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谷物、饲料和食品
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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