Мировая индустрия питания сталкивается со значительными проблемами, которые обусловлены ростом населения, изменением климата, геополитическими конфликтами, кризисами и меняющимися потребительскими предпочтениями. Для решения всех этих проблем необходима оптимизация производства продуктов питания, внедрение устойчивых методов производства, а также обеспечение пищевой безопасности, общественного признания и применения инноваций. Достижение устойчивого, полноценного и экологически чистого производства продуктов питания в будущем предполагает комплексные изменения в различных аспектах цепочки поставок продуктов питания.
Последние прогнозы, представленные Организацией Объединенных Наций, свидетельствуют о возможном увеличении численности населения Земли до примерно 8,5 миллиарда человек к 2030 году и 9,7 миллиарда к 2050 году. Прогнозируется, что в 2080-х годах население достигнет максимального значения в 10,4 миллиарда человек. В последующие двадцать лет это число останется стабильным. Такой стремительный рост мирового спроса на продукты питания сопровождается урбанизацией с соответствующим увеличением воздействия на окружающую среду и расширением сельского хозяйства, что требует устойчивости общемировых продовольственных систем. Таким образом, крайне важным станет оптимизация производства за счет повышения урожайности на малопродуктивных землях; повышения урожайности сельскохозяйственных культур; поощрения изменений в рационе питания; сведения к минимуму потерь продуктов питания при одновременном смягчении воздействия на окружающую среду.
Рисунок 1. Инновации в производстве и употреблении продуктов питания.
* Источник: Галанакис, К.М. Будущее продуктов питания. Продукты 2024, 13, 506. https://doi.org/10.3390/foods13040506
Устаревшая стратегия простого увеличения объемов уже не сработает. Больше внимания нужно уделять устойчивому развитию. Достижение устойчивости будет комплексным процессом, который требует изменений в образе потребления пищи, включая уменьшение зависимости между доходами и потреблением продуктов животноводства, обновление существующих моделей сельского хозяйства, инвестиции в климатически устойчивые сельскохозяйственные системы, а также активную политику структурного развития сельского хозяйства и регулирования торговли продовольствием.
Для обеспечения полноценного питания для 10-миллиардного населения планеты производство продуктов питания должно увеличиться как минимум на 70%.
Рассмотрим самые инновационные методы устойчивого развития и его особенности.
Устойчивая продовольственная цепочка
Некоторые методы, такие как упрощенная обработка почвы, органическое земледелие и капельное орошение, уже весьма успешно внедряются, однако биоудобрения, севообороты, взаимозаменяемость культур и агролесомелиорация менее распространены. Все эти методы дают многочисленные преимущества и требуют более усиленного контроля для создания устойчивых продовольственных цепочек. Стоит отметить, что именно диверсифицированные севообороты улучшают защиту от вредителей и болезней, повышают плодородие почвы, смягчают отрицательные воздействия климатических изменений, биотических параметров (формы воздействия организмов друг на друга, как внутри вида, так и между различными видами), а также с помощью данного метода повышается производство экологично чистой продукции.
Органическое земледелие, в свою очередь, способствует улучшению общего состояния почвы, повышению доступности в ней питательных веществ и качества урожая в целом. Метод предполагает полное исключение применения химических добавок (удобрений, пестицидов, гормонов роста, кормовых добавок). Сельскому хозяйству необходимо пересмотреть горизонтальное земледелие с целью оптимизации урожайности в ограниченных пространствах (выращивание культур в вертикальных штабелях в условиях контролируемого воздуха или применение гидропонных и аэропонных систем) при сокращенном использовании воды. Этот метод позволит обеспечить стабильные поставки свежих продуктов, а также будет способствовать устойчивости продовольственной цепочки.
На будущее сельского хозяйства значительное влияние могут оказать технологии искусственного интеллект (ИИ), интернет вещей и киберфизические системы. Эти технологии способны трансформировать производительность сельского хозяйства; обеспечить мониторинг, точное прогнозирование и предоставление всесторонней информации; оптимизировать систему в целом.
Точное земледелие объединяет в себе различные технологии, такие как датчики почвы, спутниковое картографирование, подключенные устройства, дистанционное управление и автоматизированное рулевое управление (способствует повышению эффективности операций, сокращению затрат ресурсов, увеличению прибыльности). Этот метод обеспечивает фермерам усиленный контроль над своими полями и механизмами.
Подключение цифровых двойников имеет большой потенциал, позволяя специалистам и фермерам моделировать сценарии, проверять стратегии и точно прогнозировать результаты. Это инновационное средство управления сельским хозяйством оптимизирует использование ресурсов, снижает воздействие на окружающую среду и увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур.
Цифровая цепочка поставок
Большую роль в повышении эффективности, обеспечении безопасности и прозрачности рынка играет прослеживаемость. Внедрение цифровых систем маркировки и QR-кодов позволяет предоставлять потребителям мгновенный доступ к полной информации о продуктах через смартфоны. Данный способ создает подробное и прозрачное представление об ингредиентах, источниках поставок и экологичности продуктов. Помогает отследить продукт от поля до прилавка. Система прослеживаемости с помощью кодирования уже внедряется в России согласно Распоряжению Правительства РФ № 2963-р от 28.12.2018 утверждена «Концепция создания и функционирования в РФ системы маркировки товаров средствами идентификации и прослеживаемости движения товаров».
Использование технологий интернета вещей (снижает количество отходов, повышает эффективность и улучшает наглядность логистических процессов) повышает прозрачность и доверие в цепочке поставок, сохраняя при этом безопасность и конфиденциальность данных.
Датчики, такие как беспроводная сенсорная сеть, температурные и тепловизионные изображения, штрих-коды и радиочастотная идентификация, улучшают мониторинг и отслеживание продуктов.
Дистанционное зондирование, глобальная система позиционирования и система определения местоположения в реальном времени помогают точно отслеживать перемещение продуктов по цепочке поставок.
После внедрения вышеизложенного ожидается, что о качестве продуктов питания будет сигнализировать технология, предоставляя потребителям доступ в режиме реального времени к информации о происхождении, методах производства и безопасности пищевых продуктов. Однако для успешной реализации важно учитывать и решать все аспекты, включая устойчивость, регулирование и сохранность данных.
Технология блокчейн тоже обладает значительным потенциалом для улучшения прозрачности и доверия в цепочке поставок продуктов питания. Данная технология обеспечивает целостность данных и делает их устойчивыми к манипуляциям. Предоставляет прослеживаемость продуктов и предотвращают мошенничество, включая выявление болезней пищевого происхождения. Улучшает управление, автоматизацию, эффективность, устойчивость цепочек поставок, а также способствуют росту продаж за счет доверия потребителя.
Несмотря на сложности внедрения таких технологий, в России ее уже активно используют в ветеринарии, фармацевтике, производстве кормов и продуктов питания животного происхождения. Реализована с помощью государственной информационного системы «ВетИС», которая включает в себя специализированные программные компоненты: Аргус, Меркурий, Веста, Ассоль, Цербер и другие.
Таким образом, интеграция блокчейна, интернета вещей, искусственного интеллекта в цепочке поставок продуктов питания открывает новые перспективы для повышения безопасности, эффективности и прозрачности.
Альтернативные источники белка
Важный аспект в решении проблем продовольственной безопасности и удовлетворении растущего спроса на белковые ингредиенты это употребление альтернативного белка.
К растительным белкам, которые несут в себе полноценный источник аминокислот, относятся соя, горох, киноа и амарант. Другой перспективой является выращенное мясо, которое представляет собой инновационный и устойчивый источник белка. Этот процесс является технически сложным, а также остро стоит вопрос, связанный с безопасностью и питательным составом. Дебаты также ведутся об экологических преимуществах и социальной приемлемости выращенного мяса.
Для успешной интеграции этих альтернативных источников белка необходимы дополнительные исследования, направленные на улучшение питания, воспроизведение вкусовых характеристик и функциональности белков.
Особым перспективным направлением являются съедобные насекомые. Они являются устойчивым источником белка и других питательных веществ, таких как жир и минералы. К таким насекомым относятся кузнечики, пчелы, гусеницы, сверчки, саранча, осы, жуки и муравьи. Могут использоваться для улучшения качества различных продуктов питания, включая снеки, макаронные изделия, протеиновые батончики и хлеб.
Исследования активно проводятся в области методов экстракции и использования биоактивных пептидов из насекомых для создания продуктов с противодиабетическим, антиоксидантным и гипотензивным эффектами. Однако рынок съедобных насекомых сталкивается с вызовами, связанными с реакцией со стороны потребителей.
Водоросли представляют собой еще один потенциальный источник белка с низким воздействием на окружающую среду. Высокое содержание белка делает их подходящими для производства различных пищевых продуктов, включая шоколад, хлеб, лапшу, напитки и другие.
Съедобные лесные грибы и одноклеточные белки, производимые грибами, также рассматриваются как альтернативные источники белка. Однако необходимо учитывать вопросы безопасности, аллергенность и стандартизированные производственные процессы.
Микопротеин, получаемый из нитчатых грибов, представляет собой экономически эффективный и питательно ценный альтернативный белок, который может служить заменой мяса. Кроме того, микробиологические белки, производимые с использованием воздуха, представляют собой экологически устойчивый и потенциально эффективный источник белка. Внедрение альтернативного белка на рынок требует учета культурных и социальных особенностей потребителей.
Переработка пищевых продуктов
Ключевым фактором успеха в пищевой промышленности становится способность к постоянной инновационной деятельности, адаптации к меняющимся условиям и поддержанию конкурентного преимущества.
3D-печать в пищевой промышленности открывает возможности для революции в дизайне текстур продуктов питания и создания индивидуальных продуктов с уникальными характеристиками. Эта технология также способна работать с различными материалами и создавать сложные внутренние структуры, что позволяет разрабатывать продукты с уменьшенным содержанием сахара, соли и масла.
«Умная» упаковка – еще одно важное нововведение. Эти технологии способствуют повышению безопасности и качества пищевых продуктов. «Умная» упаковка направлена на сохранение срока годности продуктов, в то время как интеллектуальные системы отслеживают условия упаковки во время хранения и транспортировки.
Нетермические технологии, такие как радиочастотная сушка, высоковольтный электрический разряд и другие, обеспечивают щадящие условия обработки продуктов, сохраняя их сенсорные и питательные свойства.
Инновации в технологиях играют ключевую роль в эволюции пищевой промышленности, обеспечивая персонализацию продуктов на потребителя.
Биотехнологии
Увеличение объемов урожая играет важную роль в удовлетворении растущих потребностей в продовольствии, фуражах и биоэнергии. Старые методы селекции эволюционировали в более современные технологии, такие как протеомика и генная инженерия, что позволяет повышать продуктивность и адаптивность сельскохозяйственных культур к изменяющимся условиям.
Протеомика – область молекулярной биологии, посвящённая идентификации и количественному анализу белков (изучение всей совокупности белков в живых организмах, их модификаций и структурно-функциональных особенностей).
С изменением климата, вызванным засухой, засолением и др., становится актуальной необходимость создания культур, способных справляться с такими вызовами. Генная инженерия является мощным инструментом для точного редактирования генома сельскохозяйственных культур. Эта технология революционизировала улучшение сельскохозяйственных культур, ускоряя процессы и позволяя создавать устойчивые к стрессам, болезням и вредителям растения. Однако, несмотря на эти преимущества, существуют этические и биобезопасные проблемы, связанные с генетической модификацией, которые требуют внимательного рассмотрения и регулирования.
Технология молекулярных ножниц, например, находит применение в области обнаружения патогенов и загрязняющих веществ в упакованных продуктах.
Экономика замкнутого цикла
Восприятие пищевых отходов как ценных ресурсов в сфере биоэкономики открывает новые возможности для повышения устойчивости и сокращения экологического воздействия на окружающую среду. Получение пищевых биоактивных веществ из побочных продуктов переработки позволяет не только уменьшать объем отходов, но и создавать продукты с функциональными свойствами, способствующими здоровью.
Процессы валоризации пищевых отходов, такие как пиролиз и гидротермальная карбонизация, могут эффективно преобразовывать биомассу в экологически чистое биотопливо, биохимические вещества и ценные материалы на основе углерода. Эти технологии предоставляют устойчивые альтернативы для производства энергии, тепла и транспорта, снижая при этом проблемы, связанные со свалками, и ограничивая выбросы парниковых газов. Однако, несмотря на перспективы валоризации пищевых отходов (процесс превращения отходов в более полезные продукты, включая химикаты, материалы и топливо), есть вызовы, такие как разнообразный характер отходов и необходимость определения состава исходного сырья и конечных продуктов.
Подход валоризации пищевых отходов также должен соответствовать местным условиям и учитывать потенциальный эффект отдачи, чтобы избежать увеличения потребления ресурсов.
В целом переход от линейной модели развития к циклическому биоэкономическому подходу представляет собой важное направление, способствующее устойчивости и эффективному управлению ресурсами, что важно для достижения целей устойчивого развития.
Персонализированное питание
Вопрос о взаимодействии между тем, что мы потребляем, и нашим микробиомом (сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания) и геномом (совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма), становится все более важным в современной науке о питании. Пробиотики, витамины и другие пищевые компоненты влияют на здоровье, предотвращая различные заболевания, включая рак и нарушения обмена веществ.
Трансформация в области питания привела к переходу от «универсальных» диетических рекомендаций к персонализированному питанию. Этот подход учитывает индивидуальные предпочтения и реакции на продукты, основываясь на концепции нутригеномики.
Нутригеномика – наука о взаимосвязи между питанием и генетическим кодом. Это направление исследований открывает перспективы для разработки индивидуализированных подходов к питанию, предотвращению рака и лечению заболеваний.
Однако существуют сложные вызовы для изучения, такие как сложная природа заболеваний, связанных с питанием, и необходимость учета генетических вариантов формирования кода в прогностических моделях.
Также параллельно происходит внедрение технологий, таких как машинное обучение и искусственный интеллект, в прогнозирование снижения веса и улучшение здоровья потребителей. Ученые предлагают использование мобильных химических датчиков для отслеживания питания и управления им.
Здоровье потребителей
Обогащение продуктов питания и разработка рационов с использованием питательных компонентов стали инновациями в пищевой промышленности. Термины «нутрициология» и «функциональные продукты питания» широко используются для описания продуктов, обогащенных активными компонентами, такими как полифенолы, флавоноиды и терпеноиды, обнаруженные в продуктах здорового питания. Эффективность этих продуктов зависит от множества факторов, включая их биодоступность, стабильность и взаимодействие с микробиотой. Одним из примеров является ограничение действия биоактивных веществ при пероральном приеме, связанное с ферментами желудочно-кишечного тракта.
Кулинарные тренды
Глобализация способствовала формированию глобальной культуры питания. Однако после продовольственных скандалов, связанных с генетически модифицированными продуктами, потребители всё больше предпочитают традиционные и органические продукты. Тем не менее, местные продукты не всегда более экологичны.
Тенденции в питании связаны с балансировкой между глобализацией и локализацией, традициями и инновациями, здоровьем и удовлетворением потребностей потребителя. С учетом этих факторов, будущее питание будет вероятно характеризоваться устойчивостью, местной ориентированностью, заботой о здоровье и использованием технологий для улучшения опыта потребителя.
Местные органы власти могут внедрять политики поддержки инновационных подходов к укреплению здоровья и сокращению чрезмерного потребления продуктов, а технологические инновации в сфере питания, такие как системы анализа изображений и дополненной реальности, будут влиять на поведенческие, социальные и культурные аспекты потребительского опыта.
В постоянно меняющемся мире общая коллективная приверженность к инновациям, устойчивому развитию, здоровью, благополучию как людей, так и планеты сформирует будущее, в котором продукты питания будут способствовать позитивным изменениям для будущих поколений.
Источниками информации послужили печатные издания и электронные ресурсы. Дата обращения к электронным ресурсам (интернет-ресурсам): 19.03.2024
Источники: Большая Российская Энциклопедия. Протеомика | Правительство России. Об утверждении Концепции создания и функционирования системы маркировки и прослеживаемости движения товаров |Организация Объединенных Наций (ООН). Прогноз роста населения планеты | Galanakis, C.M. The Future of Food. Foods 2024, 13, 506. https://doi.org/10.3390/foods13040506
Материал: foodsmi.com | Новости и стандарты пищевой отрасли
Иллюстрации: Freepik
Подписывайтесь на наш телеграм-канал и сообщество ВК!
