近日，中原农谷·2023国际未来农业食品百强大会成功举办。国际食品科学院院士王强出席活动，并作《颠覆性技术引领未来食品产业发展》主旨报告，本文根据相关分享整理。

王强，二级研究员，博士生导师。中国农业科学院农产品加工研究所首席科学家，国家花生产业体系加工研究室主任，国际食品科学院院士。入围“全球前2%顶尖科学家榜单”，全国首批农业科研杰出人才，全国优秀科技工作者，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业农村部神农领军英才，农业部“粮油加工与综合利用”创新团队首席。

长期从事花生原料特性与品质评价、加工过程品质形成机理与调控机制等基础与应用基础研究。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目30多项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013年中华农业科技奖一等奖等众多奖项。授权发明专利70余项，制修订农业行业标准9项，出版著作12部（英文专著2部），学术论文300余篇，其中SCI收录80余篇，培养硕博研究生、博士后及外国留学生60多人。

颠覆性技术，可能在座的各位专家、企业家都有所了解。它最早由美国哈佛大学克里斯坦森教授于1995年在商业领域提出来，后来才扩展到国防、科学技术领域。

从国家视角去定义，颠覆性技术是以科学技术的新原理、新组合和新应用为基础，开辟的全新技术轨道，是国家现有基础能力、结构等重构的战略性创新技术。

它具有三项特征：

第一，从技术发展的角度：具有前瞻性、突变性、超越性和时效性等特点。

第二，从创新来源的角度：可以是基础理论创新，也可以是基础理论拓展出的新应用，还可以是多项理论、技术集成创新。

第三，从系统结构的角度：是具有复杂内在结构的技术群或技术体系，具有多领域、多学科交叉特点。

实际上，颠覆性技术受到全世界高度关注，各国纷纷出台各种政策，或成立专门机构来推动其发展。

其中最典型的当属美国DARPA模式，颠覆性技术不断引领美国国家能力基础和结构的颠覆性变革，并帮助保持其在最新军事技术方面的国际领先地位。日本、俄罗斯、欧盟等也都先后制定政策计划，以推动颠覆性技术发展。

我国高度重视颠覆性技术的创新，最早在“十九大”报告中指出：加快建设创新型国家，突出颠覆性技术创新；《国家创新驱动发展战略实施纲要》、《“十三五”国家科技创新规划》等一系列重要文件也做了相关部署。

2016年，中国工程院设立“工程科技颠覆性技术战略研究”重大咨询项目，并于2019年7月发布了《工程科技颠覆性技术发展展望2019》蓝皮书。国家高端智库、学术界、研究机构已经着手开展颠覆性技术相关工作。

可以说，颠覆性技术到现在已经上升为国家战略争夺的关口地带。

前些年，科技部提出了2020-2035年食品领域的六大颠覆性技术：

第一，食品合成生物学。以可再生生物质为原料，利用细胞工厂生产肉类、牛奶、鸡蛋、油脂糖等，颠覆传统的食品加工方式，形成新型生产模式。

第二，食品精准营养与个性化制造。基于食物营养、人体健康、食品制造大数据，靶向生产精准营养与人性化食品。

第三，食品装备智能制造。利用数字化设计和制造技术，结合感知物联和智能控制技术，开发食品工业机器人、食品智能制造生产线和智慧厨房及供应链系统。

第四，增材制造(3D打印)。基于快速自动成形增材制造、图像图形处理、数字化控制、机电和材料等工业数字化技术，生产传统食品和新型食品。

第五，全程质量安全主动防控。基于非靶向第五，筛查、多元危害物快速识别与检测、智能化监管、实时追溯等技术的不断革新，食品安全监管向智能化、检测溯源向组学化、产品质量向国际化方向发展。

第六，多学科交叉融合创新产业链。大数据、云计算、物联网、基因编辑等信息、工程人工智能、生物技术等深度交叉融合颠覆食品传统生产方式，催生一批新产业、新模式新业态。

以上内容属于食品领域颠覆性技术的宏观性思路、方法，接下来，我将以植物蛋白为例，从微观层面细谈未来食品工业颠覆性技术。包括两个方面：基于高水分挤压的新型植物基肉制品加工新技术；利用Pickering乳液制备零反式脂肪酸人造奶油替代新技术。

（一）基于高水分挤压的新型植物基肉制品加工新技术

2022年，总书记提出大食物观，要向森林要食物，向江河湖海要食物，也要向动物、植物、微生物要蛋白，蛋白的重要性不言而喻。

数据表明，全球蛋白质供应正面临着新的挑战。2050年全球人口数量预计将近100亿，动物蛋白肉需求量将达到4.65亿吨，现有供给水平将产生约1亿吨的缺口。

动物的养殖生产周期长，占地多，生产成本高，还会产生温室气体排放等问题。同时，按传统肉类加工方式，81.7%的蛋白质会在从植物蛋白转化为肉类蛋白的过程中损失。此种情况下，现代食品加工技术应运而生。

从植物蛋白到植物“肉”的过程中，有很多关键核心加工技术，如挤压、组装、剪切池、冷冻成型、静电纺丝等，其中真正能实现产业化的是挤压技术。

当前，国内外植物基肉制品均为低水分挤压法制得，多为碎肉，馅料制品也会存在豆腥味，仍难以模拟真实动物肉的感官特征，尤其是纤维结构。

对比而言，高水分挤压技术制成的植物肉产品，在纤维结构和质地方面更接近动物肉。随着近几年在工艺技术与设备方面实现突破，高水分挤压技术也正在向产业化迈进，市场化趋势十分显著。

在这方面，我们中国农科院植物蛋白结构与功能调控创新团队系统建立了高水分挤压技术研究平台，并进行了大量理论与实践研究：

首先，系统研究了不同来源植物蛋白原料挤压适用性。

众所周知，不同植物蛋白具有不同的结构特点。大豆蛋白具有良好的吸水性、保水性、凝胶性和膨胀性；豌豆蛋白具有较好的持水性、持油性和凝胶性；花生蛋白溶解性、乳化性较好；小麦蛋白具有良好的粘弹性、延伸性……

通过分析不同植物蛋白挤压之后的特性，为后续制定不同植物肉产品类型打下基础。

比如，大豆蛋白挤压出来的纤维结构比较粗；小麦蛋白谷朊粉比较细，花生蛋白和豌豆蛋白无法形成纤维结构，会形成一些层状凝胶结构；不采取一些修饰条件的前提下，大米蛋白无论怎么挤压，都很难形成纤维结构。

其次，进行了高水分挤压技术新工艺、装备与机理研究。

我们研发了针对不同特性产品的花生蛋白高水分挤压“螺杆组合、成形模具”等核心装备。

通过研究，揭示了高水分挤压过程中蛋白多尺度结构变化与纤维结构形成机理，并率先提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”理论，实现了高水分挤压过程中蛋白多尺度结构变化与纤维结构形成的精准调控，并达到国际领先水平。

我们明确了蛋白质纤维结构形成过程中蛋白质-淀粉-脂肪三大组分互作机制，并创建了高水分挤压全过程精准调控数学关联模型与可视化平台。

最后，进行了植物基肉制品产品创制及标准制定。

我们建立了从原料到产品的植物蛋白挤压重组中试示范线，产能达30-45kg/h；实现了以花生、豌豆、大豆、小麦、燕麦、黎麦等植物蛋白为主要原料的6类高蛋白营养健康产品创制，搭建了成果熟化与转化平台。

与传统低水分挤压工艺相比，生产效率提高50%以上，能耗降低2/3以上，营养损失减少20%左右。

在此基础上，我们也已开发出适合中国人消费习惯的系列新型植物基肉制品，如手撕肠、素牛肚、素猪肝、素鸡丝、风干牛肉等。

这些产品蛋白质含量高，高于动物肉含量；脂肪低于10%；氨基酸比例均超过FAO/WHO推荐值。已有授权美国发明专利1件，中国发明专利4件，实用新型专利3件。

以上研究成果在国内外学术界、业界产生了较大影响。团队在蛋白高水分挤压基础研究领域位于处于全球领跑水平（Top3)，在植物蛋白高水分挤压技术领域处于国内首位，受到国际知名科学家的积极评价。同时，团队还参与制定了国家植物基肉制品国家标准、团体标准。

但在这里我也要特别强调，植物肉的出现绝对不是要替代取代动物肉，而是作为动物肉的有机补充，给消费者提供更多选择。从营养健康的角度，很多素食主义者通常情况下会考虑植物基产品。

（二）利用Pickering乳液制备零反式脂肪酸人造奶油新技术

大家都知道，蛋糕上的奶油含有氢化植物油（PHVO），其反式脂肪酸含量较高。2018年，世卫组织开始呼吁全球消除工业生产的反式脂肪，并把消除目标定在2023年。因此，有效的解决方案受到业内极大重视。

由于性状与部分氢化植物油制备的人造奶油相类似，高内相Pickering乳液(HIPPES)开始受到关注，并成为实现PHVO替代、生产更安全更健康的人造奶油产品(如黄油、搅打稀奶油、沙拉酱) 的潜在方向。

Pickering乳液是一类固体颗粒代替传统乳化剂稳定的乳液，安全性好、稳定性强、附加值高、成本低。团队也在这方面进行了大量研究，并创新性地研发出基于高稳定Pickering乳液的新型植脂奶油。

我们构建了具有稀释稳定性的蛋自基乳液体系，30-80%油相均能实现稳定；创制了花生蛋白基植脂奶油制备工艺，产品不含反式脂肪酸、不含合成乳化剂、脂质组成更健康，且具有35°下更坚挺、不易融化的优势；与市售产品相比，具有密集的小气泡油滴，外观、口味、质构、搅打性也能做到相近。

通过初步建立基于新型植脂奶油的配套3D打印技术，构建适宜于新型植脂奶油打印的数据库，成功实现多模型、多尺寸、多颜色的植脂奶油自动裱花，可替代人工裱花；并且，可高效负载天然功能成分，可替代人工、简化蛋糕的制作过程，做出更加营养、不含反式脂肪酸的个性化产品。

当前，这项技术和产品还在熟化的过程中。在未来，奶油蛋糕的制作过程会被大大简化，并且可以定制各种各样的形状，最关键的是可实现零反式脂肪酸。

我认为，不论是高水分挤压技术，还是人造奶油新技术，植物蛋白颠覆性技术一定引领会未来食品产业发展，并催生出一批食品加工新产业、新业态、新模式。

在不久的将来，你会看到智能化、数字化植物蛋白食品加工厂；可以吃到蛋、奶植物蛋白或细胞工厂生产的植物基肉；可以享受到为你量身定做的个性化营养健康食品、3D打印的特殊营养膳食、机器人服务的无人素食餐厅……