可持续食品生产

在当前的食品生产方法下,地球资源将不足以供养不断增长的世界人口。苏黎世联邦理工学院食品、营养与健康学院教授 Alexander Mathys 确信这一观点。他带领团队开展可持续食品生产领域的研究,提出面向未来的有趣替代方案。

Alexander Mathys 教授

Alexander Mathys 教授是一名食品技术专家。他在 2008 年获得食品加工专业博士学位。2015 年起,他在苏黎世联邦理工学院可持续食品加工专业任助理教授,专注于提高食品和饲料价值链效率和可持续发展能力。Mathys 发表出版 70 次,赢得多个知名研究奖项。他还在多家大学和组织担任讲师、教师、审稿人和监管员。

布勒在 2015 年向苏黎世联邦理工学院基金会捐款,该基金会由 Mathys 教授任主席。

反思未来供养世界人口的方式

Alexander Mathys, 苏黎世联邦理工学院食品、营养与健康学院教授

大胆预测未来?30 年后,请朋友到客中作客,会拿什么来款待好友?

我认为 30 年后,我们会有许多新产品,从藻类和昆虫到我们甚至从未考虑过的食品。但我们有更健康的食品可供选择,希望减少肉类摄入量。我们会按个人具体需求来定制食品。

这是否意味着为每个客户制作不同的食品?这如何实现?

例如 3D 打印机,技术发展到一定程度后, 厨房中 会 出 现  3D  打印 机 那样的 设备 ,与烤箱、微波炉和 咖啡壶一起成为厨房的标配。
我希望用这种设备加工 以环保方式生产的健康营养原料。 例 如 , 我可 想像厨房墙壁上采用城市养殖方案和家产培养基养殖藻类, 直接进入  3D 打印机, 制成 新鲜 出炉的 零食 。 我们也可考虑基于昆虫的原料和谷物或豆类等经典自然原料。   

但我 确定  30 年后我们 仍然  喜欢 刚 出炉的面包。

 

按这个思路继续发展,未来我们不再需要烹饪,只需按动几个按钮就可享用美食?

这取决于您对烹饪的定义。把铁锅放到炉灶上时,这种烹饪方式是 热过程,而 3D 打印是热机械 过程。我已可通过简单的方式在烹饪中引进机械能,例如使用混合机。未来,仍主要取决于厨房中的人。有时间和精力的人仍会在烹饪上花大量心思。我认为未来的关键因素是注重确保成品健康并且原料以环保的方式生产。

据说地球资源有限。联合国预计 2050 年世界人口将达到 98 亿。因此,未来消费也取决于可持续生产的产品。

世界范围内有 1,400 万平方公里可用耕地。这相当于 14 亿公顷。这些耕地已充分利用。某些地区已到达权限。 根据 Johan Rockström 和 Will Steffen 的行星边界概念,我们已处于危险边缘。生动多样性和氮磷循环已遭受不可逆的损害。
必须反思供养未来人口的方式。其中一个考虑方向是利用主要生产农田以外的地区。即所谓的城市立体农场、屋顶种植、创新温室或自给自足的生命维持系统等概念。我的研究也涉足这一领域。我们在光生物反应器中养殖微藻类,而光生物反应器可安装在房屋墙壁等处。

能否给我们介绍更多相关信息?

关键在于生产替代蛋白质。我们目前肉类消费水平不可持续。约三分之二植物蛋白质进入养殖的动物体内,比如猪、牛或家禽。考虑到世界人口不断增长,这种做法并不合理。
我们的微藻类经过几道优化工艺后,可持续性大幅提高,搭配昆虫或豆类等其他类型食品,可帮助满足未来对蛋白质的需求。具体而言,我们利用自给自足的生态系统,由藻类过滤空气中的二氧化碳,产生可供呼吸的氧气。 藻类生产迅速,产量极高。 我们与斯图加特大学空间系统研究所共同开展的项目将于今年秋季将生物反应器送入国际空间站 (ISS),测试生命维持系统能否在太空生效。这并不意味着未来人们要到火星上生活。我们希望在地球上应用这些方案。

那么我们正在向自给自足迈进?目前食品加工商将扮演怎样的角色?

我们探讨这些系统并在世界各地开展测试,这并不意味着未来不再需要工业生产。相反,大部分食品将由工业生产提供。
因此食品加工商极其重要。这是因为他们在价值链中的地位独特。他们与农场主密切合作,同时接触消费者。他们会在降低主要生产方式对环境的影响中发挥重要作用,可在满足消费者需求的同时与消费者直接对话,对社会产生影响。 

很多人认为未来我们的食品种类会更加丰富,但我们很难快速分辨出食品的原料。这样真能满足消费者的需要吗?

新型食品并不一定意味着我们更加了解食品的成分。这些产品也必须确保可追溯能力。但我们需要对新事物持开放的态度。如果我们无法快速分辨食品成分,说明这是一种经过加工的食品。我们已熟悉成千上万种加工食品。
面包经过加工。先收获谷物,把谷物送去集中机械加工和研磨,然后继续对原料进行生物技术加工,之后添加酵母进行发酵,之后原料继续进行集中热加工——烘焙。我向消费者展示一条面包,他们始终都认为这是天然食品。我相信新产品也会被消费者所接受。

我认为我们应投资开发全新产品和加工技术。

Alexander Mathys, 苏黎世联邦理工学院食品、营养与健康学院教授

您强调未来的食品应更健康。这真是人们日常生产中的追求吗?说到底人们最在意的还是味道。

这没错,所有人都希望享受美食和惬意的生活。但健康应用大获成功。这说明人们真正关心自己的健康。我们食用大量不健康的食品,因为我们用餐时间非常少。但如果我的个性化智能手表告诉我这种选择并不理想?如果它为我提供同样美味的替代食品?您已使用皮肤传感器测量血糖水平。
我们很快就能开发出个人营养应用,支持人们按个人健康数据选择食品。
甚至现在我也有许多不同的食品可选择,我经常不知道自己为什么特别喜欢商店中的某些食品。可能是因为食品精美的展示方式?可能个人智能手表给出的提示有时足以让我选择更健康更环保的食品。

另一个经常探讨的话题是实验室合成肉类。您认为这些产品未来的发展前景如何?

人们喜欢吃肉,我们食用动物甚至不需要客观原因。肉类生产会损害环境,过量摄入不利于健康。有大量产品可提供相同数量的蛋白质。 因此,食用肉类只是单纯的享受。实验室合成肉类目前仅处于创新周期的最初级阶段。与所有创新一样,这种工艺效率低,未经过优化。
研究人员已展示实验室可行性,但仅限于此。以这种方式生产的汉堡结构未经优化,价格昂贵。这种情况随着相关工艺技术的发展必会有所改观。当然,社会因素也非常重要。许多人拒绝接受实验室合成的肉类,他们甚至将其称为弗兰肯斯坦汉堡。但这种方法具有巨大的经济潜力。这一领域的创业公司能够吸引大量风险资本。
但我认为这并非单一的解决方案。与肉类类似的产品可使用植物生产,例如大豆挤出产品。此类产品已被许多大陆所接受。

在基于植物的肉类替代品中,有大量创业公司致力于基因工程。

生物科技领域最重要的公司来自于硅谷。Impossible Foods 是其中之一。他们不仅成功复制了肉类的结构,其产品还在口味和颜色方面与竞争对手形成差异化。该公司借助基因修改酵母细胞生产通常存在于大豆根颈中的特种蛋白质。
基因工程中有一个因素对我来说非常重要——完全透明。不幸的是,我们并不总能实现透明。我们必须谨记不喜欢肉类的人群通常也排斥 基因工程,至少在欧洲这种情况普遍存在。

在北美,人们对此持更开放的态度。

 

基因工程绝对必要,还是说没有基因工程我们还有其他办法?

目前,德国高达 80% 奶酪使用来自于基因修改酵母的酶生产。但有其他替代方法吗?我们应杀掉不计其数的牛犊在奶酪生产方面战胜实验室?正如我所说,我认为透明是这些产品的关键问题。我们还应开展更多关于基因工程相关风险的研究。
关于基因工程影响的长期研究太少了。例如对于大豆植物,种子已形成抗性。那么产品仍像我们预期的那么有效吗?
我还认为我们应投资开发全新产品和加工技术。

例如?

我之前提到两个例子,光合生物反应器中的藻类和昆虫。还有许多我们尚未发现的可能性。总会有第一次烤面包,第一次酿啤酒的时候。现在这些已成为传统产品,但仍需经过多道工艺加工。
我们应投资研究,开发新加工方法,生产更安全更健康的食品。这时工业生产将发挥重要作用。原材料必须以迎合消费者口味的方式呈现。
这可通过多种工艺实现。我认为这一方面潜力巨大,例如人们现在利用挤压 生产意大利面或挤压产品。可借助技术创建新结构。所有可行工艺的重要影响因素是效率,例如必须能够大批量生产并且资源使用量较低。

我们必须以消费者为中心,因为消费者将决定消费的食品。

Alexander Mathys, 苏黎世联邦理工学院食品、营养与健康学院教授

您认为最具创新价值的解决方案从何而来?大学研究、创业公司还是大型技术企业?

解决方案最有可能来自于所有利益相关方。像布勒这样的公司将成为技术领域的枢纽。大学将继续开展基础研究,而创业公司经常会出现创新思想家。我认为当局应尽早介入,这一点非常重要,特别是食品领域。毕竟,所有新食品类型都需要当局审批。我们必须以消费者为中心,因为消费者将决定消费的食品。

从您的角度来看,布勒需要采取哪些措施来保持行业先进地位?

瑞士乌兹维尔布勒 CUBIC 创新园区

布勒已非常完善。公司与价值链中的所有公司密切合作,包括农业公司、食品加工商、消费者、大学和应用研究中心。公司发挥枢纽功能,积极运营。
布勒将大约 5% 营业额投入研发,与其他公司 相比,这一数字相对较高。此 外,公司在亚洲和非洲等市场地位显著,统计数据表明这些地区未来几十年将迎来大幅增长。
如果所有公司协同合作,我们将成功构建面向未来的可持续营养基础。

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