可持续方法应对全球粮食危机

全球人口继续增长,相应的粮食生产增长将深刻影响食品产业

图片感想:Nanderdewijk/Stopterstock.com

当前模式严重依赖工业农作,满足日益增长的粮食需求需要增加工业农作产出这将通过产生更多温室气体进一步增加环境足迹

迫切需要通过新策略满足不断增长的粮食生产需求,同时减轻环境后果可持续食物源不可否认是解决全球粮食生产危机的关键

选择新食物源时的首要考量包括高口味剖面图、广可获取性、可持续采购、可支付性以及最优营养内容

文章将深入研究可持续食物源,与这些标准和关键分析创新相匹配,以推介市场

全球粮食生产危机引起极大关注根据联合国估计,世界人口到2050年将达98亿,到2100年将达1120亿。^一号

全世界各国政府必须主动增加粮食资源,

检验现有食品生产范式时产生重大挑战很明显,农业,特别是工业农作在很大程度上造成了最大环境负担之一,主要是通过排放温室气体,特别是甲烷。

农用饲料需要大量水资源在世界某些地区水越来越稀疏,这些饲料商品,如果不是已经如此的话,将造成严重环境压力

依赖牲畜作为初级食物源驱动饲料商品扩展,导致大片雨林和其他生态系统耗竭,这些生态系统起碳汇作用,加剧全球变暖

解决全球粮食生产危机需要一种不同于当前粮食生产范式的替代方法。^一号

可持续食品解决方案

工业畜牧作业显示出负面环境影响,因此越来越明显地需要建立可持续的食物源以满足日益增长的食物需求。为应对这一挑战,世界各地的食品制造商正在探索各种蛋白质源,满足以下标准:

• 环境可持续
• 最优养分组成
• 以对社会负责方式创业

多大有前景的可持续食物源出现,包括昆虫、养肉、真菌、藻类和植物

昆虫蛋白源

昆虫蛋白源提供大量蛋白对质比,使他们为替代蛋白开发作理想选择除直接食用外,昆虫还被视为动物饲料源

五大昆虫目前正在评估质蛋白生成²图1显示部分密钥昆虫源

昆虫处理、配制和分析考量

昆虫准备批量分发时,制造商必须采取数例处理和配方步骤实现理想终端产品

生产过程包括识别关键昆虫物种及其相关开发阶段,分析内生可引起关注的复合物,评估与每个物种大规模生产和采集有关的任何物理或生态风险³

选定物种确定后,昆虫品种在确定养殖条件和进食优化最大增产后养殖

昆虫随后从frass和腐烂动物分离,采集并加固处理成为可能,允许制造商进行微生物评估,评价过程污染物并判定终端产品的稳定性³

图1顶端检验蛋白质源

昆虫安全考量

准备昆虫食品要求对昆虫组织矩阵内主要构件进行详细的定性和定量定性欧洲杯足球竞彩严格安全评估必须在整个处理生命周期内应用,以确保从最终产品中去除过敏素和不需要的材料,如Chitin⁴

营养信息也必须定性量化,包括蛋白质量化、蛋白质质量、 stark分析、脂质分析、纤维分析、宏素分析以及反营养因素

额外考虑因素包括维他命、矿产品、饲料对生物累积和交叉污染的影响、稳定性和处理污染物⁴

培养肉类

由培养细胞衍生的食品为开发提供可持续的食物源,同时提供营养剖面、纹理和品味类似于传统动物派生食品

养肉分离干细胞动物并置入生长介质最终形成肌肉组织 开发商重构传统肉制品的品味和纹理⁵

关键特征描述元素必须同培养型肉制品一起考虑包括:

• 杂质、副产品和反微生物/ mycoxin残留物识别
• 营养剖面
• 安全剖析各种生物危害,包括病毒、污染物和BSE/TSE
• 综合分析分析解析法视干细胞源和生产过程变化

培养型肉处理、配制和分析考量

养肉生产过程包括细胞处理、修改和干细胞永生欧洲杯足球竞彩因此,必须补充考虑原材料和起始物生产

2020欧洲杯下注官网关键考量包括生长介质、基调、生长因子和荷尔蒙、反微生物学、栽培参数和使用分析设备⁵

培养肉安全考量

使用分析仪表的全面安全测试对确定杂质、微生物毒素和过敏性至关重要

除分析测试所得组成数据外,生物信息数据分析对更详细地研究遗传学和原型学方面很有价值。关键语法对养肉安全生产的兴趣包括基因组学、原型学、代谢学和转录法学⁵

植物食品

植物基食品因其成熟的全球制造基础和可持续生产潜力而被公认为世界范围领先的可持续食品源⁶

图2显示部分关键植物源用于批量生产每种植物源在蛋白质、碳水化合物、淀粉、养分和反营养素剖面方面大相径庭因此,需要综合分析来确定各种植物的构件剖面

需要进一步分析评估蛋白消化性和养分生物可用性⁶

图2密钥工厂源头。图像信用:PerkinElmer

植物处理、配制和分析考量

植物食物源需要各种处理形式,如整片植物、粒子、种子、叶子和根根处理产生蛋白质粉末、蛋白分离/浓缩物以及其他产品,包括发酵蛋白混合物

实现纹理、品味和香味匹配传统肉源对采用植物基食品至关重要

某些植物蛋白口味比其他植物口味强 复杂化配方需求因此,综合配方分析对开发市场准备产品十分必要。⁶

植物食品安全考量

植物基食品含有各种微生物、化学和反营养化合物,需要在市场释放前进行评估。⁷

密钥安全分析包括:

• 污染物测试(包括对初级和二级代谢物、过程酶、重金属和种植条件残留物的分析)
• 微生物测试(包括对微生物计数和相关毒素的分析)
• 过程污染物(包括热处理、Maillard响应产品和acrylamide)
• 宏微量素
• 反营养因素
• 过敏

阿尔盖

估计单细胞像藻类一样,到2050年有可能满足20%对传统作物动物饲料蛋白某些种类的藻类,如spirulina含有近70%蛋白质,使其成为开发替代蛋白源的有效起始点。

Algae显示快速增长,不依赖土地使用,使其成为理想环境友好食物源已知藻类超过30万种,数种目前正在考虑开发食品,包括:

• Arthrospira板
• Fusifortis系统
• 马克西马
• Laminaria数字
• Galdieria硫磺
• 芯片插件
• phaodyl三角形
• Tetrraselmischui

Algae处理、编解解解析考量

选择物种后,生产过程开始开发发酵和种植条件,如温度、时间、pH值、光量和开放或闭合系统集中参数必须连同检测细胞可行性程序一起评估^八九

藻安全考量

启动研发步骤前,必须审查下列安全因素:^九九

• 营养组成
• 藻毒重金属分析
• 粒子大小分布
• 稳定性测试
• 过敏测试

番茄

Fungi自公元前16700年以来一直作为食物源,Boletles蘑菇中最早发现人类消费证据多功能性、多样性、营养简介、纹理性、口味潜力和环境可持久性使真菌成为可持续食品开发的理想候选物

原生分解器真菌被认为是循环精密制造应用的极佳选择,为真菌生物量生产创造许多新机会¹⁰

趣味处理、配制和分析考量

优化真菌制造和促进未来开发,关键是要确定各种农产品和食品理想生长条件,包括杏仁壳

这一过程涉及分析关键参数,如食糖量、宏营养素和微量营养素简介将真菌产品编译成商业分布终端产品需要更多分析支持¹⁰

图3显示真菌种植基本处理流到终端产品配方

趣味安全考量

推进研发步骤前,必须分析下列安全参数:¹⁰

• 营养组成
• Mycotoxin和重金属
• 农药类
• 稳定化
• 过敏

图3真菌种植基本处理流到终端产品配方 图像感想:PerkinElmer

关键分析技术可持续食品分析

使用适当的分析技术可提供各种关键开发参数的宝贵洞见分析分析确定运算限值和基本生产过程参数,确保质量

利用分析技术新创企业准备在这一不断发展的食物景观中保住一席之地表1概述关键食品测试仪表分析技术¹¹

密钥分析技术

NIR(红外线附近)分析器

皮金埃尔默NIR联机或进程内分析器提供副产品分析并确保整个生产过程一致性验证成分和成品质量同时实时监控关键营养参数,如脂肪、水分、蛋白质、科兰根和盐

使用NIR仪表数秒内获取结果,大大增强生产监控优化¹²

进程和联机NIR分析器,如DA7350^TMDA7440^TM和DA7250^TM显示其价值优化替代蛋白处理通过增产、减废和改善原材料使用实现最大盈利

典型的联机和联机NIR工具管理过程,如干燥、流混合、配料添加、分片分离和产品质量监控

表1关键食品测试仪表分析技术概述¹¹.Source: PerkinElmer

测试什么	测试方式
质量标准	化学分析 重力学 乳房测量学 色谱学
金属污染物	Chemical, AA, ICP-OES, ICP-MS
农药类	GC/MS/LC/MS/MS/HPLC
兽医药店	HPLC/LC/MS/MS
补丁	化学/HPLC/GC/MS/LC/MS
营养参数	化学类、HPLC类、GC类、ELISA类、LC/MS类、AA类、ICP-MS类
微博学	常规化、ELISA和PCR
通奸者	化学类、GC类、HPLC类、TLC类、LC/MS类
Allergens/Mycotoxins	ELISA、HPLC、LC/MS
扁平	GC、GC/MS
食品打包	FT-IR、GC/MS、GC-HS
食品标签	CHNO、GC/MS、HPLC/MS、AA、ICP-OES
质量分析	NIRFTNIR
出实验室求解	可移植GC/MSFT-NIR

PerkinElmer进程NIR分析器关键分解因素

DA7350^TM直接接触产品评估参数并专为处理线内批量产品、粘贴物和浆料设计DA7350^TM内置摄像头可视化和色度测量,特别有益于粮食、面粉和饲料处理

申请DA7350^TM小麦流混合后最优蛋白质、面粉生产灰分量和通过控制谷仓和淀粉分离优化谷分量

DA7440^TM联机NIR工具测量传送带或类似运输系统上的产品,提供自动或人工流程控件实时测量

DA7440实例^TM应用内容包括控制植物基食品调味加料以降低成分成本,优化磨机环境提高产量,扫描植物基产品以监控水分、蛋白和脂肪内容

NIR仪表显示其在肉类分析中的功效,使之适合培养和传统动物肉类应用

5千块肉样本由生牛肉和加工牛肉、家禽和猪肉产品组成,样本均匀分析 多度DA7250^TM工具使用开放面盘

各种回归技术评估标定开发,包括ANN和PerkinElmer专有Honig回归TM¹²

得出的结论是Honeg回归最优性能,允许将各种样本类型合并成统一的全局标定而无损性能

DA7250^TM实现复制结果相似参考法,用单标所有样本类型数秒内提供多参数精确分析图4说明7250DA实现可复制性与精度^TM使用Honeg回归¹²

FTIR谱镜

替代蛋白配方解决方案无疑依赖FTIR光谱学应用,如PerkinElmerFT9700^TMFT-NIR分析器快速判定氨基酸

FTIR的另一关键应用将涉及量化和确保从终端产品材料中去除免用和难解蛋白质,如昆虫芯片

图4DA7250NIR解析结果使用Honig回归法取自从各种牛肉、猪肉和家禽产品采集的5 000多块肉样本¹²图像感想:PerkinElmer

性能分析器

性能分析器对成分分析至关重要PerkinElmer快速维斯科^TM分析器最理想评估纹理变化,确保高效产品开发、流程控制和质量保证

可持续食品开发商和厂商锁定具体性能特征,这可构成挑战可持续食品成分性能受提取处理条件影响,如剪切法、pH法、过滤法和提取试剂

PerkinElmer的RVA发现食品行业使用广度描述成分性能并量化处理特效、测量水分、剪裁、烹调和凝胶性能

简化并加速替代蛋白质行业重构过程,建立进料质量控制参数并评价新成分性能测量成分性能提高产品质量和一致性,同时减少新产品市场时间

UHPLC/MS/MS和LC/MS/MS

色谱系统联带MS/MS配置提供超敏感检测能力,最适合 mycotoxin、杀虫剂和其他污染化合物

这些系统将大大有利于所有五种替代蛋白源,因为杂质分析对商业开发至关重要。¹³

多级多解法开发美毒食品的优点见IAC文章Mycotoxinfe

使用 PerkinElmer光学^®LC/MS/MS系统研究者开发并验证了可靠确认和量化各种食物矩阵中十二种密毒的强健方法

分析后所有近效物性能各异,11分钟内单色谱可同时测定

表2和表3显示8种不同食物矩阵(maize、小麦、大豆、燕麦、杏仁、花生黄油、红辣椒和黑辣椒)验证法结果,所有解析/矩阵组合都灵敏度、选择性、精度和精度¹³

GC和GC/MS

气相色谱证明极值分析工具识别农药、添加剂、营养内容、仿冒剂、食品标签、打包和口味分析

GC24^TM系统在本文章中讨论,它是一个极佳分析工具,用于评估食品中从食用油分离的脂肪酸评估辅助确定可持续食品质量并检测潜在染色¹⁴

ICP-MS和ICP-OES

感应并发等离子质谱学和感应并发等离子光谱学

因此,最重要的是仪器拥有超跟踪检测能力以识别微量污染物和营养元素

皮金埃尔默内分解^®ICP-MS系列欧洲杯猜球平台持续提供准确验证数据,如多篇文章所示应用成功解决元素分析中的常规挑战,包括复杂样本矩阵、高水平溶解固态和干扰蛋白样本¹⁵

研究者展示PerkinElmerNexi^®IPC-MS系统有效测量单次分析运行中的主元素和微量元素¹⁵

原子吸附

原子吸附法为微量元素和矿物质分析提供了替代方法

IPC-OES通常优先多元素分析背景,而火焰原子吸收系统的成本效率、简洁性和运作速度则使它成为有利的替代解决方案,视实验室需求而定。

通过FlameAA分析多元素需要对每个元素进行单个样本分析,扩展FlameAA应用分析时间解决之道,可使用高通量采样自动化系统确保对可持续食品成分进行强力分析¹⁶

表2mycotin从甲级食品样本恢复

分析器	斯派克	方法精度或分析从样本矩阵恢复
	g/kg	玉米	小麦	豆豆	OatCereal	杏仁	花生酱	黑辣椒	奇利火药
AflockoxinB1	一号	945	112	91,1	102	101	91	120	102
黄曲xinB2	一号	855	105	869	86 8	89,1	89,6	102	107
黄曲克斯G1	一号	962	103	904	979	101	104	101	993
黄曲克斯G2	一号	899	105	885	86	885	96,7	95 600	982
奥赫拉托信	2	95	954	91,4	889	百元	105	975	96,1
FumonisinB1	百元	103	955	109	952	952	98,6	101	104
FumonisinB2	百元	104	112	103	百元	965	96 8	942	105
FumonisinB3	百元	101	114	110	95	95,1	104	979	105
脱氧稀疏	百元	101	76,6	103	94	115	977	974	95 8
兹拉林	30码	110	922	94	102	112	105	85,1	105
HT-2毒素	百元	869	86,1	827	103	92,4	104	999	102
T2毒素	10	923	百元	999	94,1	105	103	104	111

表3mycotin二级食品样本恢复

分析器	斯派克	方法精度或分析从样本矩阵恢复
	g/kg	玉米	小麦	豆豆	OatCereal	杏仁	花生酱	黑辣椒	奇利火药
AflockoxinB1	5	98号	882	973	977	114	93	103	103
黄曲xinB2	5	933	86 8	95 600	873	112	105	107	103
黄曲克斯G1	5	104	883	104	983	117号	103	987	102
黄曲克斯G2	5	912	877	972	93,4	110	109	103	105
奥赫拉托信	10	97,6	909	952	904	116	101	832	963
FumonisinB1	250	90,6	108	109	95	129	97,6	974	947
FumonisinB2	250	107	115	113号	百元	123	104	104	106
FumonisinB3	250	98号	115	118号	99,6	126	102	103	百元
脱氧稀疏	250	985	95 900	101	95,7	113号	977	999	96
兹拉林	75	101	99	99 8	112	117号	108	952	111
HT-2毒素	250	854	923	915	96,7	102	102	101	99,1
T2毒素	25码	904	110	107	104	115	105	104	106

未来替代Proteins

未来可持续食品需要在研发和分析研究中提高产量和优化后生产最近研发突破说明这一点,将真藻种开发与微藻种植合并

研究者设计出最优方法使用真菌菌类作为附属并扩散微藻细胞活脚架共创法有可能显著提高真菌生物量和藻类生物量生产量,超出独立操作所实现的范围

2020欧洲杯下注官网分析技术持续演化,驱动产品开发并优化生产,使用多功能、快速敏感设备

全球粮食危机对未来提出了挑战,但也为食品行业内创造大量机会。利用分析技术新创企业准备在这一不断变化的替代食品生产全景中占据显要位置

参考并深入阅读

1. UNations,United Nations.2050年世界人口预测达9.8亿 2100年11.2亿"https://www.un.org/en/desa/world-population-projectedreach-98-billion-2050-and-112-billion-2100
2. Tyler Achward-Venne、Philippe JMPICAERS、Joop JA VanLOON、LucJCVANLOONChttps://bygora.com/2021/04/insect-protein-production/
3. 昆虫蛋白制作bigora.com2021https://bygora.com/2021/04/insect-proteinproduction/
4. hadiJBrightwellG替代蛋白安全:人工肉技术、环境和管理方面、植物肉类、昆虫蛋白和单子蛋白食品类20215月28日;10(6):122610.390/foods10061226.34071292PMCC20
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6. 菲舍尔R SchilbergSBUIELJFTWYM药用植物蛋白制作的商业方面库尔药效2013;19(31):5471-7.doi: 10.2174/1381612811319310002.23394566
7. Krajcovikova-Kudrakova植物蛋白质的健康效益和风险布拉提斯尔列克列斯蒂2005;106(6-7):231-4.16201743
8. Algae替代ProteinNationalwww.buhlergroup.com/content/buhlergroup/global/en/keytopics/Nutrition/Algae.html
9. 漏洞S 海斯MAlgalProteins:采掘、应用和生产挑战食品类2017年4月26日;6(5):3310.390/foods605003328445408PMC5447909
10. 泰勒J巴塞、林高泛、中、丰食报、未来食品杂志第1卷第1期2021页25-37页SISN2772-5669https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2772566921000021
11. 食品测试解决方案概述指南FOD安全解析佩金埃尔默https://resources.perkinelmer.com/labsolutions/resources/docs/BRO_014099_01_GDE_Food_ FINAL.pdf
12. 肉品分析使用DA7250NIR解析应用注解佩金埃尔默https://www.perkinelmer.com/libraries/APP_DA-7250_Meat-meatproducts
13. 多级多解法使用QSightLC/MS清理应用注解佩金埃尔默https://www.perkinelmer.com/libraries/APP-145410-Mycotoxins-inFood-by-IAC-LCMSMS
14. GC-FID快速精确分析食用油和食品以确定产品质量和真实性应用注解佩金埃尔默2023https://www.perkinelmer.com/ libraries/app-FAME-GC-FID-gc-2400-platform
15. 植物基食品主要和跟踪元素分析PerkinElmer2023https://www.perkinelmer.com/libraries/app-nexion-2000-icpms-major-trace-elements-in-plant-based-foods
16. 强化早餐果实微素养用FlameAA用微波文摘和FAST火焰自动化PerkinElmer2023https://www.perkinelmer.com/libraries/ APP_FAST-Flame-PinAAcle-900-CerealMicronutrients-012240_01

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