聚焦生物制造，擁抱人工智能：透視食品產業未來發展十大熱點和四大趨勢

《國務院關于深入實施“人工智能 +”行動的意見》明確提出，加強人工智能與生物制造等領域技術協同創新，以新的科研成果支撐場景應用落地，以新的應用需求牽引科技創新突破。

 

生物制造、人工智能，這兩大熱門領域的融合創新發展再次引起各方的高度關注。那么，人工智能與生物制造如何才能更好地“相加”“相融”？業界專家指出，應該聚焦食品產業未來發展的十大熱點，把握四大趨勢。

 

聚焦十大熱點

 

中國食品科學技術學會、國際食品科技聯盟共同發布“聚焦生物制造 擁抱人工智能——全球食品產業未來發展熱點”。抓住這十大熱點，有利于食品產業更好地把握生物制造和人工智能融合創新發展的寶貴機遇。

 

熱點一

推進大宗食品原料與高附加值配料生物制造——全方位、多途徑開發食物資源

 

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研發，突破非糧生物質高效生物轉化與利用技術、數字細胞建模與蛋白人工設計、細胞工廠創制與精準發酵等顛覆性技術。建立涵蓋原料營養等效性評價、規模化生產成本控制及碳足跡核算的全產業鏈標準體系。推動生物制造原料從高附加值產品向大宗產品延伸，構建“生物合成—應用轉化”的一體化產業技術體系。

 

熱點二

加速傳統發酵食品行業升級——實現傳統經驗數字化、智能化、綠色化革新

 

針對谷物類、豆類、蔬菜類、乳制品、肉類、水產類、酒類、調味品、茶類等傳統發酵食品，加速人工智能（AI）與食品生物制造的深度融合，加速開發數字化智能發酵系統，研發將傳統的人工發酵經驗與人工智能算法相結合的智能模型，實現非人工柔性化生產。在副產物閉環利用、低碳能源替代基礎上，推動合成生態技術和精準發酵的廣泛應用，驅動傳統發酵產業綠色智能化改造，建立基于AI的能耗優化與排放控制模型，構建“生產—加工—流通”全環節低碳技術體系，達到綠色生產目標。

 

熱點三

突破食品生物制造關鍵共性技術——驅動產業提質增效

 

突破食品生物制造底層技術瓶頸，重點開發適配大宗食品原料、食品配料、活性成分、功能因子等生產的基因定向改造技術，優化AI驅動的代謝網絡動態建模，建立融合“單細胞測序篩選”與“數字孿生模擬”的食品成分合成底盤細胞超高通量篩選平臺，加快構建“基因元件—代謝路徑—細胞工廠”三位一體的食品生物制造技術體系，形成“從底盤細胞工程到規模化生產”的全鏈條技術創新。

 

熱點四

推動AI智控柔性生產——實現多元化、高效化生產

 

針對食品加工體系復雜、生產線自適應能力不足等痛點，著力推進AI智控柔性生產，實現食品數字化設計，構建加工體系動態仿真模型，精準模擬原料特性與工藝參數的耦合關系，深度融合多模態傳感數據，破解傳統生產的剛性瓶頸。借助AI自主決策能力，食品柔性制造系統能自主適應物料、環境變化，優化設備參數實現多元化共線生產的快速調整與切換。整合用戶數據，運用基于深度學習的模式識別技術解析食材形態，打破傳統規模化制造的單一局限，從復雜體系模擬到全流程自適應，全方位驅動食品生產走向多元化、個性化和智能化。

 

熱點五

打造零接觸的未來工廠——開啟食品生產全流程智能閉環新篇章

 

鑒于食品加工的獨特生物特性與特定工藝要求，通過集成多模態感知設備和具身智能技術，構建“感知—決策—執行”閉環控制系統。借助多設備協同作業算法模型，實現食品加工全流程的自主決策與自主執行，形成“機器人+傳感器+AI算法”智能裝備生態，有力推動食品產業邁向全流程無接觸。不僅大幅提升食品生產效率，還顯著增強工藝穩定性和食品安全保障能力，為食品工業的智能化轉型提供核心裝備支撐，加速食品行業智能化發展進程。

 

熱點六

搭建食品風味AI設計平臺——解鎖未來食品風味個性化定制密碼

 

針對食品產業的風味研發痛點，AI正以“智能感官+數據驅動”構建全新研發范式，通過腦電波情緒監測、面部表情識別、電子舌/鼻傳感器等多模態感官采集技術集成微觀感信號，與上萬種風味物質數據庫形成映射矩陣，搭建基于人工智能的食品風味智能設計平臺。利用該平臺深入解析食品復雜體系中的風味形成機制，借助生成式AI算法開發風味分子設計模型，結合深度遷移學習揭示風味物質形成規律。通過構建消費者味覺偏好圖譜，能夠快速、精準地開發新型風味食品，滿足消費者對食品風味的個性化需求。

 

熱點七

建立AI營養健康大模型——實現“營養有數、健康有據”

 

整合國民營養健康調查數據、臨床營養指南、食品成分等數據庫，基于知識圖譜技術系統梳理食物營養成分、人體代謝特征與健康目標的復雜關系，在此基礎上搭建全生命周期個性化營養健康大模型。通過采集不同生命階段人群基因數據、生理指標、飲食習慣等參數，生成動態化、可視化的數字人交互引擎，實現營養健康食品的AI靶向設計與精準創制，建立從健康評估到個性化、智能化膳食方案設計的完整流程，為全生命周期人群提供科學、精準的營養健康指導。

 

熱點八

構建自養型生物制造系統——重塑用陽光造食糧的新模式

 

利用微藻等光合細胞工廠與光催化—酶偶聯體系等人工自養系統，突破異養微生物依賴有機底物的局限性，構建基于CO2-H2O-光能的生物制造平臺。重點攻克自養底盤細胞構建、光能驅動代謝網絡優化、細胞工廠高效穩定表達等關鍵技術，實現食品功效成分、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。

 

熱點九

優化生物制造食品質量安全管理體系——實現“從源頭到餐桌”的全程守護

 

研發底盤細胞基因組穩定性實時監測系統，建立覆蓋序列完整性、表達穩定性、遺傳漂變風險預測的多維度風險評估方法和預警機制；針對生產過程與質量控制環節，構建融合風險因子動態識別與AI風險預測的一體化智能決策平臺，基于實時采集代謝產物等關鍵數據，實現生產菌遺傳穩定性等風險預判與自動化控制；建立終產品涵蓋毒性、致敏性及內外源風險因子的系統風險評估體系，保障產品質量安全，構建覆蓋“基因組件設計—生產過程控制—終端產品安全評估”的技術規范，同步建立和完善“原料準入嚴管控—過程控制數字化—標準法規協同化”的生物制造食品質量安全管理體系。

 

熱點十

集成食品全鏈智慧安全防控系統——重塑傳統安全管理范式

 

圍繞食品全產業鏈安全問題，數智化防控體系正在重塑傳統監管范式，實現從原料檢測到終端風險評估的一站式智能防控。通過搭建跨品類食品全鏈條智能監測網絡，整合原料產地環境數據、加工過程參數及流通儲運環境信息，構建食品全鏈條的風險映射圖譜，實現原料篩選、加工殺菌、終端銷售等任意環節風險因子異常波動的實時可視化。原料端結合產業監測與云端檢索數據，實現污染物的精準識別。加工端采用代謝組學與深度學習算法，動態預測污染風險等級。流通端通過數字孿生技術實時融合產線傳感數據，響應實時風險并鎖定污染路徑，推動食品行業實現從經驗驅動到智數驅動的安全管控升級。

 

把握四大趨勢

 

綜觀全球，人口紅利漸失、氣候危機加劇、經濟復蘇緩慢等多重壓力給傳統食品生產系統帶來嚴峻挑戰；與此同時，生物制造、人工智能等前沿技術集中涌現，促進了食品產業從傳統方式向新質生產力的跨越式發展。在此背景下，中國工程院院士、中國食品科學技術學會理事長孫寶國認為，以下四方面發展趨勢將對食品產業的未來發展產生關鍵影響。

 

一是前沿技術為食品產業帶來前所未有的新變革。人工智能和生物制造等前沿技術與食品產業深度融合，將實現傳統食品產業技術體系的顛覆性突破，打通全鏈條智能化重構通路，重塑食品產業柔性制造與精準智控的新范式。

 

二是交叉融合催生食品產業新業態。食品科學與臨床營養等跨學科的技術交叉，生物制造在新質蛋白資源挖掘中的創新應用，食藥物質在拓展食品健康效益中的多維探索，新型功能配料研發體系的持續升級等，將構建食品原料供給新方式、催生食品產業新業態。

 

三是科技賦能風險防控，構建全球食品安全新格局。食品安全無國界，面對新污染物風險、食品欺詐摻假等全球性問題，亟須全球協同治理。基于科學證據的風險評估新方法和新技術、食品真實性檢測技術、科學合理的管理措施等，將以科技為支撐，提升全球食品安全風險防控能力。

 

四是及時發聲助力科學普及與科技創新“兩翼齊飛”。面對超加工食品（UPF）等新概念可能對全球食品產業發展和消費者健康需求產生重要影響的問題，從循證科學的角度，聚集中外科學家集中發聲，傳遞科學的聲音，成為推動食品工業健康發展的關鍵舉措。