全球人口激增、氣候危機(jī)加劇與經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇放緩等多重壓力給傳統(tǒng)食品生產(chǎn)系統(tǒng)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在公眾日益關(guān)注食物生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)地球環(huán)境影響的大背景下，新資源和新技術(shù)等新生產(chǎn)系統(tǒng)的探索與應(yīng)用是保障未來食品安全與健康供給，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。全球范圍內(nèi)，生物制造與人工智能（AI）等技術(shù)正驅(qū)動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)邁向革命性變革。

　　生物制造未來將達(dá)到全球制造業(yè)產(chǎn)出的1/3以上，創(chuàng)造近30萬億美元的價(jià)值，推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)成為繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)之后的第四次產(chǎn)業(yè)浪潮。人工智能正引領(lǐng)生產(chǎn)全流程的范式重構(gòu)，推動(dòng)效率與創(chuàng)新的雙重躍升，其在應(yīng)用深度和廣度的不斷拓展，深刻影響人類的思維方式和生產(chǎn)模式。二者與食品產(chǎn)業(yè)的深度融合也將重塑全球食品供應(yīng)格局。

　　

　　中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)與國(guó)際食品科技聯(lián)盟（IUFoST）共同啟動(dòng)熱點(diǎn)的研究工作，經(jīng)國(guó)內(nèi)外權(quán)威專家多次研討，形成“聚焦生物制造 擁抱人工智能——全球食品產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展熱點(diǎn)”。熱點(diǎn)的發(fā)布，明確了生物制造和人工智能在未來食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中核心應(yīng)用方向，加速了二者與食品產(chǎn)業(yè)的深度融合，也將為解決食品產(chǎn)業(yè)面臨的全球性挑戰(zhàn)貢獻(xiàn)科技力量。

　　

　　聚焦生物制造 擁抱人工智能——全球食品產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展熱點(diǎn)

　　

　　開展替代蛋白、油脂、碳水化合物等大宗食品原料和母乳低聚糖、乳鐵蛋白等高附加值食品配料的生物制造技術(shù)研發(fā)，突破非糧生物質(zhì)高效生物轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)、數(shù)字細(xì)胞建模與蛋白人工設(shè)計(jì)、細(xì)胞工廠創(chuàng)制與精準(zhǔn)發(fā)酵等顛覆性技術(shù)。建立涵蓋原料營(yíng)養(yǎng)等效性評(píng)價(jià)、規(guī)?；a(chǎn)成本控制及碳足跡核算的全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。推動(dòng)生物制造原料從高附加值產(chǎn)品向大宗產(chǎn)品延伸，構(gòu)建“生物合成-應(yīng)用轉(zhuǎn)化”的一體化產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。

　　

　　熱點(diǎn)二：加速傳統(tǒng)發(fā)酵食品行業(yè)升級(jí)——實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化、智能化、綠色化革新

　　

　　針對(duì)谷物類、豆類、蔬菜類、乳制品、肉類、水產(chǎn)類、酒類、調(diào)味品、茶類等傳統(tǒng)發(fā)酵食品，加速人工智能（AI）與食品生物制造的深度融合，加速開發(fā)數(shù)字化智能發(fā)酵系統(tǒng)，研發(fā)將傳統(tǒng)的人工發(fā)酵經(jīng)驗(yàn)與人工智能算法相結(jié)合的智能模型，實(shí)現(xiàn)非人工柔性化生產(chǎn)。在副產(chǎn)物閉環(huán)利用、低碳能源替代基礎(chǔ)上，推動(dòng)合成生態(tài)技術(shù)和精準(zhǔn)發(fā)酵的廣泛應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)綠色智能化改造，建立基于AI的能耗優(yōu)化與排放控制模型，構(gòu)建“生產(chǎn)-加工-流通”全環(huán)節(jié)低碳技術(shù)體系，達(dá)到綠色生產(chǎn)目標(biāo)。

　　

　　熱點(diǎn)三：突破食品生物制造關(guān)鍵共性技術(shù)——驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

　　

　　突破食品生物制造底層技術(shù)瓶頸，重點(diǎn)開發(fā)適配大宗食品原料、食品配料、活性成分、功能因子等生產(chǎn)的基因定向改造技術(shù)，優(yōu)化AI驅(qū)動(dòng)的代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)建模，建立融合“單細(xì)胞測(cè)序篩選”與“數(shù)字孿生模擬”的食品成分合成底盤細(xì)胞超高通量篩選平臺(tái)，加快構(gòu)建“基因元件-代謝路徑-細(xì)胞工廠”三位一體的食品生物制造技術(shù)體系，形成“從底盤細(xì)胞工程到規(guī)模化生產(chǎn)”的全鏈條技術(shù)創(chuàng)新。

　　

　　熱點(diǎn)四：推動(dòng)AI智控柔性生產(chǎn)——實(shí)現(xiàn)多元化、高效化生產(chǎn)

　　

　　針對(duì)食品加工體系復(fù)雜、生產(chǎn)線自適應(yīng)能力不足等痛點(diǎn)，著力推進(jìn)AI智控柔性生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)食品數(shù)字化設(shè)計(jì)，構(gòu)建加工體系動(dòng)態(tài)仿真模型，精準(zhǔn)模擬原料特性與工藝參數(shù)的耦合關(guān)系，深度融合多模態(tài)傳感數(shù)據(jù)，破解傳統(tǒng)生產(chǎn)的剛性瓶頸。借助AI自主決策能力，食品柔性制造系統(tǒng)能自主適應(yīng)物料、環(huán)境變化，優(yōu)化設(shè)備參數(shù)實(shí)現(xiàn)多元化共線生產(chǎn)的快速調(diào)整與切換。整合用戶數(shù)據(jù)，運(yùn)用基于深度學(xué)習(xí)的模式識(shí)別技術(shù)解析食材形態(tài)，打破傳統(tǒng)規(guī)?；圃斓膯我痪窒蓿瑥膹?fù)雜體系模擬到全流程自適應(yīng)，全方位驅(qū)動(dòng)食品生產(chǎn)走向多元化、個(gè)性化和智能化。

　　

　　熱點(diǎn)五：打造零接觸的未來工廠——開啟食品生產(chǎn)全流程智能閉環(huán)新篇章

　　

　　鑒于食品加工的獨(dú)特生物特性與特定工藝要求，通過集成多模態(tài)感知設(shè)備和具身智能技術(shù)，構(gòu)建“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)控制系統(tǒng)。借助多設(shè)備協(xié)同作業(yè)算法模型，實(shí)現(xiàn)食品加工全流程的自主決策與自主執(zhí)行，形成“機(jī)器人+傳感器+AI算法”智能裝備生態(tài)，有力推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)邁向全流程無接觸。不僅大幅提升食品生產(chǎn)效率，還顯著增強(qiáng)工藝穩(wěn)定性和食品安全保障能力，為食品工業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供核心裝備支撐，加速食品行業(yè)智能化發(fā)展進(jìn)程。

　　

　　熱點(diǎn)六：搭建食品風(fēng)味AI設(shè)計(jì)平臺(tái)——解鎖未來食品風(fēng)味個(gè)性化定制密碼

　　針對(duì)食品產(chǎn)業(yè)的風(fēng)味研發(fā)痛點(diǎn)，AI正以“智能感官+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”構(gòu)建全新研發(fā)范式，通過腦電波情緒監(jiān)測(cè)、面部表情識(shí)別、電子舌/鼻傳感器等多模態(tài)感官采集技術(shù)集成微觀感信號(hào)，與上萬種風(fēng)味物質(zhì)數(shù)據(jù)庫形成映射矩陣，搭建基于人工智能的食品風(fēng)味智能設(shè)計(jì)平臺(tái)。利用該平臺(tái)深入解析食品復(fù)雜體系中的風(fēng)味形成機(jī)制，借助生成式AI算法開發(fā)風(fēng)味分子設(shè)計(jì)模型，結(jié)合深度遷移學(xué)習(xí)揭示風(fēng)味物質(zhì)形成規(guī)律。通過構(gòu)建消費(fèi)者味覺偏好圖譜，能夠快速、精準(zhǔn)地開發(fā)新型風(fēng)味食品，滿足消費(fèi)者對(duì)食品風(fēng)味的個(gè)性化需求。

　　

　　熱點(diǎn)七：建立AI營(yíng)養(yǎng)健康大模型——實(shí)現(xiàn)“營(yíng)養(yǎng)有數(shù)、健康有據(jù)”

　　

　　整合國(guó)民營(yíng)養(yǎng)健康調(diào)查數(shù)據(jù)、臨床營(yíng)養(yǎng)指南、食品成分等數(shù)據(jù)庫，基于知識(shí)圖譜技術(shù)系統(tǒng)梳理食物營(yíng)養(yǎng)成分、人體代謝特征與健康目標(biāo)的復(fù)雜關(guān)系，在此基礎(chǔ)上搭建全生命周期個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)健康大模型。通過采集不同生命階段人群基因數(shù)據(jù)、生理指標(biāo)、飲食習(xí)慣等參數(shù)，生成動(dòng)態(tài)化、可視化的數(shù)字人交互引擎，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)健康食品的AI靶向設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)創(chuàng)制，建立從健康評(píng)估到個(gè)性化、智能化膳食方案設(shè)計(jì)的完整流程，為全生命周期人群提供科學(xué)、精準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)健康指導(dǎo)。

　　

　　熱點(diǎn)八：構(gòu)建自養(yǎng)型生物制造系統(tǒng)——重塑用陽光造食糧的新模式

　　

　　利用微藻等光合細(xì)胞工廠與光催化-酶耦聯(lián)體系等人工自養(yǎng)系統(tǒng)，突破異養(yǎng)微生物依賴有機(jī)底物的局限性，構(gòu)建基于CO2-H2O-光能的生物制造平臺(tái)。重點(diǎn)攻克自養(yǎng)底盤細(xì)胞構(gòu)建、光能驅(qū)動(dòng)代謝網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、細(xì)胞工廠高效穩(wěn)定表達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)食品功效成分、食品配料和大宗食品原料的低碳制備，踐行“向微生物要蛋白、用陽光造食糧”的綠色制造理念。

　　

　　熱點(diǎn)九：優(yōu)化生物制造食品質(zhì)量安全管理體系——實(shí)現(xiàn)“從源頭到餐桌”的全程守護(hù)

　　研發(fā)底盤細(xì)胞基因組穩(wěn)定性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立覆蓋序列完整性、表達(dá)穩(wěn)定性、遺傳漂變風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的多維度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和預(yù)警機(jī)制；針對(duì)生產(chǎn)過程與質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，構(gòu)建融合風(fēng)險(xiǎn)因子動(dòng)態(tài)識(shí)別與AI風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的一體化智能決策平臺(tái)，基于實(shí)時(shí)采集代謝產(chǎn)物等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)菌遺傳穩(wěn)定性等風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判與自動(dòng)化控制；建立終產(chǎn)品涵蓋毒性、致敏性及內(nèi)外源風(fēng)險(xiǎn)因子的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，保障產(chǎn)品質(zhì)量安全，構(gòu)建覆蓋“基因組件設(shè)計(jì)-生產(chǎn)過程控制-終端產(chǎn)品安全評(píng)估”的技術(shù)規(guī)范，同步建立和完善“原料準(zhǔn)入嚴(yán)管控-過程控制數(shù)字化-標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)協(xié)同化”的生物制造食品質(zhì)量安全管理體系。

　　

　　熱點(diǎn)十：集成食品全鏈智慧安全防控系統(tǒng)——重塑傳統(tǒng)安全管理范式

　　

　　圍繞食品全產(chǎn)業(yè)鏈安全問題，數(shù)智化防控體系正在重塑傳統(tǒng)監(jiān)管范式，實(shí)現(xiàn)從原料檢測(cè)到終端風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一站式智能防控。通過搭建跨品類食品全鏈條智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，整合原料產(chǎn)地環(huán)境數(shù)據(jù)、加工過程參數(shù)及流通儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境信息，構(gòu)建食品全鏈的風(fēng)險(xiǎn)映射圖譜，實(shí)現(xiàn)原料篩選、加工殺菌、終端銷售等任意環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)因子異常波動(dòng)的實(shí)時(shí)可視化。原料端結(jié)合產(chǎn)業(yè)監(jiān)測(cè)與云端檢索數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)污染物的精準(zhǔn)識(shí)別。加工端采用代謝組學(xué)與深度學(xué)習(xí)算法，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。流通端通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)融合產(chǎn)線傳感數(shù)據(jù)，響應(yīng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)并鎖定污染路徑，推動(dòng)食品行業(yè)實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)到智數(shù)驅(qū)動(dòng)的安全管控升級(jí)。