資本實驗室·今日創新觀察

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

李鑫

人類自誕生以來，就一直在解決兩個根本性的問題：吃什麼，怎麼吃。

於是，從茹毛飲血，到刀耕火種，再到大規模種植與工廠化畜牧，我們的農業與食品體系已經發生了翻天覆地的變革。

但是，變革不會終止。隨着人口的不斷增長、環境的日益破壞，以及消費習慣的改變等諸多因素的共同作用，人類繼續在反思：在未來，應該吃什麼？應該怎麼吃？

可以肯定的是：在未來，食品的生產與供應方式將與我們當前的認知截然不同。當各種新興技術得以應用，我們將看到“後動物生物經濟”的出現。

這也將是一個3D打印、機器人、人造肉、人工智能、區塊鏈、垂直農場、個性化營養和細胞農業等技術大行其道的時代，甚至會對現行的傳統農業和畜牧業產生消亡式的替代。不管怎樣，未來的食品技術一定不會是現在的面貌。

1.3D打印將改變食物加工方式

隨着3D打印技術的快速發展，食品3D打印成爲一些初創公司和科研機構的研發方向。

儘管我們已經可以3D打印餅乾、巧克力、披薩等食品，但3D打印食品還處於早期發展階段，設備價格、打印原材料、打印速度、食品種類等因素都制約着3D打印食品技術的發展。

一旦3D打印技術得到完善，該技術將爲食品在未來的形狀、質地、成分以及最終的口味提供無限的可能性，我們也將可以根據自己的具體需求和口味定製菜餚。

荷蘭研究機構TNO在過去幾年內一直在研究3D打印食品和藥物。TNO認爲這項技術將受到食品生產商、零售商和消費者的歡迎。但這是否會與機器人廚師產生競爭，只能靠時間來證明了。

此外，3D打印將大大減少“傳統”烹飪產生的時間和食材浪費，並可用於推廣健康的高科技食品，並徹底重新定義我們如何製作“食譜”。

2.機器人廚師將改變現有的烹飪方式

機器人技術是另一項有望引發廚房革命的技術。

2015年，美國機器人公司Moley Robotics開發了世界上第一個機器人廚房和機器人廚師Moley，由兩個可以自由移動的機械手臂組成。Moley可以模仿人類雙手的動作，可抓住食材、調味品、竈具、餐具等物品，從而進行食材處理、烹飪、裝盤等工序。

Moley公司的革命性機器人廚房不僅僅只是自動化烹飪，同時也是一個食譜圖書館，收集世界各地著名廚師的美食食譜，包括配料清單、流程說明、還包括廚師完整而準確的動作視頻。Moley會完全按照這些大廚的烹飪流程來製作食物。

用戶可以通過APP遠程訪問機器人廚房，並確定菜譜。用戶到家後，即可享受美味的晚餐。

目前，該技術價格不菲，每個機器人廚房需要花費1.5萬美元。從長遠來看，隨着機器人技術的發展，價格會大幅下降。

3.HPP技術可將食品保質期延長10倍

如何延長保質期而不影響食品的口味和質量是食品生產商關心的主要問題之一。

熏製、風乾、醃製（鹽、糖）、發酵等技術是我們自古以來延續至今還在使用的食物保存的方法。

19世紀後，化學和微生物技術的發展爲食品儲存提供了新的方法，並徹底改變了食品加工、包裝和運輸的方式。

超高壓處理技術（High-Pressure Processing，HPP）是當前一種非常有潛力的冷滅菌技術，通過將密封包裝的食品放入液體介質中，在高壓環境（300-600MPa）中靜置一段時間，達到殺菌的目的。

HPP技術的工作原理就是高壓會使細菌蛋白質變性、凝固。在300-600 MPa的高壓環境下，可以殺死果汁中幾乎所有的細菌、黴菌和酵母菌。

由於不需要熱處理、輻射和化學防腐劑，HPP技術的高壓和低溫環境能夠保持食品原有的口感和營養特性，並在整個保質期內保持最初的新鮮度。

在不久的將來，HPP技術可以將食品的保質期延長10倍，這將極大地減少食品浪費。

4.自動化機械將替代成千上萬的工人

隨着自動化機械和人工智能技術引入食品生產領域，工廠對人類員工的需求已經越來越少了。

荷蘭科技公司Aris專門從事農產品領域機器人和機器視覺系統的開發、生產、安裝和服務。

Aris公司研發的AQS創新食品加工系統，利用機器視覺技術，可以高效且精準地對肉雞（及其他動物）的形狀、尺寸、顏色和其他特性進行分級和分類。AQS系統可在一小時內處理超過12,000只雞，大大提高了食品加工效率。

AQS系統使用相機系統和軟件來檢測食品樣品上的一系列變化，還會記錄產品輪廓偏差，例如異常顏色、斷裂的翅膀或缺少的部分等，甚至可以隨着時間的推移，實現自我學習和進化。

Aris還設計了其他類似的系統，以極高的速度對蘭花、盆栽植物和其他幼苗進行分級。

這些自動化設備由於具有更高的準確性，並且可以在不需要休息的情況下不知疲倦地工作，可以完全取代人類員工。

5.人造肉將替代傳統畜牧業

目前，科技公司已經可以在實驗室內培育肉類：通過從健康的牲畜身上提取幹細胞，並在實驗室內進行培育。

這種肉有多種名稱，“人造肉”、“清潔肉”、“試管肉”等，而這種技術可以使肉類生產成爲可持續工程的一種新形式。

人造肉可以大大降低大型畜牧業對環境的影響。據估算，如果該技術大規模普及，溫室氣體的排放，特別是甲烷，將會減少96%。

美國初創公司Just Meat是人造肉領域的代表之一。公司表示2018年，其人造肉產品將出現在美國和亞洲國家的各大餐廳，第一批人造肉產品包括雞塊、香腸和鵝肝。

與傳統的畜牧業相比，目前人造肉的價格還很昂貴，生產450克牛肉，大約花費2400美元。隨着技術的成熟和效率的提高，這些成本將會大幅下降。

6.昆蟲蛋白將替代畜牧業的動物蛋白

在很多國家，昆蟲是居民日常飲食中蛋白質的重要來源。昆蟲含有約60％的蛋白質、豐富的維生素B12、比牛奶還多的鈣，以及比菠菜更多的鐵，可以爲身體提供所有必需的氨基酸。

另外，與傳統畜牧業相比，昆蟲養殖需要的空間、水和排放的溫室氣體也更少。據測算，455升水只能產生6克牛肉，卻能生產72克蟋蟀。

目前很多科技初創公司也將目光瞄準了昆蟲蛋白。例如，成立於2014年的美國食品科技公司Exo，已經向市場推出了添加蟋蟀蛋白粉的蛋白質能量棒產品。

公司目前銷售的蟋蟀蛋白棒有四種口味：可可味、花生醬果凍味、蘋果肉桂味和藍莓香草味。這種不含麩質的蛋白棒每條售價3美元。

未來，新興的昆蟲蛋白行業將吸引更多的農民、廚師和創業者，昆蟲蛋白可能會像牛肉一樣受到歡迎。

7.植物蛋白是蛋白質供應的未來

雖然豬、牛、羊、蛋和魚等是很好的蛋白質來源，但是存在脂肪含量高、環境污染大等問題，而植物性蛋白質的影響則小得多。

但植物蛋白也有很多缺點，植物蛋白並不能提供人體需要的某些氨基酸，並且往往缺乏維生素B12。不過，這些都可以通過其它方式進行補充。

Impossible Foods、Beyond Meat等美國初創公司利用大豆、小麥、土豆等爲原材料，並添加植物血紅素等物質，按特定比例合成出人造肉，其視覺效果和口感與真正的肉類相差無幾。

這些植物基人造肉公司也獲得了風險資本的關注，比爾·蓋茨、理查德·布蘭森、李嘉誠、谷歌公司，以及嘉吉、泰森食品等食品巨頭都對該領域進行了投資。

8.細胞牛奶與細胞農業

細胞農業是近年來興起的一種新技術，是建立在細胞培養之上的農業生產手段，而不是像傳統農場那樣的大規模生產方式。

細胞農業產品在外觀上與從動物收穫的食物基本相同，但生產方式大不相同。

例如，美國初創科技公司Perfect Day就是利用細胞技術製造出由“細胞”生產的牛奶，且口味和真實牛奶相差無幾。

基於基因技術，Perfect Day將特定的DNA基因片段植入酵母細胞，重組後的酵母細胞就可以產生牛奶中的相關蛋白質。

通過在大型發酵罐中營養液的培育，酵母細胞進行發酵並通過新陳代謝生成大量代謝產物——牛乳蛋白質等，進而通過技術手段將這些蛋白質分離出來，加入礦物質、水、植物脂肪等成分，最終形成“細胞牛奶”。

9.垂直農場的崛起

隨着越來越多的人進入城市，土地將成爲人類居住空間和農業生產的爭奪焦點。垂直農場可能是大規模農業的未來。

垂直農場的概念並不新鮮，很久之前，就有人提出屋頂花園將會升級爲農業的未來的觀點。

在過去十多年裏，全球已經建立起很多垂直農場。例如，韓國、日本、新加坡、美國都在舊工業建築的基礎上建立起垂直農場，日本已經擁有50多個大型垂直農場。

這些農場通常採用兩種方法：水培法（植物在富含營養素的水中生長）或氣霧栽培（利用噴霧裝置將營養液霧化，噴射到植物祼露根部）。

相比傳統農業，垂直農場佔地將會最小化，可實現全年耕作，而且將淘汰各種農藥或化學品。

10.區塊鏈推動農業供應鏈變革

作爲一個分佈式的公共賬本系統，區塊鏈有可能使農業供應鏈中的每一筆交易都具有透明度、可追溯性、可驗證性、並且無需第三方監督。

在過去，因爲食品供應鏈問題導致的麻煩太多太多，例如去年美國爆發的沙門氏菌感染事件，政府經過幾個月的調查，才最終確定污染源來自從墨西哥進口的木瓜。再如，2013年歐洲市場利用馬肉充當牛肉的醜聞。

如果採用區塊鏈系統記錄和追蹤整個食品供應鏈中的交易情況，上述問題就可以輕鬆解決。

區塊鏈的可追溯性，可以在食品問題大規模爆發之前迅速解決，特別是對於主要污染源的排查,就像排查單一供應商一樣簡單。

據福布斯報道，使用區塊鏈系統可以在2秒內追蹤特定食品的準確農場供應商，而使用傳統的方法通常需要6天才能完成。

目前沃爾瑪、雀巢和聯合利華等食品巨頭已經與IBM合作將區塊鏈應用於其食品供應鏈追蹤和溯源。

11.基於基因研究的個性化營養

個性化營養是指根據個人基因構成，確定人體對不同食物產生的反應，來定製個性化飲食的概念。

這一概念並不新鮮，有些公司已經開始爲用戶提供個性化飲食服務。但對於普通大衆來說，營養基因組學還處在起步階段，大規模普及還是件很遙遠的事情。

目前，例如英國基因檢測公司DNAFit、加拿大生物科技公司Nutrigenomix和美國食品電商公司Habit等初創企業都在爲用戶提供基於個人DNA分析的定製化、個性化飲食服務。

研究人員一直在研究一些人的獨特基因組成以及他們對某些食物異於他人的反應。例如，有些人比其他人能夠更有效地吸收某些必需營養素。

一旦該領域的研究和技術有所突破，那麼人類將從當前食品供應“一刀切”的狀態，向真正的個人量身打造的飲食方向轉變。