本文来自微信公众号：峰瑞资本（ID：freesvc），作者：范铭望，头图来自：视觉中国
在我们身处的时代，“吃”这件小事，逐渐变得复杂起来。
微观上，疫情居家的时间里，我们增加了亲手烧菜的频率，逐渐减少高糖高油高盐，越来越多地意识到健康饮食的重要性，注重从吃饱到吃好再到吃得健康；宏观上，2022年夏天，全球多地遭遇极端天气，罕见的高温让人开始担心粮食减产问题。
当越来越多的人对一日三餐提出新的需求，我们意识到，食品饮料行业也许将要迎来新的变革，我们回溯了世界的食品饮料行业历史，发现技术创新才是食品行业发展的原动力。
制冷技术和密封罐装技术极大程度延长了食品的储存和运输周期，减弱了易损食品的季节性价格波动，催生了美国第一批全国性的食品品牌；借助利乐无菌包装、UHT灭菌工艺等技术，人们能够获得更安全保鲜的牛奶制品，从吃得丰富转向吃得营养。
近几年中国食品饮料行业公司的发展，也同样指向技术创新。精品咖啡品牌三顿半，带火了冻干技术；饮料品牌元气森林则推动了业内对代糖的研究和运用；预制菜品牌信良记采用了液氮速冻工艺，实现了原汁原味的冰冻封存。
与此同时，在食品饮料行业的中上游，从种业、养殖到原材料、制造和包装，也出现了不同程度的进化，多学科交叉融合的趋势正在加强，这些趋势都在推动食品饮料研发领域的创新加速。
我们曾在《峰瑞报告25：从中国膳食结构，看食品投资》聚焦膳食结构这个话题，追溯美国膳食结构的变迁，观察中国当下的饮食结构。今天这篇文章，在关注历史的同时，更聚焦未来食品这个长期命题，着重分析几个核心问题：
中国食品行业未来将要去向何处？
在食品领域，合成生物学、食品组学、食品感知学等交叉学科有哪些新应用？
食品行业需要应对哪些全球性的挑战？
技术创新背后，又有哪些创业和投资机会？
一、历史上食品行业的技术创新
想要把握食品饮料行业未来的发展方向，首先需要回答一个问题——什么是食品行业新品类诞生的源动力？答案可能是全新的消费人群，又或是多元化的消费需求。但当我们追溯食品饮料行业的发展历史，答案跃然纸上——技术创新。
接下来，我们将通过行业发展历史的梳理和典型案例分析，解读技术创新如何推动新品类的出现，继而带动新品牌的诞生。
纵观食品饮料行业的历史，早期对行业发展产生深远影响的技术是“制冷”。早在19世纪后期（1870~1890年），冰箱被正式发明之前，美国人已经开始将冰块装在盒子中为车厢降温，由此产生了最初的“冷藏”效果。
不要小看这个方法，这极大程度延长了食品的储存和运输周期，减弱了易损食品的季节性价格波动，丰富了美国消费者餐桌上的食品选择。《美国增长的起落》一书对这项技术评价颇高，认为在19世纪90年代，人体营养的改善有一半功劳来自“制冷”。
几乎在同一时期，美国出现了另一项跨时代的技术——密封罐装技术。
美国历史上曾爆发过西部淘金潮，当时有一支以乔治·当纳为队长的队伍，于1846年遭遇雪灾被困，为了生存，成员不惜残食同类，这就是当时震惊世界的“当纳聚会”。企业家盖尔·博登痛心于“当纳聚会”的惨剧，立志要发明一种可以压缩食品体积、延长存储周期的技术。
因此他在前人的技术基础上发明了炼乳（罐装浓缩牛奶），并在1856年申请专利。随着美国内战的爆发，罐装食品迎来了广阔的增量市场，到1900年，美国罐装食品消费量已经达到惊人的每人每年33罐。
得益于制冷和密封罐装技术的共同发展，美国历史上首次实现了按批次生产的食品在全国范围内的销售。在1860年~1900年间，美国第一批全国性的品牌应运而生，其中就诞生了后来享誉世界的通用磨坊和桂格燕麦。
1900年前后，另一项食品技术的诞生悄然改变了世界。当时，受污染的牛奶源使美国新生儿死亡率高至20%左右，安全、健康的奶源成为美国消费者最迫切的消费诉求之一。1907年，第一份巴氏消毒的牛奶被引进匹兹堡。经此方法处理后，牛奶保质期在4度左右的环境下可延长至7~10天。也是在这一年，检测和监管牛奶质量的政府标准出台，此后，牛奶类饮品都要经过巴氏消毒才能进入市场。
巴氏杀菌法诞生后，雀巢公司于1905年收购挪威公司英瑞，并将后者的“喷雾干燥工艺专利”收入囊中，首次实现了脱脂奶粉的商业化生产，以“雀巢奶粉”为代表的脱脂奶粉品类正式登上商业舞台。
1929年开始至1950年前后，世界经济进入衰退期，在此期间，“大萧条”、第二次世界大战导致了长期的大规模失业现象，同时也催生了消费者对廉价速食食品的需求。著名的快餐品牌肯德基和麦当劳，正是诞生于这一历史时期。
1950年之后的20年，是美国经济高速腾飞的20年，中产阶级消费者大量出现。在此阶段内，食品行业诞生了许多代表性技术，例如利乐无菌包装、UHT灭菌工艺等。同时，自动化产线和冰柜的普及，使速冻品和常温奶等新品类快速崛起。同一时期，可口可乐和百事可乐通过全球化发展与多品类业务的推广，收获了品牌声量与利润的高速增长。
1970年~2000年，美国人民在享用几十年速食食品之后，弊病开始显现。1970年前后，占总人口约1/3的成年人和1/5的儿童出现超重问题，消费者开始从“吃得便捷”转向“吃得健康”。
同期，美国食品与药品监督管理局（FDA) 推出《食品营养标签法》，进一步推动食品健康化发展。这个时期食品行业的代表技术包括低热量的食品添加剂、食物保鲜存储技术等。
反观同时期的中国市场，从1978年进入改革开放时期，伊利和蒙牛为代表的地方乳企率先抓住了机会，在1997年前后引入利乐包装生产线。很快，伊利和蒙牛将盒装牛奶销往全国各地，由地方性企业崛起成为中国乳业巨头。
时间来到千禧年，2000年之后，美国进入了历史上最长的量化宽松周期，食品企业纷纷加大研发投入，有机、自然、功能性食品不断发展壮大，催生了健康酸奶Chobani，强化功能性饮料Monster，以及细胞肉Upsides Foods等品牌。
同期的中国企业则选择将技术运用到全新的品类。比如将巴氏杀菌运用于酸奶品类，由此创新定义了常温酸奶这一品类，诞生出了安慕希和莫斯利安等国民品牌。再比如周黑鸭将应用在美国速食沙拉品类的气调保鲜技术（MAP，Modified Atmosphere Packaging）运用在卤味品类，推出了锁鲜装食品而迎来又一增长曲线。
通过对中美食品行业的发展盘点，我们可以看出，食品科技的创新往往都是先从储存保鲜开始，再不断向成分营养发展，而新的品类和大的品牌都依托于特定的历史背景，背靠特定的技术创新，迎接特定的时代挑战。在历史长河中最后能留下的食品品牌，无一不是抓住了时代的机遇，通过不断的技术创新来迭代产品，最终承接住了时代的挑战，留在了消费者的心中。
二、未来食品将会面对哪些时代挑战？
立足于今天来看，未来食品行业的发展还需要应对三大挑战。不过在挑战中，同样存在很多潜在市场机会。
最大的挑战来自人口数量和结构变化带来的压力。
“2022年，前所未有的饥饿危机正在全世界蔓延。”这是2022年4月，联合国粮食计划署对全球发出的忠告。气候冲击、俄乌冲突、新冠疫情以及粮食和燃料成本的不断攀升，产生了一系列的连锁反应，可能导致81个国家中至少4700万人濒临饥荒。
据联合国人口基金会统计，2100年世界人口预测将突破100亿人，食物需求将进一步增长。食物消费结构的变化也呈现“班尼特法则”，即随着收入增加，人们对米面等淀粉类主食消费逐步减少，取而代之的是水果、蔬菜和肉类。根据联合国粮食及农业组织预测报告，到2050年，全球对蔬菜的需求预计将增加60%~100%，对肉类产品的需求将增加70%。
在2022年中国宏观经济热点问题研讨会上，有专家曾经分享过与中国粮食安全有关的系列数据：中国粮食需求峰值预计在2025~2030年到来，或将达到9.2亿~9.4亿。2019年，我国水稻、小麦和玉米三大谷物的自给率高达98%以上。但中国的粮食单产增长率正在降低，逐步逼近理论极限。
同时油、奶、肉等消费量持续增长，进口食品的占比快速升高，食物的自给率从2000年的94%下降到2020年的66%。如果中国想要兼顾粮食供给和消费升级，预计耕地面积将达到42到43亿亩。考虑到现在中国耕地在2019年底只有19.18亿亩，在不考虑技术进步的情况下，食物自给率将进一步下降到59%。
人口结构的变化带来的挑战也是十分严峻的。2022年，国家卫健委老龄司司长王海东指出，据测算，预计2035年左右，60岁及以上老年人口将突破4亿，在总人口中的占比将超过30%，中国将进入重度老龄化阶段。
实际上，全球的老龄化现象都在深化，根据联合国发布的《世界人口展望：2019年修订版》，预计到2050年，全世界每6人中，就有1人年龄在65岁（16%）以上，而这一数字在2019年为11人（9%）。老龄化加速的社会，将衍生出庞大的老年人食品市场。
这里可以借鉴日本的经验，2012年日本老年医学中心老年人健康促进项目的结论显示，日本65岁或以上的居家养老老人中，超过70%的人可被归为“营养不良”或“有营养不良的风险”。导致这一结果的重要原因是老人普遍存在的咀嚼吞咽问题，30%的老人存在不同程度的咀嚼问题，50%以上的老人存在吞咽问题。
这份调查问卷，极大程度上促进了日本护理食品行业的发展，根据央视财经《环球财经连线》的数据，日本护理食品市场的市值目前已经超过1600亿。
中国老龄人口的食品市场，未来也可能出现类似的增长。
其次，未来食品行业还需应对环境和气候变化的挑战。
2022年夏天，全球多国遭遇极端的高温天气。刘元法、陈坚撰写的《未来食品科学与技术》曾提到，根据预测，全球气候变暖，如果延续至2030年，世界粮食减产5%，到2050年将进一步减产至10%，可能会导致1亿~4亿人面临饥饿风险。
中国是以密集型农业为主的耕作方式，这种耕种方式带来了大规模的土壤流失。根据中国水利部发布的数据，2019年，我国水土流失面积271万平方公里，占中国大陆国土面积的28.34%。水土流失将会加剧粮食减产风险。
此外，我们也需要警惕过量化肥造成的水源和土壤污染。中国工程院院士、北京林业大学教授林伟伦曾在2017年接受《经济日报》采访时提到：中国国粮食产量占世界的16%，化肥用量占31%，每公顷用量是世界平均用量的4倍，过量的化肥很快被水冲到地下，影响土壤的营养平衡。
而我国每年180万吨的农药用量，有效利用率不足30%，多种农药造成了土壤污染，甚至使病虫害的免疫能力增强。为解决这一问题，2015年农业部发布《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》政策。农药化肥向绿色、可持续的方向发展是必然趋势。
另一个未来食品行业需要应对的挑战，是如何使得人们的膳食结构从不合理转向健康。
随着经济水平的提高，中国城市和农村居民的膳食结构都得到了极大改善，城乡居民膳食动物性蛋白的比例差距进一步缩小。虽然大家越吃越好，但距离国际公认的健康膳食结构还存有差距。
比如和发达国家（如日本和韩国）相比，目前中国居民的蛋白消费仍以植物蛋白和猪肉蛋白为主，在水产蛋白、奶类蛋白和其他动物类蛋白上，还有比较大提升的空间。
再比如，曾在《柳叶刀》期刊发布的全球疾病负担研究显示，不合理的膳食是中国人生病和死亡的主要因素之一。中国人的钠摄入过多，与此同时，全谷物、水果、蔬菜等的摄入量却远远未达最佳标准。要让中国居民的营养结构更加科学，从源头控制慢病的发生率，以医学营养食品为代表的功能性食品赛道存在巨大潜力。
三、食品行业技术升级路线：向中上游、多学科发展
过去十年间，中国食品饮料行业的创新主要集中于下游的流通环节，主要有两个原因：第一是得益于仓储物流体系的快速发展，使得中国陆运效率及综合成本把控做到世界第一，由此中国发展出了独具特色的生鲜电商行业。第二是互联网电商平台的发展，使得原先以线下渠道为主的食品饮料行业，迎来了线上化的机会。
但随着下游（比如仓储物流、线上运营）竞争趋向白热化，未来食品饮料行业技术演进的方向，大概率会逐步向中上游的环节发展。
在上游的技术迭代方向包括种业升级和养殖升级。
种子被称为“农业里的芯片”，目前中国需要降低对国外种子的依赖度。根据《农民日报》发布的数据：“2021年，中国农作物种业进口大于出口。进口6.8亿美元，多为园艺作物种子；出口3.3亿美元，水稻种子占据优势。中国部分蔬菜品种，如胡萝卜、菠菜、洋葱、高端品种番茄以及甜菜和黑麦草等种子的进口依赖度超90％ 。”
在农业领域，我们看好利用计算及基因编辑工具提升育种效率，投资了专注AI育种的星罗基因。人们可以通过基因测序，利用AI来预测不同序列所对应的表型，例如某粒种子是否能长成高产蛋白，或者有抗逆性的作物。我们可以用计算进行预测，同时用基因编辑，借助预测结果，来改变这颗种子。
除此之外，峰瑞资本也同时看好数字农业方向，通过农业遥感、农业大数据等各种数字化的手段来赋能农业，帮助提升生产效率。
在养殖升级方面，我们在调研功能性乳制品时发现，中国在奶牛品种（尤其良种）的供给上被高度“卡脖子”，80%以上的良种都依赖国外进口。如果中国能够在奶牛品种的育种上实现突破，一定可以在长期固化的乳品行业掀起新的格局。
食品行业除了向中上游纵向切入，也需要注重横向的融合拓展。我们发现，食品领域学科交叉融合的趋势在不断增强，这里重点介绍以下三个学科：
1. 合成生物学在食品领域的应用
现阶段专注于合成生物学的企业，更多是手拿“锤子”去找尽可能多的“钉子”，我们认为，其中一枚好的“钉子”就是母乳低聚糖（Human milk oligosaccharides，HMOs）。
直到今天大家还在提倡母乳喂养，就是因为母乳中存在独有的营养成分人乳低聚糖， 在促进人体早期肠道健康菌群的形成及免疫力维持和大脑发育方面发挥关键作用。
母乳低聚糖主要有5 种单体，包含D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖、L-岩藻糖和唾液酸。
在母乳低聚糖的制备上，通过酶催化法和发酵法互为补充，科学家已成功实现了唾液酸乳糖生物合成的产业化，而母乳低聚糖谱系中最为常见的岩藻糖基乳糖也在产业化的进程中。如果母乳低聚糖能够被大规模成熟制备，奶粉的营养价值将进一步无限接近母乳，这将在很大程度上减轻广大妈妈的哺乳负担。
另一个值得关注的功能性食品原料是阿洛酮糖。为什么说阿洛酮糖可能是下一个最具大规模应用价值的代糖？因为目前市场上的代糖都有不同程度的bug：比如以安赛蜜、三氯蔗糖、阿斯巴甜为首的高倍人工合成甜味剂，产量高、成本低，但是口感跟蔗糖相去甚远且有安全性隐患；甜菊糖苷、索马甜、罗汉果甜苷等天然代糖，由于提取困难，成本居高不下；糖醇类家族木糖醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇等虽然热量较低，但容易与人体肠道菌体发生发酵反应产生腹泻，糖醇类代糖本身独特的清凉口感也使其应用场景进一步受限。
到底有没有一种几乎没有bug的代糖呢？阿洛酮糖似乎给出了答案。阿洛酮糖作为自然界本身存在的一种稀少单糖，是果糖的差向异构体，这意味着它在理化性质和口感上都跟蔗糖非常接近，但是它的甜度只有蔗糖的70%，热量则只有蔗糖的1/10，而且还可以产生美拉德反应，这意味着它是主要代糖中，为数不多可以用在烘焙场景中的糖。
在安全性和健康特性方面，阿洛酮糖不会引起腹泻、可以抑制淀粉和二糖在胃肠道中的代谢，因此有助于降低患2型糖尿病的风险，研究表明阿洛酮糖还可以通过释放 GLP-1（胰高血糖素样肽-1）增强饱腹感，并且能够与葡萄糖和果糖在细胞膜表面的转运蛋白上发生竞争，从而降低小肠对葡萄糖、果糖等糖类的吸收速率，最终减少人体内脂肪的积累。
在代糖赛道上，阿洛酮糖是一个值得关注的新的里程碑。具有如此突出健康特性的阿洛酮糖之所以到目前还没有被大规模使用，是因为很长一段时间内它的制备都需要用化学法，成本昂贵。
直到日本香川大学教授提出，可以用差向异构酶的方式实现果糖和阿洛酮糖的转化，极大降低了制备的成本。目前国内代糖的头部企业，保龄宝和百龙创园都提早布局这一领域，保龄宝正在募资建设年产3万吨阿洛酮糖（干基）的项目，百龙创园正在建设年产5000吨阿洛酮糖的项目。
当然提到合成生物学在食品领域的应用就不得不提另一个新品类——细胞培养肉。人们之所以对细胞培养肉寄予厚望，正是由于细胞培养肉的生产效率非常高。一头牛从出生到屠宰的平均周期是46个月，一只鸡的周期大概是30~60天。但如果用细胞培养肉，取0.15千克的活牛组织，在两周的时间内就能得到2000公斤牛肉。
细胞培养肉的概念最早于1931由英国前首相丘吉尔提出，但研究进展非常缓慢，直到2013年，荷兰的生物学家Mark Post制备出了第一块完整的人造肉，之后Post教授成立Mosa Meat公司，推动了细胞培养肉的商业化。
细胞培养肉行业总体还处于发展的早期阶段，无论是获取培养高效增殖分化的干细胞使其接近“海夫利克极限”（细胞所能分裂的次数极限），还是寻找更安全便宜的培养体系，以及如何设计和优化大规模的细胞培养反应器，仍面临着诸多挑战。
2. 食品组学在食品领域的应用
食品组学是以明确食品组成成分与人体之间的密切联系而产生的新的研究科学。近年来，食品组学依托高灵敏、高通量、全覆盖的研究方法和先进仪器，取得了越来越多的突破。
食品组学中，最常用的四个工具是基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，分别有各自的应用领域，目前最受市场关注的是益生菌和益生元的开发，就是利用上述工具设计改进发酵乳制品的风味和营养性。
随着食品组学的发展，相信未来总有一天我们能够实现根据个体的遗传背景，消费习惯和健康情况，制定真正个性化的食品解决方案。未来的功能化食品，也会向着更平衡、更精确、更科学、更多元的方向发展。
3. 食品感知学在食品领域中的应用
所谓食品感知学，就是研究人如何感知食品。这个过程乍一听貌似很简单，但其实至少包含了三个环节的触发过程。
当我们拿到一个食品时，第一步先调动身体的眼口鼻手开始工作，收集食品的各项触信息，对食品形成初步预判；第二步是将这个预判送到中枢感知区再加工，对预判进行确认或否定；最后这些信息全部传输到情绪区域，最终形成我们对这个食物的总体印象。
由此可知，食品感知学是一个相当复杂交叉的学科，目前在消费领域的应用主要在气味和口感两个层面。
人类对气味的研究，就像人类对气味的语言描述一样贫瘠。直到今天，主要的鉴定方法还是气象色谱-质谱-嗅探仪联用法。其中代表性的研究当属风味化学领军者Dunkel教授，他测出227种不同类别食物饮料所对应的关键气味化合物的数量在3~36种。
在他的实验中，酒这一品类里气味化合物丰富程度最低的是啤酒，只有18种，而最高的法国白兰地竟然有36种。Dunkel教授的实验创造性地量化和比较了常规食物中的气味丰富程度，为今天研究食物的香气提供了有价值的参考。
但这个方法也有其瑕疵，实验过程更多的是单一气味的简单叠加，新的风味感官科学家们又在联用法基础上提出了风味感知组学这个方法。使用这个方法，他们已成功破译了日本“龟甲万”酱油中的关键香气化合物。
随着气味研究工具和方法的不断拓展，未来人类或许可以破译“气味”的秘密，定制基于特定需求的气味产品。
除了气味上的创新，食物的口感创新，在消费领域的应用也很多元。
前文提到，老年人普遍存在不同程度的咀嚼问题和吞咽问题。国际吞咽障碍饮食标准化委员会（International Dysphagia Diet Standardisation Committee） 于2016 年订立、2017 年出版了一套适用于吞咽障碍患者的饮食框架。
它把食品和饮料分成了八个等级，有助于老年人根据自己的需求和特性，找到专属于自己不同吞咽障碍程度下的适用食品。今天，类似的应用出现在日本介护食品的分类标识和宣称中，帮助更多的老年人及其亲属挑选更适用于老年人个体情况的易食食品。
基于口感创新，目前还出现了一个新的减糖策略。
研究人员设计了一组实验，购买了高糖和低糖两种不同的巧克力，并通过3D打印的方式，将这些巧克力分层成六种不同的组合，以产生不同类型的糖浓度，随后让72名选手对不同组合进行感官评估。
从结果来看，糖浓度在高-低-高和低-高-高的组合，品尝起来和完全高糖组得到了非常接近的甜度评分，尽管前者的总体糖含量低了近20%。
这是因为，3D打印的分层巧克力在顶部和底部都有高糖层，与完全高糖组的剖面最相似，可以模拟口感轮廓的结构，使其在口腔中的甜味刺激接近全糖结构。通过这一研究，未来可以利用3D打印技术来生成不同的食物层数量、浓度梯度和分层顺序，以实现消费者感知不到的降糖目标。
四、未来食品新展望：推动中国成为全球食品科技的创新中心
我们相信，未来食品行业会围绕着食品的交叉学科，最终形成包含细胞工厂、智能制造和精准营养在内的多种业态，由此还将衍生出一系列新的技术在食品领域的应用，比如3D打印、数字孪生、工业机器人及微生物技术等。
为了应对时代赋予的全新挑战，理想的未来食品企业画像可能是这样的：即在研发端，能积累交叉领域的自研能力，契合新需求带来的增量市场；在生产端，能通过运用新科技，挖掘规模化生产的潜能和成本优势；在销售端，能够具备讲述中国食品创新故事的品牌能力。
科技部在“面向2035愿景规划”中对中国食品科技的发展提出了明确愿景——中国要成为全球食品科技的创新中心。
本文来自微信公众号：峰瑞资本（ID：freesvc），作者：范铭望