未來糧油食品科技的發展與挑戰

劉元法，孫彥文，徐勇將

（1. 江南大學 食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122）

作為人類賴以生存的生活必需品，糧油產品是一種特殊的商品，關系著國計民生。糧油（Cereal and Oil）是對糧食和油料產品的統稱，包括其原料、加工成品和半成品，是人類的主要食物[1]。根據是否經過加工處理，糧食被分為原糧和成品糧。隨著全球人口日益增長，城鎮化和工業化程度不斷提高，全球性資源約束日益加劇，我國農業長期存在著確保糧油產品充足供應的壓力[2]。

我國糧油行業銷售收入占全國GDP的2%，盡管糧油產業的凈銷售收入及其占國民經濟比重相對較低，但在我國這樣的農業大國中依然具有不可動搖的地位[3]。糧食行業相關產業關聯度高、涉及面廣，在國民經濟中起到基礎作用，深度關系著國計民生和國民健康保障。習近平總書記強調的“中國人要把飯碗端在自己手里，而且要裝自己的糧食”的指導思想，已經將“糧油安全”上升到國家戰略高度[4]。

糧油企業高新技術覆蓋率不高，市場化、資本化程度不夠。近年來，眾多非糧油領域行業巨頭都深入糧油領域市場發展。我國糧油業界，龍頭企業占有率超過全國糧油加工行業總量的63.8%[5]。當前我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾，我國的經濟發展狀態也已經由原來的高速增長階段向高質量發展方向轉變。因此，糧油產業的新定位，新發展是新時代我國進行社會發展的新方向。

“鄉村振興戰略”在黨的十九大報告中被提出，而鄉村振興戰略的一項重點任務就是保障我國糧油食品安全，保障糧油安全就是保障國家安全以及經濟安全的底線[6]。隨著經濟社會的發展，人民生活水平不斷提高，糧油安全不再僅限于量的提升和質量安全，也面臨著提升高質量供給水平，滿足人民日益增長美好生活的迫切需要。因此，糧油產業迫切需要轉變傳統的糧油食品觀，樹立“大食物觀”，踐行“健康中國2030”戰略，支撐“雙碳”戰略，確保糧油安全更穩固、食品營養更全面、生產制造更低碳，牢牢守住人民群眾的“舌尖幸福”。

1 糧油食品產業的發展狀況與趨勢

當下，全球人口正經歷著前所未有的快速增長，發展中國家經濟水平正持續上升，世界各國對糧油食品的需求以前所未有的速度增長，人們對食物消費的需求也越來越多樣化。日新月異的科學技術發展已經成為拉動經濟全球化的重要引擎，自主創新能力日益成為全球性競爭的焦點。隨著現代分子生物學、細胞生物學和系統生物學等技術的發展，以“單細胞油脂”、“人工合成淀粉”等為代表的顛覆性技術的突破，通過挖掘糧油資源，發展生物產業，實現了糧油資源從傳統農作物向更豐富生物資源的拓展[7]。

近年來，納米材料科學、基因工程與生物合成、人工智能等學科研究進展推進了糧油加工學科的進步[8]。以膜分離技術、納米中和技術、亞臨界/超臨界提取技術為代表的綠色制油技術，正引領著油脂加工領域內的新一輪技術革新[9]。關鍵組分修飾改性技術、健康成分生物高效富集技術、高纖谷物品質提升技術保障了糧食加工產品的安全、營養和美味[10-13]。

目前世界各國食品質量安全技術發展呈現總體競爭態勢，糧油質量控制和安全保障均已上升為國家戰略，因此不斷加強科技和財政投入。新型檢測技術和核心檢測設備的研發，智能活性包裝與智慧物流的開發，以及追溯體系的建設，實現了新型危害物的發現、控制與預防，強化了糧油食品質量安全保障[14-15]。

2 我國糧油食品科學技術面臨的挑戰

我國糧油產業的加工資源相對有限[16]，以資源充分綜合利用為特色的高效生物制造技術的不足，生物工程水平落后于歐美發達國家，無法解決未來可能出現的全球性糧油資源供應短缺、單位耕地供養人口比重持續增加等問題。

我國糧油綠色低碳加工前沿技術和智能化裝備水平普遍偏低，加工制造過程存在過度加工，能耗、水耗、物耗、排放及環境污染等問題，生產總效率與國際先進水平相比仍然有較大的差距[17]。

我國糧油精準適度加工與品質提升的技術相對匱乏，過分推崇“精而純”[18]，導致糧油食品過度加工，加劇了資源浪費和能源消耗，極大破壞生態環境，導致食品中有益伴隨物嚴重損失，食品風險因子伴生等問題[19]。

我國糧油食品缺乏有效的營養素強化技術，以及精準營養控制技術，導致食品成分、功能因子之間的協同作用及其健康效應不清晰[20]，傳統膳食、營養與健康之間的相互關系不明確，缺少基于居民膳食結構和營養需求特點的優質糧油產品體系。

我國糧油食品危害物主動高效識別和靶向消減技術仍有待突破，有害物高通量檢測、多目標未知物分析技術等主動防控技術領域還處于跟跑狀態，特別是用于安全檢測的抗體研究嚴重滯后[21-22]。

3 未來糧油食品科學技術的發展

3.1 油脂加工適度化

過去由于消費者追求糧食的精純度，過度加工現象較為嚴重。事實上，過度加工不但造成不必要的社會資源浪費，還導致大量的營養伴隨物的損失和危害物的伴生[23-24]。在系統評價糧油加工過程中能耗、危害物和營養伴隨物的變化后，可以精準選擇糧食加工的工藝條件并改進生產設備，實現糧食加工適度化[25]。

3.2 糧食生產綠色化

目前世界糧食產能潛力已經接近于理論的上限，擴大耕地面積等傳統增產方式已經不能解決全球人口快速增長帶來的糧食需求困境[26]。在未來，合成生物學、基因工程、細胞培養和食品增材制造技術的發展有望解決這一問題。人造肉、單細胞油脂、二氧化碳–淀粉從頭合成等生動的案例正昭示著該領域的活力[27-29]。

3.3 安全控制智能化

全球范圍內的糧油安全問題不僅造成大量食品資源浪費，更對人體健康產生較大威脅[30]。隨著信息技術和材料技術的發展，綠色和效率將成為未來食品安全防護和危險因子控制的兩大要素。新型包裝材料、智能化加工設備、區塊鏈安全防控、納米材料檢測將持續推動食品生產、管理、運輸、消費過程的透明化和可控化[31-33]。

3.4 營養供給精準化

世衛組織認為膳食營養是僅次于遺傳的影響人類健康的第二大因素[34]。相對而言，符合中國人群的膳食營養健康大數據資源匱乏，膳食營養干預基礎研究薄弱，這造成眾多膳食成分、營養因子之間的協同作用和健康效應不清晰[35-36]。食品組學以及食品精準營養技術的快速發展將幫助對營養因子的研究深層化，進一步指導糧油營養靶向設計和食品精準制造。

4 結論

糧油安全保障已成為國家戰略，對維持社會穩定、帶動鄉村振興、推動我國國民經濟快速、健康發展具有舉足輕重的作用。隨著全球人口的急劇增加以及世界經濟的普遍向好，人民對于糧油產品的消費需求日趨多樣化、健康化、低碳化。但在我國，糧油產業發展正為糧油加工資源有限、綠色加工技術較差、適度加工手段匱乏、營養因子機理不明、危害風險控制困難等問題掣肘。隨著生命科學、信息技術以及材料技術的發展，以食品組學、合成生物學、營養學和材料學等為基石的未來糧油食品科學與技術有望從技術層面應對上述挑戰。