一、開發新的食品、添加劑和酶制劑
未來食品生物技術有助于實現食品的多樣化,如生產特定的營養保健食品,開發功能食品和特殊用途食品如醫學食品、軍事食品等,此外,還可生產品種多樣的食品添加劑和生產食品工業用酶制劑。
(一)功能性食品
我國功能食品產業具有西方國家無可比擬的資源優勢和經驗累積。盡管世界衛生組織正式確定的藥用植物達2萬種,然而只有200多種進行過較為詳盡的研究,而我國中草藥種類已超過6000種,加之中醫藥學理論指導,這為有中國特色的保健食品開發提供了無可比擬的資源優勢。中國的功能性食品經歷了30多年的發展,已經形成了自身完整的產業鏈和具有行業特色的運營模式。20世紀80年代,保健食品年產值只有十幾億元,而2013年保健食品與營養品產值已經超過3000億元。
利用日益成熟的轉基因技術、克隆技術、正在加速發展的基因組學技術和蛋白質組學技術、生物信息技術、生物芯片技術、干細胞組織工程等關鍵技術,開發食物新資源、改造傳統食品產業,使食品往健康、功能化方向發展,提高國民健康水平。同時需注重基于大數據分析的保健功能產品的研發,移動互聯技術的普及為大健康工程的實現提供了可能。在大數據時代,健康食品的研發工作不再是簡單的配方調配,而是以數據分析為基礎,連接用戶健康需求、科學支撐、產品設計與用戶反饋的方式。例如,軟件公司開發的疾病預測工具,可以提供熱點地圖式的發病分布圖,人們可清楚地看到國內糖尿病高發地區,進而可結合這些地區人們的飲食習慣,開發低GI(血糖生成指數)食品和輔助降血糖食品。互聯網技術和生物傳感器的突破給健康大數據的收集提供了便捷,而這些數據能夠產生價值的關鍵是整合和分析。目前,大數據的利用在健康食品研發領域的利用較少,而這也正是未來食品生物技術在功能食品創新生產的關鍵點。
健康食品從過去簡單營養素的添加或強化,發展到對功能性的研究追求,這其中融合了食品科學、生命科學、工程學等多個學科。未來健康食品產業的發展更是以食品生物技術發展為前提,這不僅能促進健康食品產業升級,而且能促進普通食品的健康化,將對整個食品行業的升級起到至關重要的作用。
(二)轉基因食品
人類利用轉基因技術不僅能夠生產出口味更佳的食品,而且能夠抗病蟲害、抵御旱澇災害、便于儲運,大大降低成本,產量的提高尤其適合人口眾多的發展中國家。因此,轉基因食品帶來的巨大社會經濟效益顯而易見。目前,經基因工程或其他生物技術改造或正在改造的物種,除水稻、小麥、玉米、油菜、大豆、番茄等大宗農產品以及奶牛、羊等畜產品之外,還包括人參、西洋參、甘草、黃連等藥用植物和一些瀕危物種上。特別是體細胞無性繁殖技術的成熟和發展,將在數量上以指數增加的方式為食品工業提供大量的原料。
未來食品生物技術不僅有助于實現食品的多樣化,而且有助于生產特定的營養保健食品,達到治病健身的功效。在協調與環境糧食生產方式方面,生物技術將使農作物更好地適應于特定的環境,從而降低化學農藥的使用量。
(三)食品添加劑
目前,國際上對食品添加劑的品質要求是:使食品更加天然、新鮮;追求食品的低脂肪、低膽固醇、低熱量;增強食品儲藏過程中品質的穩定性;不用或少用化學合成的添加劑。因此,今后要從兩方面加大開發的力度:一是用生物技術生產的產品代替化學合成的食品添加劑,迫切需要開發的有天然調味劑、天然抗氧化劑、天然防腐劑、天然抗菌劑、天然色素、天然香料等;二是要大力開發功能性食品添加劑,如具有免疫調節、延緩衰老、抗疲勞、調整腸胃功能的食品添加劑。目前天然綠色食品添加劑由于價格昂貴以及在大批量生產中還存在諸多問題,投入商業生產的僅有一部分。隨著社會的發展,天然添加劑一定會越來越多地被應用于食品生產中。
(四)酶制劑
酶制劑的生產與應用是食品領域生物技術的一個重要方面。目前發現的酶約3000種,但得以應用的只有200余種,工業化生產的僅20種左右。因此,酶制劑(尤其是微生物酶)的開發蘊藏著巨大的發展潛力。我國酶制劑產量已不少,精制或高活性的品種少且單調,應用面受到很大限制,在提高現有酶種的質量、增加新品種方面亟待加強研究。利用特定位點誘發突變、原生質體融合和重組DNA技術進行食品加工用重要酶制劑篩選和改造,生物大分子的酶法改性修飾技術、酶的固定化技術、多酶協同技術、酶反應器設計與優化、酶反應分離耦合技術等研究,進一步推進食品產業進步。