从2015年中央农村工作会议正式提出“要树立大农业、大食物观念”，到今年中央一号文件强调“践行大农业观、大食物观，全方位多途径开发食物资源”，10年时间，随着我国饮食消费结构的变化，大食物观也与时俱进，不断发展深化。在近日由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、市场监管总局技术创新中心（动物替代蛋白）等单位于四川成都主办的第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会上，与会专家指出，随着全球人口持续增长、资源环境压力加剧及可持续发展目标的推进，传统动物蛋白的生产方式已难以满足人类对营养、安全与环境友好型食品的多元需求。在大食物观背景下，深入挖掘食源性新蛋白资源正是未来食品代表性的发展方向。
解锁粮食安全“新密码”
当前，我国新一轮科技革命和产业变革加快发展，食品领域受到合成生物、人工智能、智能制造等前沿技术影响，食物来源和生产方式、饮食结构和消费习惯都正在发生变革。“作为关系国计民生的重要产业，食品产业已进入深度依靠科技创新提升核心竞争力的发展阶段，未来食品被视为保障未来人类生存和发展的重要手段。”中国工程院院士、中国海洋大学食品科学与工程学院教授薛长湖表示。
食物蛋白是人类重要的营养物质。近年来，世界人口持续增长导致蛋白需求大幅增加。有数据显示，预计到2050年，全球人口将超过90亿，食品蛋白需求将增长30%—50%。我国是蛋白消费量最大的国家，且消费量呈快速增长趋势。“在全球人口持续增长及食物与营养安全形势日益严峻的背景下，挖掘食源性新蛋白资源以应对蛋白质短缺问题已成为当务之急。”华中农业大学食品科学技术学院副教授侯焘表示。
据悉，食源性新蛋白资源主要包括动物、植物、微生物来源三大类。其中，动物蛋白新资源涵盖动物副产物蛋白、细胞培养蛋白和昆虫蛋白；植物蛋白新资源包括油料加工副产物、果蔬副产物（如叶片蛋白）以及药食同源植物蛋白；微生物蛋白新资源则包含真菌、细菌和藻类蛋白等。“现阶段，食源性新蛋白资源的挖掘与综合利用主要依赖于蛋白质化学、营养学及食品科学的关键技术和新方法。这些研究方法从微观层面延伸至宏观层面，通过多学科交叉融合，不仅提升了新蛋白资源的利用效率与功能性，还为解决全球粮食供应和营养问题、推动食品产业可持续发展注入了新的动力。”侯焘表示。
“新蛋白产业正成为全球食品科技创新与投资的热点。”谷孚GFIC高级科技顾问王玟琦研究员表示，从底层原材料的功能优化、蛋白质结构改良，到精密发酵的代谢工程优化、细胞培养肉的规模化挑战与生物反应器设计，国际技术迭代正快速演进。与此同时，随着AI、合成生物学、组织工程等交叉技术的融合应用，新一代“设计型蛋白”与个性化营养方案也在逐步形成。
在王玟琦看来，从大食物观的系统角度出发，打破传统食品边界，完善技术、政策与提升消费者接受度，构建一个多元蛋白协同共存、营养可及、生态友好的新型蛋白体系将是全球共识，“特别是在‘双碳’目标与农业现代化背景下，我国应加强顶层设计，打造‘科研—产业’联动机制，抢占新蛋白全球产业链的战略制高点。”
用“细胞”培育“肉”
试想一下，未来某天不需要养殖、屠宰动物，人们就可以吃到肉，口感、风味可控，还可以人工调节蛋白质、脂肪含量，减少饱和脂肪酸。这听起来似乎不切实际，却已经成为现实的食品正是细胞培育肉。
细胞培育肉是通过体外培养动物细胞生产肌纤维、脂肪等组织，再经食品化加工而成的一种新型肉类食品，可以提供真实动物蛋白，无需牲畜饲喂和宰杀，同时大幅降低土地、水资源消耗，减轻环境污染，是一种安全、高效、可持续的肉品生产方式。
“细胞培育肉工程化关键技术的突破，成为抢占产业制高点的核心驱动力。”北京食品科学研究院首席科学家王守伟介绍，细胞培育肉作为全球生物技术与食品产业融合的前沿领域，已成为美国、以色列、欧盟等主要国家及地区的竞争高地。各国通过政策扶持、资金投入大力推动技术研发与产业布局，加速该领域从实验室阶段迈向工业化生产新阶段。目前，王守伟所在科研团队已构建出200升细胞培育肉生产线及生产工艺，为细胞培育肉的大规模工业化生产筑牢技术根基，助力细胞培育肉从研发探索向工业化的应用转变。
细胞培育鱼肉技术被认为是应对人类对肉类需求、缓解传统水产养殖系列问题的重要策略。“基于天然鱼肉风味与质构特征构建细胞培育鱼肉食品化技术，利用3D打印及高保真凝胶化技术，我们制备出了细胞培育鱼肉样品。”中国海洋大学食品科学与工程学院副教授郑洪伟介绍道，为实现高效稳定的体系化生产，其所在团队针对细胞培育鱼肉创制过程中的关键种子细胞、低成本血清替代物等方面进行科研攻关，突破干细胞高效筛选、培养与驯化技术，开发代表性海水鱼肌肉、脂肪干细胞系，构建细胞培育鱼肉种子细胞库，完成了部分海水鱼干细胞永生化、悬浮培养、共培养等驯化。
近年来，以鸡、鹌鹑等畜禽源性为代表的细胞培育肉产品正逐渐由实验室制备向工程化生产快速迭代。“细胞培育肉的生产规模正在不断扩大、生产成本逐步降低，规模化生产技术也在不断丰富和发展中。”中国肉类食品综合研究中心高级工程师李石磊表示，其所在团队以鸡源细胞培育肉的实验室制备技术为基础，以种子细胞的复苏和扩培、细胞由二维向三维培养转换工艺开发以及细胞在由小到大体积生物反应器中规模化生产工艺构建为主线，在实现鸡源细胞培育肉规模化生产方面取得积极进展。
除了细胞培育肉，昆虫作为一种可持续的食品和饲料新型蛋白来源，显示出巨大发展潜力。相关研究显示，目前有数千种可食用虫体富含蛋白质，普遍含量在50%以上，例如蜜蜂和白蚁干体蛋白质含量超过80%。“中国现有324种可食用昆虫，富含优质蛋白质与不饱和脂肪酸等营养成分。”澳门科技大学医学院教授肖颖介绍，将食用昆虫纳入膳食体系是解决蛋白质供给与粮食安全问题的有效途径，但需配套建立法规标准、规模化养殖体系及可接受的加工技术，此外，需通过科研攻关与社会宣传推动中国食虫文化发展，提升消费者接受度。
让“植物”变成“肉”
在“双碳”战略与健康消费理念推动下，以植物蛋白肉为代表的植物基蛋白食品具有环境友好、资源节约、有益健康的特点，已成为未来食品发展的主流方向之一。但植物蛋白普遍存在溶解性低的问题，使其难以应用于乳化、起泡、凝胶、成膜等食品加工过程，严重制约其产业化发展。与会专家带来的技术成果，昭示着植物蛋白大规模工业化生产成为可能。
北京工商大学食品与健康学院教授李赫所在团队，集成研发了特色植物肉加工技术，开发出植物五花肉、午餐肉、酱牛肉等符合我国饮食特色的系列植物肉产品。“这对于保障我国居民的蛋白质摄入量，减少对动物蛋白质的依赖程度，提高居民健康水平具有重要意义。”李赫表示。
南昌大学食品学院讲师戴涛涛介绍，其所在研究团队发明了高能流体耦合pH驱动增溶技术、电场驱动pH—自由基无盐增溶技术、高能介质纳米研磨原位解折叠增溶技术，极大地提升了大米蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白等植物蛋白的溶解性，显著增强了植物蛋白的乳化性、起泡性、凝胶性、消化性等，拓宽了植物蛋白应用场景。
豆类及其副产物如豆粕等富含优质蛋白质，是极具开发潜力的植物基资源。“我们团队的基础研究成果表明，在降血脂、胃黏膜修复、调控胆酸代谢及肠道菌群等方面，大豆蛋白关键活性组分具有显著的健康效应，适合作为液态高蛋白营养品的核心蛋白营养素来源。”华南理工大学食品科学与工程学院食品营养与健康系主任万芝力研究员介绍，其所在团队突破了大豆蛋白液态高蛋白全营养乳剂稳态化制造的技术难题，研发出具有自主知识产权的高蛋白、高能量密度大豆蛋白液态全营养新技术和新产品，建立了集成技术与产品方案，可应用于液态特医食品等特殊食品的开发与产业化。
“目前，豆粕在食品领域中的高值化利用仍较为有限，主要用于动物饲料。”美国马萨诸塞大学阿默斯特分校食品科学系教授任肖航表示，其所在团队开展的一项研究以功能导向为核心，围绕豆类及其粕类副产物的高值利用，构建了多原料—多菌株的智能发酵体系。研究结果表明，不同菌株与豆类原料的组合对发酵产物的营养组成、生物活性及感官特性具有显著影响，呈现出可调控的功能多样性。其中，智能发酵在提升多酚和蛋白含量、生成功能肽、改善质构和风味，以及降低抗营养因子方面表现优异，具有良好的市场接受度。
用“微生物”制造“肉”
单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，是通过对各种工农业废料及石油废料进行大规模人工培养得到的蛋白资源，主要包括酵母蛋白、细菌蛋白和藻类蛋白等。目前已经发现多种可用于单细胞蛋白生产的菌株，如细菌、真菌、微藻等。由于微生物的生长繁殖速率快，因此单细胞蛋白的单位面积蛋白生产效率大大高于种植大豆等传统方式。
以酵母蛋白为例，由于其氨基酸组成接近理想蛋白质水平，正受到世界各国重视。中国肉类食品综合研究中心高级工程师汪海棠所在团队，以酵母蛋白为原料，制造出了微生物蛋白肉。“这是一种绿色可持续肉类供应新模式。”汪海棠介绍，该研究借鉴中式和西式肉制品的感官及风味特点，制备高质纤维挤压调控技术等赋型技术、发酵和肌红蛋白赋色技术、半发酵和风味肽赋味技术，填充微生物蛋白肉制品“肥肉”与“瘦肉”等部分丰富纹理，弥补市售素肉制品的纹理过于规则带来的不自然、不真实缺陷；同时，脂肪和结缔组织模拟物与组织蛋白结合，丰富了微生物蛋白肉制品的口感，提高了其咀嚼性和多汁感，赋予了微生物蛋白肉更接近真实肉的形态和感官特性，为微生物蛋白食品在我国的市场化发展打下基础。
蛋白核小球藻与钝顶螺旋藻富含优质蛋白，具有作为新型蛋白资源的巨大潜力，“然而，蛋白提取率低、纯度差及溶解性和功能性不足等问题限制了其应用。”福州大学生物科学与工程学院副教授茅宇虹介绍，为提升微藻蛋白的获取效率与功能特性，其所在团队构建了新型的电场辅助膜超滤纯化工艺，显著提高了蛋白纯度与功能特性，所得微藻蛋白具有优异的氨基酸评分，且表现出良好的溶解性、乳化性、起泡性和凝胶能力，适用于功能食品等高附加值领域，为微藻蛋白的高效开发与产业化利用提供了重要的技术理论支持。
（高娇娣）