1、食品行業(yè)亟待產(chǎn)業(yè)革新

進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國的發(fā)展環(huán)境和居民的生活環(huán)境、生活狀態(tài)、物質(zhì)需求正在發(fā)生深刻的改變，面向未來也同樣面臨著人口增長、生態(tài)效應(yīng)、氣候變化、資源與環(huán)境問題、公共健康問題等前所未有的挑戰(zhàn)，特別是目前全世界正在遭遇新冠病毒疫情等重大影響。在這個(gè)發(fā)展與挑戰(zhàn)并存的背景下，我們有必要對國家重要的民生產(chǎn)業(yè)－食品產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向進(jìn)行梳理和研究。我們近期在《未來食品科學(xué)與技術(shù)》（科學(xué)技術(shù)出版社，2021）一書中，指出未來食品行業(yè)發(fā)展將催生出“安全、營養(yǎng)、方便、個(gè)性化”的產(chǎn)品新需求和“智能、節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)”的產(chǎn)業(yè)新追求。其中，基于多學(xué)科交叉的食品科技創(chuàng)新，數(shù)字化食品的產(chǎn)業(yè)誕生和發(fā)展將是未來食品產(chǎn)業(yè)滿足產(chǎn)品需求與產(chǎn)業(yè)追求的必然趨勢。

其實(shí)，我們生活的方方面面已經(jīng)在數(shù)字化革命的浪潮當(dāng)中了，包括零售、通訊、到教育、媒體、娛樂，經(jīng)濟(jì)，人類社會(huì)正在進(jìn)入以數(shù)字化為主要標(biāo)志的新階段。過去十年風(fēng)行“由外而內(nèi)”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而今則更趨向于利用呈指數(shù)級發(fā)展的技術(shù)“由內(nèi)而外”地發(fā)揮數(shù)據(jù)的潛力。食品行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)和民生保障的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，正步入以營養(yǎng)健康為標(biāo)簽的高質(zhì)量發(fā)展階段，食品消費(fèi)正由生存型消費(fèi)向健康型、享受型消費(fèi)轉(zhuǎn)變，由吃飽、吃好向保障食品安全、健康、滿足食品消費(fèi)多樣化轉(zhuǎn)變。而在數(shù)字化社會(huì)的大背景下，食品行業(yè)也正在發(fā)生著巨大變革性變化，基于此，我們提出了數(shù)字化食品的新業(yè)態(tài)概念：基于食品營養(yǎng)數(shù)字化、人體健康數(shù)字化、加工制造數(shù)字化前提下的全數(shù)字化鏈條制造出的食品，就是數(shù)字化食品，其未來在食品行業(yè)中的發(fā)展將為食品產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移/更新/革命帶來了新機(jī)遇，這既是食品行業(yè)健康發(fā)展的必要需求，也是順應(yīng)國家時(shí)代發(fā)展的需求。

通過利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)對食品原料物性、營養(yǎng)特性、人群營養(yǎng)特征等信息數(shù)據(jù)化和整合分析，繼而與食品生物合成、食品重組、增材制造、智能化加工、智慧化物流、智慧化包裝等高新技術(shù)深度融合后，可以得到具有精準(zhǔn)化創(chuàng)制典型特征的數(shù)字化食品。食品行業(yè)已經(jīng)開始逐步通過數(shù)字技術(shù)與實(shí)體食品企業(yè)的深度融合來形成上述數(shù)字化食品的產(chǎn)業(yè)模式，來滿足和促進(jìn)食品行業(yè)和企業(yè)本身的可持續(xù)發(fā)展。

2、數(shù)字化食品是食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式新業(yè)態(tài)

國家政策明確背景下，食品行業(yè)未來發(fā)展前景較為廣闊。國家已經(jīng)針對食品發(fā)展問題提出多項(xiàng)行業(yè)政策，通過改善食品供給、健全食品標(biāo)準(zhǔn)體系、提升產(chǎn)品質(zhì)量等措施來促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展并推進(jìn)健康中國建設(shè)。但食品工業(yè)的發(fā)展目前仍存在很多不足，特別是企業(yè)所提供的產(chǎn)品和服務(wù)不能有效滿足消費(fèi)者需求（如健康需求）、產(chǎn)品形式單一、產(chǎn)能與有效供給的不對稱、健康食品產(chǎn)業(yè)與食品安全問題頻發(fā)等。食品制造產(chǎn)業(yè)長期以來的以數(shù)量擴(kuò)張為主的粗放型發(fā)展方式仍然未得到全面改變，隨著市場需求的轉(zhuǎn)變和國際競爭日趨激烈，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化調(diào)整。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，促進(jìn)食品制造業(yè)發(fā)展方式改變的任務(wù)依然不可懈怠。而數(shù)字化食品的產(chǎn)業(yè)模式被認(rèn)為是解決食品行業(yè)痛點(diǎn)和未來食品發(fā)展的新業(yè)態(tài)，即伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，食品加工行業(yè)以人體營養(yǎng)健康需求、食品原料物性等數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈條來實(shí)現(xiàn)食用資源與產(chǎn)品的最好配置，這類食品的新業(yè)態(tài)具有精準(zhǔn)或定制化制造和供給的典型特征。

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對食品特征開始有額外的滋味、口感、營養(yǎng)特性、安全特性的需求，甚至對原料產(chǎn)地也開始有需求限定。正因?yàn)槿绱?，從加工－生產(chǎn)－運(yùn)輸過程中，都必須考慮食品的化學(xué)、物理或生物特性；同時(shí)食品創(chuàng)制過程中也需要考慮到消費(fèi)者營養(yǎng)狀況背后的健康需求，這些足以使食品行業(yè)在產(chǎn)品決策方式發(fā)生根本性的改變。這些決策方式包括對大數(shù)據(jù)的集成數(shù)據(jù)分析和管理系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和決策管理，來產(chǎn)生特定需求的數(shù)字化食品。

3、數(shù)字化食品產(chǎn)業(yè)模式的精準(zhǔn)化創(chuàng)制特征

數(shù)字化食品的核心在于食品原材料、加工生產(chǎn)、物流、銷售原料、終端消費(fèi)（特征與需求）等全方位收集與整合的海量大數(shù)據(jù)的收集與處理，分別在食品營養(yǎng)數(shù)字化、人體健康數(shù)字化、加工制造數(shù)字化鏈條中產(chǎn)生。在數(shù)字化食品產(chǎn)業(yè)模式中，我們可以通過建立人體營養(yǎng)需求與復(fù)雜食品體系中原料組分、結(jié)構(gòu)、品質(zhì)與加工工藝參量之間相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)分析體系，以個(gè)性化需求、符合健康和安全需求為主要目標(biāo)，基于食品營養(yǎng)數(shù)字化、人體健康數(shù)字化、加工制造數(shù)字化前提下的全數(shù)字化鏈條的數(shù)據(jù)處理/分析/決策，將加工過程的熱量、動(dòng)量、能量平衡等參數(shù)與食品感官、質(zhì)構(gòu)和理化特性相互連通，實(shí)現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)鏈的全元素的連接與整合，來達(dá)到數(shù)字化食品的設(shè)計(jì)與制造。

例如，植物基產(chǎn)品是當(dāng)前更符合新一代消費(fèi)者對健康飲食追求的產(chǎn)品形式。包括植物基肉制品和乳制品的產(chǎn)品正在快速發(fā)展。植物基肉制品正是通過利用生物質(zhì)構(gòu)重組技術(shù)，針對產(chǎn)品形式（適合中國消費(fèi)習(xí)慣的產(chǎn)品形式）、色香味形（風(fēng)味物質(zhì)分析、感官特征）、營養(yǎng)功能（多種營養(yǎng)組分）的大數(shù)據(jù)分析與整合，擬合仿真并進(jìn)行多組分重組形成的產(chǎn)品。比如利用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對植物蛋白原料特性、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的使用參數(shù)、產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性、乳化性、凝膠特性、保水性、流變學(xué)特性、切片性、出品率的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，系統(tǒng)性地篩選不同的成分或配方，根據(jù)個(gè)人需求的不同得以快速進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這種新型植物肉的生產(chǎn)模式將改變食品的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，也重塑未來食品供給和加工制造模式。另一種角度講，數(shù)字化食品的精準(zhǔn)化特征也完全可以有效推進(jìn)食品的健康化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)更安全、更營養(yǎng)、更健康和可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品獲取方式，也更方便了國家監(jiān)管體系和國民對于食品安全的監(jiān)管。因此，數(shù)字化食品的產(chǎn)業(yè)模式將是轉(zhuǎn)變我國食品行業(yè)發(fā)展方式、推動(dòng)食品行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和保障人民健康的發(fā)展新業(yè)態(tài)。其中，食品組學(xué)與新一代信息技術(shù)的集成通過研究和分析食品制造全過程的質(zhì)量、安全、營養(yǎng)數(shù)據(jù)，如食品物性數(shù)據(jù)、人體營養(yǎng)體征數(shù)據(jù)等，可為數(shù)字化食品的創(chuàng)制奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

在數(shù)字化食品的加工制造過程中，人工智能等信息化技術(shù)的使用還使得數(shù)字化食品的工業(yè)生產(chǎn)中例行或管理任務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，通過實(shí)時(shí)對生產(chǎn)線各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)設(shè)備運(yùn)行中的設(shè)備參數(shù)、工藝、中間產(chǎn)品特征數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)多維度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化、質(zhì)量管控、設(shè)備管理與維護(hù)等功能。某飲料生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)線上安裝不同的傳感器，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品調(diào)配、吹瓶、灌裝到包裝、碼垛等環(huán)節(jié)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)品參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。此外，我們也可以基于食品合成生物學(xué)、食品重組科學(xué)、增材制造、智能化加工包裝技術(shù)與信心技術(shù)的深度融合，根據(jù)產(chǎn)品的定制化需求，基于上述對生產(chǎn)過程、供應(yīng)鏈和產(chǎn)品運(yùn)行、用戶使用過程中的海量數(shù)據(jù)分析，通過虛擬產(chǎn)線模型分析，根據(jù)訂單情況快速進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、調(diào)動(dòng)物料供應(yīng)、安排產(chǎn)線生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)食品的定制化制造。3D/4D打印技術(shù)就是數(shù)字化食品的加工制造技術(shù)中非常典型的一個(gè)技術(shù)案例，根據(jù)配方和營養(yǎng)成分的不同，能夠在成分、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和口味上產(chǎn)生更為精準(zhǔn)定制化的食品，具有節(jié)約原料成本、產(chǎn)品造型豐富和個(gè)性化營養(yǎng)定制、極易滿足人體健康需求等優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)在未來數(shù)字化食品的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢中可以發(fā)揮更大的作用。

4、數(shù)字化食品生產(chǎn)模式的未來發(fā)展前景

數(shù)字化食品是以來源于食物本身的營養(yǎng)特性、人體健康特征（消費(fèi)者身體生理特征、健康需求、愛好與個(gè)性需求）、食品加工制造中的特征變化等全方位收集與整合的大數(shù)據(jù)為核心的，所以數(shù)字化食品的產(chǎn)品設(shè)計(jì)極其依賴于大數(shù)據(jù)和人工智能的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。這些數(shù)據(jù)也是我們身處數(shù)字化時(shí)代的新型戰(zhàn)略資源。利用這些資源，我們可以徹底改變食品系統(tǒng)的資源利用模式。甚至隨著未來技術(shù)的發(fā)展，我們可以預(yù)想的到是，基于數(shù)字化系統(tǒng)與智能化制造線的實(shí)現(xiàn)，將來的某一天僅僅需要消費(fèi)者通過指尖和屏幕的交互即可達(dá)到產(chǎn)品個(gè)性化需求的完美滿足。

因此，數(shù)字化食品的發(fā)展模式有利于打造企業(yè)競爭力，也可以解決傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，從而降本增效。當(dāng)然，我們更為關(guān)注的是數(shù)字化食品能夠帶來食品行業(yè)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展和國民膳食營養(yǎng)與安全領(lǐng)域的正向發(fā)展，來真正的實(shí)現(xiàn)“健康中國”。作為食品產(chǎn)業(yè)主體、消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)監(jiān)管通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型來相互融合的新產(chǎn)業(yè)新模式新業(yè)態(tài)，數(shù)字化食品的發(fā)展將對食品行業(yè)的所有部門的發(fā)展升級產(chǎn)生越來越大的影響，也將重新塑造食品行業(yè)的核心競爭力，是未來食品發(fā)展的重要工業(yè)制造模式。