來源：功能食品圈（ID：foodmate-gnspq）

2021年以來，中國工程院與國家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合組織開展《中國工程科技未來20年發(fā)展戰(zhàn)略研究（2021-2040）》，為國家工程科技發(fā)展以及相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的系統(tǒng)謀劃和前瞻部署提供支撐。

為提高戰(zhàn)略研究的前瞻性和科學(xué)性，項(xiàng)目組織開展了工程科技2040技術(shù)預(yù)見，旨在更準(zhǔn)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(jié)合國家戰(zhàn)略需求、能力與發(fā)展目標(biāo)對技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)進(jìn)行選擇、配置和路徑規(guī)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、空間海洋與地球觀測、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施、交通、農(nóng)業(yè)與食品、醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康、公共安全等11個(gè)技術(shù)預(yù)見領(lǐng)域。

近期，中國工程院就技術(shù)預(yù)判備選清單公開征求意見，中國工程科技知識(shí)中心營養(yǎng)健康分中心總結(jié)了與糧食安全、食品安全、農(nóng)產(chǎn)品加工和食品制造、醫(yī)藥衛(wèi)生與人口健康相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，其中，農(nóng)產(chǎn)品加工、食品制造與食品安全領(lǐng)域具體內(nèi)容如下：

農(nóng)產(chǎn)品加工、食品制造與食品安全領(lǐng)域

（包含12個(gè)技術(shù)方向）

一、農(nóng)產(chǎn)品新資源、新材料開發(fā)技術(shù)

由于世界人口的持續(xù)增長和食物資源的日益短缺，人類為了獲取充足的食物，必須開發(fā)新的農(nóng)產(chǎn)品資源。

據(jù)預(yù)測，2030年我國人口將達(dá)到16億，市場需求糧食約6.4億噸，食用植物油的市場需求量約為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，滿足現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展和人民日益增長的物質(zhì)需求，尋求新的食品資源、開發(fā)食品新材料勢在必行。

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

部分食品新資源也可以合理補(bǔ)充食物有效營養(yǎng)成分的缺失，特別是微量元素等特殊營養(yǎng)成分。因此，開發(fā)食品新材料對于適應(yīng)消費(fèi)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(nóng)產(chǎn)品新資源、新材料、糧食安全

二、農(nóng)產(chǎn)品活性因子的生物轉(zhuǎn)化與精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)

農(nóng)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(tǒng)農(nóng)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(tǒng)提取法原料來源不足、化學(xué)法生產(chǎn)污染嚴(yán)重、動(dòng)植物組織提取產(chǎn)品存在過敏原等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，未來需要自主研發(fā)出系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)產(chǎn)品活性因子微生物細(xì)胞工廠，極大豐富微生物法合成農(nóng)產(chǎn)品活性因子的種類；

建立細(xì)胞生長與產(chǎn)物合成平衡調(diào)控策略與方法，全局優(yōu)化合成農(nóng)產(chǎn)品活性因子的微生物細(xì)胞工廠，顯著提升微生物制備農(nóng)產(chǎn)品活性因子的效率，提升我國食品農(nóng)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(nóng)產(chǎn)品活性因子、微生物、合成平衡調(diào)控

三、特用酶制劑高效表達(dá)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

以酶制劑為核心的綠色、低碳、高效生物加工是國際農(nóng)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(nóng)產(chǎn)品加工用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)酶制劑，農(nóng)產(chǎn)品生物加工技術(shù)落后、生產(chǎn)率低、能耗水耗大，亟待開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品酶法生物加工技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年國內(nèi)酶制劑市場約150億人民幣，然而70%以上市場被國際公司壟斷。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因有很多，其中缺乏高效、安全、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的表達(dá)系統(tǒng)及食品酶品種是最為關(guān)鍵的因素。

高效的表達(dá)系統(tǒng)是影響食品酶產(chǎn)量的核心，也是食品酶能否實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。國內(nèi)由于基礎(chǔ)研究不足，尚未成功構(gòu)建高效系統(tǒng)。這一現(xiàn)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(zhǔn)使用的酶種僅50多種，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的酶種。因此，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、高效的、安全的食品級表達(dá)系統(tǒng)，開發(fā)更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(dá)系統(tǒng)、生物加工

四、農(nóng)產(chǎn)品細(xì)胞工廠技術(shù)和基因編輯

傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)原料主要來源于動(dòng)物和植物組織，生產(chǎn)方式主要以物理和生物加工為主，面臨著食物資源緊張、加工能耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。

農(nóng)產(chǎn)品微生物制造技術(shù)的突破有望解決或緩解傳統(tǒng)食品生產(chǎn)所面臨的上述問題。

一方面，微生物資源種類多，包括食品制造微生物（細(xì)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、營養(yǎng)豐富、健康美味等優(yōu)點(diǎn)，是支撐現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新的核心戰(zhàn)略資源；

此外，在我國人均耕地面積持續(xù)減少的新形式下，食品微生物資源可以作為主糧的有效補(bǔ)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，也是未來如細(xì)胞培養(yǎng)肉、細(xì)胞培養(yǎng)蛋、細(xì)胞培養(yǎng)奶等新型食品及食品原料開發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)，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(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)的高效、綠色和可持續(xù)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(xì)胞工廠、細(xì)胞培養(yǎng)、基因編輯

五、農(nóng)產(chǎn)品多維品質(zhì)評價(jià)技術(shù)

發(fā)達(dá)國家非常重視消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣和消費(fèi)特點(diǎn)研究，依據(jù)消費(fèi)習(xí)慣和消費(fèi)特點(diǎn)，對農(nóng)產(chǎn)品資源開展“時(shí)空”品質(zhì)評價(jià)，既考慮何時(shí)采收、貯運(yùn)過程、保鮮長短等“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)、營養(yǎng)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(nóng)產(chǎn)品原料及其制品開展“時(shí)空”評價(jià)，構(gòu)建食用品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、安全品質(zhì)“四維”的基礎(chǔ)和特征品質(zhì)數(shù)據(jù)庫；

建立針對不同制品的原料評價(jià)的指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；研發(fā)快速、無損品質(zhì)檢測、判別、分級、分類、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，通過技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用指導(dǎo)我國農(nóng)產(chǎn)品的種植養(yǎng)殖精細(xì)化、區(qū)域化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷加全產(chǎn)業(yè)鏈的原料專用化、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、特征標(biāo)識(shí)化、產(chǎn)品身份化、經(jīng)銷品牌化，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)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(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興戰(zhàn)略實(shí)施提供強(qiáng)有力科技支撐。 

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品、品質(zhì)評價(jià)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化表征

六、中國釀造發(fā)酵食品現(xiàn)代化制造和智能升級關(guān)鍵技術(shù)

釀造發(fā)酵食品主要包括酒類、調(diào)味品、果蔬及乳類發(fā)酵產(chǎn)品等，2018年總產(chǎn)值超過2.0萬億元，較2013年增長2.5倍，對拉動(dòng)內(nèi)需，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高速增長貢獻(xiàn)顯著。

但發(fā)酵產(chǎn)業(yè)普遍存在產(chǎn)品批次生產(chǎn)穩(wěn)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(quán)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)鍵瓶頸問題，圍繞我國釀造發(fā)酵食品制造的瓶頸問題，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(nèi)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優(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(tǒng)生物學(xué)及功能微生物組合發(fā)酵；

通過風(fēng)味組學(xué)和風(fēng)味化學(xué)等新型核心技術(shù)，構(gòu)建發(fā)酵食品特征風(fēng)味譜庫，結(jié)合環(huán)境因素-微生物組合發(fā)酵技術(shù)體系，建立營養(yǎng)與風(fēng)味精準(zhǔn)調(diào)控的特色高效發(fā)酵新工藝；

結(jié)合現(xiàn)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(wěn)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

七、預(yù)制菜加工現(xiàn)代化和個(gè)性化制作關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展對飲食口味、營養(yǎng)與健康提出了更高的需求。我國傳統(tǒng)中式菜肴的烹制主要以師承經(jīng)驗(yàn)和烹調(diào)技藝支撐，制作工藝繁瑣，效率偏低，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量穩(wěn)定性難以保障，使中式菜肴難以滿足快節(jié)奏生活下消費(fèi)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(chǔ)差、個(gè)性化需求滿足程度低等問題，依據(jù)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(shí)產(chǎn)權(quán)的、適應(yīng)中式菜肴工業(yè)化的預(yù)制菜關(guān)鍵技術(shù)與裝備，突破調(diào)味、烹飪、包裝、殺菌、物流、貨架期、復(fù)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(diào)料三個(gè)層面全方位開發(fā)成品化、商品化、個(gè)性化的預(yù)制菜產(chǎn)品，建立規(guī)范化和模塊化的預(yù)制菜標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，有效提升我國預(yù)制菜的自主創(chuàng)新能力，提高預(yù)制菜工業(yè)化技術(shù)水平，推動(dòng)預(yù)制菜這一新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：預(yù)制菜、工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)

八、現(xiàn)代食品工程化核心裝備開發(fā)與制造技術(shù)

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

發(fā)達(dá)國家食品裝備技術(shù)先進(jìn)，能耗低，穩(wěn)定可靠性好，食品污染小。我國食品關(guān)鍵裝備長期依賴進(jìn)口，手工操作、半機(jī)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(yán)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(xiàn)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，聚焦瓶頸問題，引入現(xiàn)代化智能加工技術(shù)，如食品精準(zhǔn)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(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級、食品加工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立現(xiàn)代化制造、自動(dòng)化控制、穩(wěn)定化加工、安全化生產(chǎn)和集約節(jié)能技術(shù)，研究開發(fā)食品加工與包裝核心裝備并集成應(yīng)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

九、食品-生物基材料制備關(guān)鍵技術(shù)

碳中和和碳達(dá)峰是影響我國未來20年經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，也是經(jīng)濟(jì)增長和轉(zhuǎn)型發(fā)展的最大驅(qū)動(dòng)力。

食品源生物基材料的綠色制造，助力綠色經(jīng)濟(jì)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，有效提升食品源營養(yǎng)轉(zhuǎn)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(yǎng)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(chǔ)研究階段、食品功能組分的低碳開發(fā)技術(shù)仍然匱乏等。

通過加速合成生物學(xué)在食品領(lǐng)域的工業(yè)化應(yīng)用以及“視同天然”的食品功能組分產(chǎn)品開發(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(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 

關(guān)鍵詞：生物基、合成生物學(xué)、綠色生物制造

十、食品原料危害因子的形成、變化與控制技術(shù)

食品安全是國民幸福指數(shù)的重要體現(xiàn)。食品生產(chǎn)過程中，農(nóng)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，帶來安全問題，外源污染在食品不同加工過程中，可能會(huì)發(fā)生各種變化。

研究農(nóng)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(jī)制和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)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，開發(fā)其安全控制技術(shù)措施從而減少安全風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)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(yán)重、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品使用不是十分規(guī)范的情況下，開發(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(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、控制技術(shù)

十一、食品質(zhì)量安全預(yù)警追溯關(guān)鍵技術(shù)及智能云平臺(tái)開發(fā)

由于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)來源與獲取復(fù)雜，食品數(shù)據(jù)庫建設(shè)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，食品安全大數(shù)據(jù)具有稀疏特征，食品安全大數(shù)據(jù)存在虛假相關(guān)關(guān)系，使其食品安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值難以體現(xiàn)。

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

通過將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)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(jié)合，建立食品安全社會(huì)共治大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，建立食物中塑料微粒和環(huán)境雌激素等預(yù)警機(jī)制和追溯技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品養(yǎng)種殖（生產(chǎn)）、加工、倉儲(chǔ)、物流、渠道、銷售等食品生產(chǎn)全流程安全檢測的芯片化和信息化，適應(yīng)不同食品行業(yè)特點(diǎn)的清潔生產(chǎn)及污染防治系統(tǒng)集成技術(shù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)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(xiǎn)預(yù)警和可溯源化。

關(guān)鍵詞：食品質(zhì)量安全、預(yù)警技術(shù)、追溯技術(shù)、云平臺(tái)開發(fā)

十二、食品原料高值化與精準(zhǔn)營養(yǎng)化加工關(guān)鍵技術(shù)

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題，同時(shí)為了建立適合中國人的健康營養(yǎng)飲食模式，滿足國民對于高品質(zhì)的營養(yǎng)健康食品日益增長的需求，以精準(zhǔn)營養(yǎng)為目標(biāo)，應(yīng)用現(xiàn)代食品加工新技術(shù)實(shí)現(xiàn)食品原料資源的梯度增值利用和開發(fā)，充分融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)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(xiàn)個(gè)性化基因分析、個(gè)體營養(yǎng)代謝、腸道菌群譜庫等，獲得健康大數(shù)據(jù)庫，用以精準(zhǔn)匹配個(gè)體營養(yǎng)健康需求，系統(tǒng)開展糧油食品、果蔬食品、乳肉蛋等動(dòng)物源食品高值化和精準(zhǔn)營養(yǎng)化加工關(guān)鍵技術(shù)及特色資源高效開發(fā)利用研究，實(shí)現(xiàn)以個(gè)性化營養(yǎng)健康為導(dǎo)向的食品原料的高值化利用，提升資源高效轉(zhuǎn)化。 

關(guān)鍵詞：食品原料、高值化、精準(zhǔn)營養(yǎng)