未来我们吃什么

大美科学 2019-01-23

　　目前，全球有将近70亿人口，

　　据联合国粮食及农业组织估计，

　　到2050年，全球人口有望突破百亿大关。

　　截至2017年，

　　全球约有8亿人长期处于饥饿状态，

　　20亿人患有微量营养素缺乏症。

　　气候变化加剧了这一问题，

　　将会对粮食的种植提出更多的要求，

　　而在农业领域工作的人将会减少。

　　近几十年来，我们经历了一段异常稳定的天气，

　　最近极端天气变得更加活跃。

　　喂养世界，好难。

　　今天的技术正涌入最后一个传统产业：农业。

　　一大波技术已经冲击了信息产业。现在，另一波技术正在重塑我们的传统产业，当然，农业是最基本的传统产业之一。

　　虽然技术绝不是万灵药，但它在互联网连接的世界里为农业提供了更多的机会。技术可以创造一个更高效、更可持续、更有弹性的食品系统。

　　到2050年，世界将比现在多出30亿张嘴，而对食物的需求将增长50%。世界粮食系统迫切需要改革。多出的30亿张嘴将更多地生活在城市，远离传统的食物来源——农村农场。

　　从生物多样性/安全的角度来看，分散的小型多元文化生产不太容易被任何一个事件所消灭。而且由于城市地区人口继续增长，为了喂饱增长的人口，一些食物必须在城市地区生长。另一方面，保持食物的生产接近食用人口，也可以减少运输成本。城市农业有很大的上升空间。其中，垂直农业和复合养殖农业比较有看点。

　　1 垂直农业

　　Part one

　　大多数情况下，垂直农场完全发生在室内，所有的光、水和营养都是人工提供的。计算机监控和机器人技术的改进使许多照料这些“花园”的工作得以自动完成。LED照明也使垂直农场的运营成本更低。绿色植物是最容易生长的植物，因为它的光照和空间要求适中。由于植物的隔离生长，害虫和疾病的问题大大降低。垂直农场的初始成本很高，但较低的劳动力成本和运输成本有助于平衡这些成本。由于环境受到严格控制，所以气候变化对垂直农业的影响很小——除非停电。

　　2 复合养殖农业

　　Part two

　　复合养殖是一种混合了水产养殖（养鱼）和水培法（在营养丰富的水而不是土壤中饲养植物）的农业模式。鱼的粪便为植物提供养分，植物为鱼净化水。种植者可以得到两种产物，而不是一种。复合养殖的范围从小型家庭单位增长到大型商业运营。有时，植物生长在室内，使用生长灯，有时它们生长在室外或温室里。

　　无人驾驶的拖拉机耕种大量的农作物，在巨大的气候控制的仓库里种植粮食，这些都是正在改变的高科技创新，或者即将改变的农业。这些技术使农场变得更“聪明”和更有效率。

　　当你想到“未来的食物”时，你会想到什么？实验室培养的“肉”，各种各样的昆虫，3D打印食物和其他合成的选择。

　　展望食物的未来，会遇到许多关于食物将会发生如何变化的问题。但有一件事是清楚的：未来的晚餐看起来不太像今天的晚餐。地球上有30多万种食用植物。其中，只有15种作物提供了世界上90%的食物能量。大米、小麦和玉米（玉米）占了90%的三分之二。这其实是一种灾难性的饮食结构。如果某些疾病或昆虫消灭了其中一种作物，人们就会挨饿。而且有限的饮食导致了另一个问题——微量营养素缺乏。据粮农组织估计，世界上超过一半的卡路里来自谷类作物。这些作物通常缺乏微量营养素。

　　生物多样性的食物供应，可以解决这个问题。目前有两种截然不同的路径可以把我们引入未来独特的餐桌。高科技产业之路是最引人注目的，通过实验室、DNA地图来实现。沿着这条路线，你会遇到迄今为止未知的蛋白质，它们被组装成无动物的肉，也会看着海藻变成黄油。另外一条路径就是在已用材料的基础上，进行改进和替代。昆虫和藻类是最先进入科学家视野的替代材料。

　　1 昆虫的选择

　　Part one

　　2015年世界银行发布了《昆虫：人类未来食物？》的专题报道，称全球人口增速、土地缺乏、海洋遭过度捕捞、气候变化给全球食物体系构成了额外压力，因此，养殖供人类或动物食用的昆虫，被视为满足全球食物需求和缓解环境负担的潜在替代方案。

　　2014年5月，在荷兰举行了主题为“推动昆虫作为人类食物和动物饲料的应用，以确保粮食安全”的全球首次以昆虫为主题的国际会议——“昆虫喂饱世界（Insects to Feed the World）”。会上分析了236种可食用昆虫的营养成分，结果显示，许多昆虫的蛋白质、钙、铁、锌、脂肪等含量超过了传统肉类。以蝗虫为例，它的蛋白质含量为74.88%、脂肪含量为5.25%，其氨基酸含量比鱼类高1.8%～28.2%，通过与牛肉对比后发现，每100g牛肉（干重）铁的含量为6mg，而每100g蝗虫（干重）的铁含量则为8～20mg。又比如，金蝉蛹是被许多人逐渐接受的食用昆虫，尤其是油炸蚕蛹更被部分人视为“人间美味”，据估算得出，金蝉蛹的蛋白质含量高达58.58%~70.2%，这是牛肉的3.5倍、鸡肉的3倍、鸡蛋的6倍。

　　FAO与荷兰瓦赫宁根大学合作开展的研究显示，目前人类消费最多的昆虫分别为：甲虫（31%）、毛虫（18%）、蜜蜂、黄蜂和蚂蚁（14%）以及蚱蜢、蝗虫和蟋蟀（13%）。

　　喜欢食用昆虫的人群主要集中在非洲、亚洲和拉美地区。油炸是最常见的烹饪昆虫的方法。据体验者描述，部分昆虫被油炸过后，能令人从中品尝出干果和巧克力的味道。工业规模的昆虫养殖还没有成为现实，但一些公司最近开始在商业上生产昆虫食品，例如昆虫面粉，昆虫饼干和昆虫能量棒。

　　对于昆虫作为未来食物的备选，人类的心理障碍也许是这一替代食物遇到的最大阻力。吃蚱蜢比吃牛更恶心吗？毕竟，当我们吃牛排的时候，我们不会想到一头牛，当我们吃炸肉片的时候，我们不会看到一只鸡——这只是一种感知的问题。

　　2 藻类的替代

　　Part two

　　对大多数人来说，食用昆虫听起来可能很恶心，但昆虫却可以作为传统蛋白质来源的智能替代品。另一种低技术含量的解决健康饮食挑战的方法是藻类。藻类含有更多的钙、蛋白质、铁、维生素、矿物质、纤维和抗氧化剂，比任何已知的水果或蔬菜都要多。水生植物可以像鱼一样在池塘里养殖。藻类可能是一种理想的非动物食物来源，可以持续地向世界提供食物，同时尽量减少对环境的破坏。

　　在经过15年努力后，美国俄勒冈州大学研究人员培育出来一种培根口味的红藻。他们利用大西洋和太平洋沿岸的一种野生红藻培育出变种的掌状红皮藻。这种红藻形状类似生菜，富含维生素、矿物质和抗氧化物质，其晒开后的蛋白质含量可以达到16%。

　　“这种红皮藻非常便于养殖，给点阳光、加点海盐水就可以。”项目负责人Chris Langdon说，起初他们是想培育一种适合鲍鱼食用且快速生长的食物，但没想到竟无心插柳，得到了这种油炸过后口感与培根非常类似的藻类。目前他们已经开始大批量培育这种藻类，并积极和厨师们进行合作，希望可以尽早将这一美味搬上餐桌。

　　3 高端定制食物

　　Part three

　　30年后的今天，我们还会和家人朋友坐在一起，享受着和现在一样的风景和气味，或者我们应该期待一些完全不同的东西吗？人口过剩和资源枯竭会迫使我们在饮食中做出巨大的改变吗？纯素食主义是少数人的生活方式，还是不确定的未来的明显选择？

　　宇航员餐包

　　农业和经济的现状或许会使我们更多的人成为素食者或素食主义者。尤其是随着饲养牲畜的成本上涨，我们将少吃牛肉和更多的鱼。因此，到2050年，超市货架上或许会摆满功能性食品。除了婴儿食品区，为每个人群量身定做产品——为女性、男性和老年人优化的食物将是货架上的主力。食品科学将为每个人口群体以及每个人制定最佳的营养状况。

　　不仅如此，一旦我们得到了完整的人类基因组图谱，我们就会知道如何创造出更好地满足人类需求的食物。当父母在早上为孩子准备学校午餐时，或许会使用一个营养数据库来帮助他们弄清楚什么食物搭配是对孩子最好的，包括从摄取足够的维生素到处理消化系统的问题。食物会更贵，但它也会被定制给每个人。

　　未来的定制食品可能来自自然资源，但考虑到传统生产方法的局限性，3D打印可能成为使功能性食品更广泛使用的关键。食物看起来完全一样，但它会被印在个人规格上。我们将根据医生的要求或个人的饮食需求，定制设计的口味和颜色，以及配方。在你选择的颜色中，个性化的3D打印食物听起来很棒，但它很可能只会让世界上的一小部分人负担得起。发展中国家将会依赖某种类似于NASA的宇航员餐包——营养强化的能量棒、饼干或脱水零食——来帮助喂饱不断增长的饥饿人口。这些东西可能不是很开胃，但它们将是功能性的，可以提供最大的营养和饱腹感。