為提高戰略研究的前瞻性和科學(xué)性，項目組織開(kāi)展了工程科技2040技術(shù)預見(jiàn)，旨在更準確地把握世界科技發(fā)展大勢，研判可能產(chǎn)生重大科技突破的方向，結合國家戰略需求、能力與發(fā)展目標對技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)進(jìn)行選擇、配置和路徑規劃，包括信息與電子、先進(jìn)制造、先進(jìn)材料、能源與礦業(yè)、環(huán)境生態(tài)與綠色制造、空間海洋與地球觀(guān)測、城鎮化與基礎設施、交通、農業(yè)與食品、醫藥衛生與人口健康、公共安全等11個(gè)技術(shù)預見(jiàn)領(lǐng)域。

　　

　　近期，中國工程院就技術(shù)預判備選清單公開(kāi)征求意見(jiàn)，中國工程科技知識中心營(yíng)養健康分中心總結了與糧食安全、食品安全、農產(chǎn)品加工和食品制造、醫藥衛生與人口健康相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，其中，農產(chǎn)品加工、食品制造與食品安全領(lǐng)域具體內容如下：

　　

　　農產(chǎn)品加工、食品制造與食品安全領(lǐng)域

　　

　　由于世界人口的持續增長(cháng)和食物資源的日益短缺，人類(lèi)為了獲取充足的食物，必須開(kāi)發(fā)新的農產(chǎn)品資源。

　　

　　據預測，2030年我國人口將達到16億，市場(chǎng)需求糧食約6.4億噸，食用植物油的市場(chǎng)需求量約為300億千克，按我國目前供給量，缺口約為230億千克。因此，要從根本上保障國家糧食安全，滿(mǎn)足現代食品工業(yè)的發(fā)展和人民日益增長(cháng)的物質(zhì)需求，尋求新的食品資源、開(kāi)發(fā)食品新材料勢在必行。

　　

　　此外，我國國民的營(yíng)養水平逐年提高，但生活壓力和生活方式卻不盡如人意，特別在均衡營(yíng)養方面問(wèn)題更加突出。而食品新資源作為均衡營(yíng)養的補充劑、合理膳食的調節劑顯示出重要作用。

　　

　　部分食品新資源也可以合理補充食物有效營(yíng)養成分的缺失，特別是微量元素等特殊營(yíng)養成分。因此，開(kāi)發(fā)食品新材料對于適應消費者要求，提高食品品質(zhì)，提升我國食品工業(yè)競爭力至關(guān)重要。

　　

　　關(guān)鍵詞：農產(chǎn)品新資源、新材料、糧食安全

　　

　　農產(chǎn)品健康功能活性因子在食品品質(zhì)和功能提升方面具有重要作用，但是目前傳統農產(chǎn)品活性因子多采用動(dòng)植物提取法或化學(xué)合成法，在生產(chǎn)中往往存在傳統提取法原料來(lái)源不足、化學(xué)法生產(chǎn)污染嚴重、動(dòng)植物組織提取產(chǎn)品存在過(guò)敏原等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，未來(lái)需要自主研發(fā)出系列具有自主知識產(chǎn)權的農產(chǎn)品活性因子微生物細胞工廠(chǎng)，極大豐富微生物法合成農產(chǎn)品活性因子的種類(lèi)；

　　

　　建立細胞生長(cháng)與產(chǎn)物合成平衡調控策略與方法，全局優(yōu)化合成農產(chǎn)品活性因子的微生物細胞工廠(chǎng)，顯著(zhù)提升微生物制備農產(chǎn)品活性因子的效率，提升我國食品農產(chǎn)品活性因子綠色制造領(lǐng)域的整體技術(shù)水平。

　　

　　關(guān)鍵詞：農產(chǎn)品活性因子、微生物、合成平衡調控

　　

　　以酶制劑為核心的綠色、低碳、高效生物加工是國際農產(chǎn)品加工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

　　

　　我國目前仍然極度缺乏農產(chǎn)品加工用自主知識產(chǎn)權酶制劑，農產(chǎn)品生物加工技術(shù)落后、生產(chǎn)率低、能耗水耗大，亟待開(kāi)發(fā)農產(chǎn)品酶法生物加工技術(shù)體系，實(shí)現集成創(chuàng )新。

　　

　　據統計，2021年國內酶制劑市場(chǎng)約150億人民幣，然而70%以上市場(chǎng)被國際公司壟斷。導致這一現象的原因有很多，其中缺乏高效、安全、具有自主知識產(chǎn)權的表達系統及食品酶品種是最為關(guān)鍵的因素。

　　

　　高效的表達系統是影響食品酶產(chǎn)量的核心，也是食品酶能否實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。國內由于基礎研究不足，尚未成功構建高效系統。這一現狀不僅束縛了我國相關(guān)酶制劑生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，而且還對我國食品行業(yè)的健康、快速發(fā)展形成了極其不利的影響。

　　

　　另外，我國目前批準使用的酶種僅50多種，遠低于發(fā)達國家的酶種。因此，開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的、高效的、安全的食品級表達系統，開(kāi)發(fā)更多的自主知識產(chǎn)權食品酶品種，對于突破國際跨國企業(yè)的束縛，促進(jìn)我國食品酶制劑行業(yè)的健康發(fā)展具有重要的意義。

　　

　　關(guān)鍵詞：酶制劑、表達系統、生物加工

　　

　　傳統農產(chǎn)品的生產(chǎn)原料主要來(lái)源于動(dòng)物和植物組織，生產(chǎn)方式主要以物理和生物加工為主，面臨著(zhù)食物資源緊張、加工能耗大、環(huán)境污染嚴重等問(wèn)題。

　　

　　農產(chǎn)品微生物制造技術(shù)的突破有望解決或緩解傳統食品生產(chǎn)所面臨的上述問(wèn)題。

　　

　　一方面，微生物資源種類(lèi)多，包括食品制造微生物（細菌、酵母、真菌）、食用菌及益生微生物等，以其為原料制造的食品具有綠色天然、營(yíng)養豐富、健康美味等優(yōu)點(diǎn)，是支撐現代食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng )新的核心戰略資源；

　　

　　此外，在我國人均耕地面積持續減少的新形式下，食品微生物資源可以作為主糧的有效補充，有助于保障我國食物安全供給。

　　

　　另一方面，食品微生物制造是國際食品產(chǎn)業(yè)的主流發(fā)展方向，也是未來(lái)如細胞培養肉、細胞培養蛋、細胞培養奶等新型食品及食品原料開(kāi)發(fā)的技術(shù)基礎，食品微生物制造技術(shù)瓶頸的突破將有助于我國食品生物制造產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級發(fā)展，實(shí)現食品產(chǎn)業(yè)的高效、綠色和可持續發(fā)展，同時(shí)也將引領(lǐng)國際食品微生物制造技術(shù)的發(fā)展方向。

　　

　　關(guān)鍵詞：細胞工廠(chǎng)、細胞培養、基因編輯

　　

　　發(fā)達國家非常重視消費者的消費習慣和消費特點(diǎn)研究，依據消費習慣和消費特點(diǎn)，對農產(chǎn)品資源開(kāi)展“時(shí)空”品質(zhì)評價(jià)，既考慮何時(shí)采收、貯運過(guò)程、保鮮長(cháng)短等“時(shí)間”品質(zhì)的評價(jià)，也考慮品種、產(chǎn)地、部位等“空間”品質(zhì)的評價(jià)。同時(shí)對食用品質(zhì)、營(yíng)養品質(zhì)、加工品質(zhì)、安全品質(zhì)的“四維”品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)。

　　

　　本研究針對我國大宗糧油、果蔬、畜產(chǎn)、水產(chǎn)、特色農產(chǎn)品原料及其制品開(kāi)展“時(shí)空”評價(jià)，構建食用品質(zhì)、營(yíng)養品質(zhì)、加工品質(zhì)、安全品質(zhì)“四維”的基礎和特征品質(zhì)數據庫；

　　

　　建立針對不同制品的原料評價(jià)的指標體系和評價(jià)標準；研發(fā)快速、無(wú)損品質(zhì)檢測、判別、分級、分類(lèi)、分割等關(guān)鍵技術(shù)；

　　

　　創(chuàng )制自動(dòng)化、智能化快速品質(zhì)分析核心裝備，通過(guò)技術(shù)裝備的推廣應用指導我國農產(chǎn)品的種植養殖精細化、區域化，實(shí)現農產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)加全產(chǎn)業(yè)鏈的原料專(zhuān)用化、生產(chǎn)標準化、特征標識化、產(chǎn)品身份化、經(jīng)銷(xiāo)品牌化，推動(dòng)我國農業(yè)供給側結構性改革，走優(yōu)質(zhì)有價(jià)的高質(zhì)量發(fā)展道路，為促進(jìn)我國鄉村產(chǎn)業(yè)振興戰略實(shí)施提供強有力科技支撐。

　　

　　關(guān)鍵詞：農產(chǎn)品、品質(zhì)評價(jià)、數據庫、數字化表征

　　

　　釀造發(fā)酵食品主要包括酒類(lèi)、調味品、果蔬及乳類(lèi)發(fā)酵產(chǎn)品等，2018年總產(chǎn)值超過(guò)2.0萬(wàn)億元，較2013年增長(cháng)2.5倍，對拉動(dòng)內需，促進(jìn)經(jīng)濟高速增長(cháng)貢獻顯著(zhù)。

　　

　　但發(fā)酵產(chǎn)業(yè)普遍存在產(chǎn)品批次生產(chǎn)穩定性差、質(zhì)量控制水平低、資源利用率低、智能制造水平低、自主產(chǎn)權優(yōu)勢菌種和發(fā)酵劑缺乏、食品安全保障體系不健全等關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題，圍繞我國釀造發(fā)酵食品制造的瓶頸問(wèn)題，深度研究解析與產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)的關(guān)鍵影響因素，如環(huán)境因素和微生物等，揭示關(guān)鍵微生物—環(huán)境因素—產(chǎn)品品質(zhì)的內在關(guān)聯(lián)；

　　

　　聚焦關(guān)鍵微生物和環(huán)境因素，探索建立高效安全的高通量?jì)?yōu)勢菌種的定向選育及其代謝控制、環(huán)境因素關(guān)聯(lián)微生物群體系統生物學(xué)及功能微生物組合發(fā)酵；

　　

　　通過(guò)風(fēng)味組學(xué)和風(fēng)味化學(xué)等新型核心技術(shù)，構建發(fā)酵食品特征風(fēng)味譜庫，結合環(huán)境因素-微生物組合發(fā)酵技術(shù)體系，建立營(yíng)養與風(fēng)味精準調控的特色高效發(fā)酵新工藝；

　　

　　結合現代化智能制造新技術(shù)的研發(fā)，建立健全能源管理體系，創(chuàng )新綠色制造和清潔生產(chǎn)技術(shù)。

　　

　　以上關(guān)鍵技術(shù)可為我國發(fā)酵食品的穩定、高效、安全和綠色生產(chǎn)提供保障。

　　

　　關(guān)鍵詞：發(fā)酵、風(fēng)味、微生物、智能制造

　　

　　現代社會(huì )的高速發(fā)展對飲食口味、營(yíng)養與健康提出了更高的需求。我國傳統中式菜肴的烹制主要以師承經(jīng)驗和烹調技藝支撐，制作工藝繁瑣，效率偏低，產(chǎn)品標準化和質(zhì)量穩定性難以保障，使中式菜肴難以滿(mǎn)足快節奏生活下消費者對中式菜肴的需求。

　　

　　針對中式菜肴工業(yè)化發(fā)展總體水平低、關(guān)鍵技術(shù)缺乏、關(guān)鍵裝備適用性差、產(chǎn)業(yè)基礎差、個(gè)性化需求滿(mǎn)足程度低等問(wèn)題，依據中式菜肴工業(yè)化發(fā)展的新需求，大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的、適應中式菜肴工業(yè)化的預制菜關(guān)鍵技術(shù)與裝備，突破調味、烹飪、包裝、殺菌、物流、貨架期、復熱等一批關(guān)鍵裝備和關(guān)鍵技術(shù)，從中式菜肴的主料、配料和調料三個(gè)層面全方位開(kāi)發(fā)成品化、商品化、個(gè)性化的預制菜產(chǎn)品，建立規范化和模塊化的預制菜標準技術(shù)體系，有效提升我國預制菜的自主創(chuàng )新能力，提高預制菜工業(yè)化技術(shù)水平，推動(dòng)預制菜這一新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　

　　關(guān)鍵詞：預制菜、工業(yè)化、標準

　　自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)是現代食品工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

　　

　　發(fā)達國家食品裝備技術(shù)先進(jìn)，能耗低，穩定可靠性好，食品污染小。我國食品關(guān)鍵裝備長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口，手工操作、半機械化作業(yè)在食品工業(yè)中大量使用，部分加工食品品質(zhì)裂變嚴重、食品安全質(zhì)控落后、關(guān)鍵裝備滯后、能耗水耗高等已成為制約現代食品工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，究其根本在于核心加工裝備落后。

　　

　　因此，聚焦瓶頸問(wèn)題，引入現代化智能加工技術(shù)，如食品精準3D打印技術(shù)、分子感官技術(shù)和高光譜成像技術(shù)等，重點(diǎn)突破食品裝備的數字化設計和制造技術(shù)的轉型升級、食品加工過(guò)程的實(shí)時(shí)監控，建立現代化制造、自動(dòng)化控制、穩定化加工、安全化生產(chǎn)和集約節能技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)食品加工與包裝核心裝備并集成應用，提升我國食品裝備水平，支撐食品產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。

　　

　　關(guān)鍵詞：品加工、品質(zhì)、裝備

　　

　　碳中和和碳達峰是影響我國未來(lái)20年經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，也是經(jīng)濟增長(cháng)和轉型發(fā)展的最大驅動(dòng)力。

　　

　　食品源生物基材料的綠色制造，助力綠色經(jīng)濟發(fā)展成為必然趨勢，也是在大國博弈中引領(lǐng)全球變革的關(guān)鍵。

　　

　　推進(jìn)食品加工和包裝制品綠色化，如采用生物基材料替代塑料制品有效緩解“白色污染”、以植物基材料替代動(dòng)物基材料進(jìn)行食品的綠色加工，有效提升食品源營(yíng)養轉化效率，為全球范圍資源短缺和環(huán)境壓力提供解決方案。

　　

　　我國生物基材料產(chǎn)業(yè)起步較晚，例如培養肉研究還處于初級發(fā)展階段、食品基原料綠色制造所涉及的工業(yè)微生物發(fā)酵、生物合成等技術(shù)仍處于產(chǎn)業(yè)化前期基礎研究階段、食品功能組分的低碳開(kāi)發(fā)技術(shù)仍然匱乏等。

　　

　　通過(guò)加速合成生物學(xué)在食品領(lǐng)域的工業(yè)化應用以及“視同天然”的食品功能組分產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，可促進(jìn)我國食品領(lǐng)域的綠色生物制造，助力雙碳目標的實(shí)現。

　　

　　關(guān)鍵詞：生物基、合成生物學(xué)、綠色生物制造

　　

　　食品安全是國民幸福指數的重要體現。食品生產(chǎn)過(guò)程中，農藥、獸藥、環(huán)境污染物等危害因子都有可能進(jìn)入食品中造成食品污染，帶來(lái)安全問(wèn)題，外源污染在食品不同加工過(guò)程中，可能會(huì )發(fā)生各種變化。

　　

　　研究農藥、獸藥、生物毒素、重金屬及其他環(huán)境污染物在不同食品加工條件下的降解機制和遷移轉化規律，建立智能化、便攜式、通量大、靈敏度高、特異性好的食品中危害因子的多重檢測新方法新手段，分析危害因子殘留物及產(chǎn)物的毒性，開(kāi)發(fā)其安全控制技術(shù)措施從而減少安全風(fēng)險是當前食品安全研究的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。

　　

　　特別是我國目前環(huán)境污染比較嚴重、農業(yè)生產(chǎn)投入品使用不是十分規范的情況下，開(kāi)發(fā)外源污染物的控制和消除技術(shù)對于從根本上保障食品安全有重要意義。

　　

　　關(guān)鍵詞：危害因子、降解機制、遷移轉化規律、控制技術(shù)

　　

　　由于農業(yè)大數據來(lái)源與獲取復雜，食品數據庫建設沒(méi)有統一的標準，食品安全大數據具有稀疏特征，食品安全大數據存在虛假相關(guān)關(guān)系，使其食品安全大數據應用價(jià)值難以體現。

　　

　　發(fā)達國家如歐盟、美國、日本等已形成比較系統的質(zhì)量安全追溯體系，我國正在建設并有待完善。

　　

　　通過(guò)將云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區塊鏈等技術(shù)與食品質(zhì)量安全信息采集、傳輸與處理相結合，建立食品安全社會(huì )共治大數據云平臺，建立食物中塑料微粒和環(huán)境雌激素等預警機制和追溯技術(shù)，可以實(shí)現農產(chǎn)品養種殖（生產(chǎn)）、加工、倉儲、物流、渠道、銷(xiāo)售等食品生產(chǎn)全流程安全檢測的芯片化和信息化，適應不同食品行業(yè)特點(diǎn)的清潔生產(chǎn)及污染防治系統集成技術(shù)服務(wù)，實(shí)現環(huán)境質(zhì)量對食品工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量及食品安全的風(fēng)險預警和可溯源化。

　　
       關(guān)鍵詞：食品質(zhì)量安全、預警技術(shù)、追溯技術(shù)、云平臺開(kāi)發(fā)

　　

　　針對目前我國食品原料存在利用率不高、附加值低、大量高價(jià)值食品原料及副產(chǎn)物未得到充分利用等問(wèn)題，同時(shí)為了建立適合中國人的健康營(yíng)養飲食模式，滿(mǎn)足國民對于高品質(zhì)的營(yíng)養健康食品日益增長(cháng)的需求，以精準營(yíng)養為目標，應用現代食品加工新技術(shù)實(shí)現食品原料資源的梯度增值利用和開(kāi)發(fā)，充分融合大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，集成基因檢測、代謝組學(xué)和微生物組學(xué)等檢測技術(shù)，實(shí)現個(gè)性化基因分析、個(gè)體營(yíng)養代謝、腸道菌群譜庫等，獲得健康大數據庫，用以精準匹配個(gè)體營(yíng)養健康需求，系統開(kāi)展糧油食品、果蔬食品、乳肉蛋等動(dòng)物源食品高值化和精準營(yíng)養化加工關(guān)鍵技術(shù)及特色資源高效開(kāi)發(fā)利用研究，實(shí)現以個(gè)性化營(yíng)養健康為導向的食品原料的高值化利用，提升資源高效轉化。

　　

　　關(guān)鍵詞：食品原料、高值化、精準營(yíng)養