必须以更少的水和能源消耗以及更少的浪费来实现。这就需要提高单元操作的效率和灵活性(加工过程:精密工程、新的单元操作、新饮食的新工艺、微量营养素敏感性、生物加工、反应化学);降低能源消耗、提高保藏质量;和优化生产和配送过程(系统工程)

使命3 消除生产、配送和食用过程中的食物和材料浪费

迄今为止收集的数据表明,在低收入国家,浪费在初始加工的损失中占比最高,这是由于初始材料在收获后储存不当且配送基础设施较差。在高收入国家,它侧重于产品配送和家庭消费。

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保藏的科学与技术

目前的最佳做法是需要在全球范围内协调一致,但新的方式也需要大规模开发和部署。

可持续生物经济与循环经济

这需要对原材料的改良和初始产品向成品食品的转变进行认真考虑。

使命4-建立完整的产品安全和可追溯性

安全产品交付

食物的基本要求是可以安全食用。为此,必须清除或灭活初始来源中的毒素、抗营养因子和过敏原。

微生物耐药性

食品微生物学家必须与临床医生合作,以了解微生物耐药性发展的遗传学和流行病学,以及快速检测和补救方法。

用酶和培养物加工

食品科技应该在更广泛的材料中探索这些过程的潜力。

可追溯性

尽管数字化、开源数据的引入将对源材料的可追溯性及其安全处理产生重大影响,但数据录入将需要改进质量控制措施,因此需要进行食品科技和信息技术方面的基础培训。

任务5-为营养不良的人提供能够负担的均衡营养

重组食品成分并改良加工过程,从而以低成本满足均衡的营养、消费者需求和可接受性。

隐性饥饿

城市化进程使低收入国家的食物模式发生了变化,导致肥胖、心脏病、高血压和其他非传染性疾病的增加。新鲜果蔬、根茎和块茎食物是农村饮食的重要组成部分,而城市饮食则富含脂肪、糖和盐,并且纤维摄入量低。因此有必要进行宣传和监管,以减轻城市化对低收入国家食物模式的不利影响。

提供更健康的替代品,并且在口味和安全性上都具有同样的可接受性,是一项严峻的技术挑战。为了提高微量营养素含量,有几种解决方案:一种是强化食品,这相对简单,只要它们的附加成本不高,而且在随后的加工过程中受到保护;一种与之竞争的方法是“营养疗法”,即微量营养素与食物一起服用;第三是在每一种食品的加工和配送过程中保持其微量营养素的含量和可用性。

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任务6-通过饮食改善健康

这不仅对食品科技,而且对营养、医学物理、神经科学和生理学都是一个重大的科学挑战。合作将是必不可少的。这包括4 个部分(饮食中通过物理过程的营养物质释放、基因组学和表型组学、精准营养、保健食品)。


任务7--在整个食物链中整合大数据、信息技术和人工智能

饮食模式与健康

基因组学、蛋白质组学和代谢组学需要现代分子生物学来处理大数据。除此之外,还可以添加食物在消化过程中的成分、加工过程、产品结构和分解过程,不仅可以建立营养需求的模型,还可以建立它们的生物利用度和代谢效应的模型。从而提供更准确的饮食信息。如果与人工智能相结合,所开发的模型是自我调节的,并且将它们置于公共领域,它们应该继续接受专家审查和监管认可。

食物供应链管理

通过分布式账本技术的应用,供应链上的信息共享可能是一种破坏性的创新,并有人声称它可以减少浪费;增强安全性;提供可追溯性:提高原材料可用性等;此外,这种开放获取可能会促进市场创新的增长速度,只需向更广泛的受众宣传其可用性。有人认为,消费者将是主要的受益者,因为联通区块链,再加上从供应商处进行在线订购的选择,将使所有供应链更透明、更短。

TFST:食品科技的全球使命和关键需求


食品科技的关键需求总结

我们通过任务为导向的分析表明,食品科技是至关重要的知识库,它将可持续地使初始产品通过转化为饮食更好地控制健康。

前四个任务确定了发展食品科技的传统需求(从农场到餐桌)。这包括将更具可持续性的农作物纳入完整的食物链;提高加工效率和灵活性,减少浪费,同时保证安全性和消费者可接受性。所有这些都是适应整个食品系统未来的可持续性和适应力所必需的。

任务五和六确定了在人类和微生物生物学发展的带动下建立新的合作科学基础的必要性。这需要将食品科技与营养学和医学科学相结合,以更低的成本提供更健康的饮食,并针对群体和个人的新陈代谢需求更好地控制饮食。

任务7则考察了基于计算机的数据处理和知识管理对整个食物链的影响。其影响将是双重的。首先,允许对制造、作物生产和人类新陈代谢的物理和生物过程进行改进建模,其次,将其用于供应链管理中应提高所使用材料的可追溯性、安全性和材料使用的整体效率。

利用这种“基于任务”的分析,可以提出详细的行动建议。两种建议被提出;包括新的研究和更大的跨学科合作(战略);以及需要开发新的测量科学(技术)的人员。这些建议将具有全球影响力,并且最好通过国际合作来实现。

TFST:食品科技的全球使命和关键需求


关键技能需求

消费者可能是供应链中最重要的成员,如果没有他们的参与,他们不会接受变化。这意味着,对于影响其健康和福祉的任何创新,必须以易于理解的语言为他们提供适度且可循证的论据。

培养“思想领袖”

《全球愿景》和IAP报告均确定需要培训下一批“思想领袖”,他们将领导应对全球挑战所需的科学技术发展。

提升食品供应链的技能

迫切需要加强和改善整个食物链中对食品科技的教育程度。特别是,需要更加重视吸引学生(本科生、研究生和学徒)进入食品科学及相关领域。

对外沟通与拓展

应该在学校中引入对食品科学的认识和兴趣,并且必须从科学界和商业界阐明食品科技面临的挑战。消费者需要持续的关于健康和可持续饮食的信息和教育,以及生产和销售的方法。必须提高对生产稳定、方便和可口食品必需技术的认识,以及长期不健康饮食的风险。在主流的媒体渠道中提供并发布最新评论也至关重要。

TFST:食品科技的全球使命和关键需求


Abstract

Global Missions and the critical needs of Food Science and Technology

PeterLillford1 and Anne-Marie Hermansson2*

1Universityof Birmingham, Birmingham B152TT, United Kingdom. e-mail P.Lillford@bham.ac.uk

2ChalmersUniversity of technology, SE-41296 Gothenburg, Sweden. e-mail amh@chalmers.se

Background

Achievement of many Sustainable Development Goals has a critical reliance on the food chain at both a global and local level. The future contribution of the biological sciences to agriculture and human health has been widely recognised, but the enabling science and engineering underpinning food manufacturing and distribution has not been so thoroughly examined.

Scope and approach

The challenges confronting Food Science and Technology are considered from a global perspective and routes to their solutions are expressed as Mission Statements requiring multidisciplinary collaboration. These encompass the introduction of novel raw materials; changes in Manufacturing, including process and systems engineering; waste reduction and product safety and traceability. Approaches to better health via improved diets are presented, including “Hidden Hunger” and affordable foods for the poor as well as the increasing role of advanced digital technologies such as Machine Learning and Artificial Intelligence.

Key findings and Conclusions

Our analysis demonstrates that FS&T is a crucial knowledge base that will allow advances in Primary Production to be sustainably converted to better control of Health through Diet. The missions involve new greater interdisciplinary collaboration, and require development of new measurement science. The need for continuing investment in food science and technology is global, but its application will require different approaches in local regions. It is vital that continuous education and training is increased by both public and private sector investment. Consumers must also be engaged to increase their awareness of new technologies and their consequent benefits to food supply and healthier diets.

来源:食品科技
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