Question

未来的农业如何提供食品？

Answer 1

人造种子

农业生产都要在作物成熟时选择优良的果实作为种子。这种传统的选种方式有两个弊端。一是在几代选择后，种子性能会发生退化；二是数量不足。现在，科学家已经找到一种人工合成种子的方法，一旦实践成功，可望解决上述矛盾。

世界上第一批人造种子已由法国农业专家研制出来，其中有小麦、水稻、苜蓿、胡萝卜和山茶等。这些人造种子和天然种子不同。天然种子形状各异如大豆种子是圆形的，小麦种子是纺锤形的，而人造种子都是球体胶囊，形状像蛙卵。不过，把它们播种到地里，都可以生根、发芽，生长成正常的作物。

人工制造种子，首先要筛选秧苗，从原来作物的植株上选切一块组织切片，然后把切片置入事先注满营养液的培养试管中。经过快速的无性繁殖，原植物的细胞发育成胚胎——种子，就可用于播种。

用人造种子繁育农作物，可以避免后代性能的退化。因为人造种子的优选非常方便，只要在优良的植株上切下一小片组织就可以了。这一小片组织细胞，经过营养液培养，就成为后代植物取之不尽用之不竭的种子源泉。由于培养的是优良品种，所以可以大大提高作物的产量。

现在，防治农作物的病虫害，主要靠使用大量的农药，虽然有一定效果，但也造成了环境污染。人造种子经过处理，可以消除种子上的病毒和细菌，还可以直接在培养箱中做专门的预防接种处理，这就从根本上提高了作物的防病、抗病能力。

人造种子还可制成具有不同功能的作物的品种。如现在的小麦，做面条、制面包都是同一种。将来生产的小麦就有不同的使用目的，有的专做面条，有的制成面包，还有的供牲口用等等。每种用途都是根据小麦的不同特性，如蛋白质的含量、含糖量和各种维生素的含量而定的。

生产副食的农业工厂

这个工厂可以生产蔬菜、瓜果、药材和花卉等植物，所以称为“农业工厂”。

农业工厂全然不像农场和温室，它不用土壤种植，不需露天和耕耘。它很像现代化工厂，幢幢厂房内设有自动生产线，它们上下不停地循环、转动，生产秩序井然。从播种到收获，全采用电子计算机自动控制，光线、温度、湿度、肥力和二氧化碳浓度等都根据不同植物作适当调节，因此，不用“靠天吃饭”，天南地北的作用，不论东北的大豆、南方的榨菜、北京的西红柿、新疆的哈密瓜等，都可以在同一农业工厂中生产出来，而且按人们需要来生产。

农业工厂的生产流水线可以是立体的，蔬菜生产线的上层生产莴笋，莴笋上面可再生产瓜果，不受土地和光照的限制。因为玻璃厂房里用阳光和高压纳灯相结合的方法进行光照，甚至还可以直接给植物“注射”某种激索和它们所缺少的微量元素，使植株长得又快又好，比起田野的栽培植物成熟期要快十几倍。

农业工厂的厂房分成六个作业区。先是将种子播在铺有木屑和肥料的培育盘中，在没有窗户和照明的温室里发芽。等长出小芽后，被传送带送入玻璃温室。经过光照、根部加压，温度控制、气氛控制等栽培管理，第六天，蔬菜走完温室全程离开传送带到收获区时，已经长成翠绿的嫩菜，就可包装上市，供人们食用。这样，可以天天有播种，天天有收获，常年供应各种新鲜蔬菜和瓜果。

农业工厂所用的“肥料”是多种营养液，它不使用任何农药、除草剂和消毒剂，连空气也是经过严格过滤后通入的，因此不用担心农药中毒，也无需用水冲洗，而且生产的植物营养很丰富，外观诱人。

农业工厂的生产可以不受地点和气候条件的影响，人们可以在居民聚居区、旅馆、饭店、食品厂及超级市场附近建设，专门生产各自需要的作物。

人造食品与合成食品

据统计，全世界每年消耗的粮食总计达12亿吨，这等于在赤道上用粮食辅成一条宽17米、厚1.8米的环球公路。而且随人口的增长，又使这条“粮食公路”每年延长1000公里。这使人类面临食品短缺的严重局面。面对这一挑战，人类正在一方面控制人口，另一方面努力寻找食品的新来源——人造食品。

通过非农业途径生产单细胞蛋白，是解决人类对蛋白质需求的办法之一。单细胞蛋白，俗称“人造肉”，是一种微生物食品。微生物大多是单细胞，是核酸和蛋白质的实体。用发酵法生产这种单细胞微生物就可以得到极为丰富的单细胞蛋白。微生物的繁殖速度惊人，500公斤的活菌体，在合适的条件下，一昼夜可生产1250公斤的单细胞蛋白；而一头体重500公斤的牛，每天只能合成0.5公斤的蛋白质。

“人造肉”的主要成分是蛋白蛋、脂肪、糖类、维生素和矿物质，营养价值可与牛奶、鸡蛋媲美。1吨微生物蛋白的营养价值，抵得上2.1吨精肉或3吨鸡蛋或12吨牛奶。它既可以做食品，也可以做饲料。

藻类是微生物世界的佼佼者，它可以像高等植物一样以二氧化碳为养分在太阳下进行光合作用，但生长速度比高等植物大几十倍。一亩地大小的湖泊中收获的藻粉，折合成浓缩蛋白，相当于5吨大豆，这为人类利用空气、水分和阳光制造粮食展示了广阔的前景。

将来走上餐桌的还有合成食品，它是利用遗传变异微生物或固定基酶制造出来的食物，与天然食品没有两样。还可以利用变异的真菌和酵母菌，把人们不爱吃的食物变成美食家所乐道的食品。比如，人们可以像处理合成纤维一样，把真菌生产出的菌丝按照某种纹理结构纺织、编结、成型，这样，就可以指定生产某种特殊的食品，如牛腿、牛里脊、牛肝、牛筋等。英国已把合成的牛肉食品推广到市场，供应合成牛肉汉堡包和冻“牛肉”馅。

太空食品

太空中所有的物品都失去了重量，变得可以随处飞扬，好像空气一样。这样，宇航员就不能像地球上那样可以随时取食，轻松地嚼咽，不然就会因食物不能下咽而卡在食道中间，危及生命。因此，科学家在研制宇宙飞船的同时，也研究制造太空食品。

经过许多次的太空实践，科学家发现，太空食品要求营养丰富、卫生、进食方便。

现在供宇航员食用的食品，各类繁多，不仅有新鲜的面包、水果、巧克力，也有装在太空食品盒里的炒菜、肉丸等，还有番茄酱等调味品。这些食品大多是高度浓缩的、流质状的。所以，宇航员吃饭时，只要“飘游”到厨房内，向食品盒注入一定的水，进行加热，然后就可以像挤牙膏似的把食物挤进嘴里美餐一顿。当然，如果要吃花生米类硬颗粒状食物，那就不能直接往嘴里送，否则会塞到鼻孔里。比较稳妥的办法是让花生米在空中飘着，然后张大嘴去捕捉。

因为太空食品具有进食量少、发热量高、营养极其丰富的特点，所以日本首先研制了这种常用太空食品，供地球上使用。新开发的常用太空食品有两种。一种是流质的，叫“营养补液”，专供医院病人用，进食时用一根一定直径的细管通人胃里，直接给食，比静脉点滴的效果还好。另一种是固体的“高浓缩营养胶囊”。这种外形像胶囊的太空食品，可以根据不同人的需要来制造。这种太空食品现在主要供病人、偏食的幼儿、饮食不规律的体弱者以及营养不足的运动员用，将来会成为人类最方便、营养价值最高的食品。

药物食品

中医学自古就有“药食同源”之说，许多中药既是药品，也是很好的食品。随着近代化学药物的大量使用，药物的毒副、作用逐渐被人们所认识。为了克服药物的毒副作用，减少或避免医源性疾病的发生，人们开始开发能代替药物的食品，到了21世纪能代替药物的食品将走进千家万户。

可使人聪明的食品。人脑的发育与饮食营养有着密切的关系，血脑屏障对药物进入人脑有一定的选择性。前人经过多年的积累发现，食物能够影响人的健康，不同体质的人对饮食的要求不同，长期食用某种食物会使人身产生一些不适的反映，有的食物还可以影响大脑。中医学著作《食疗本草》讲的就是如何利用食物治疗疾病。其中有些药性植物可做成食品，健脑益智作用很强，如剌五加皮、人参、黄精等。人们可以通过进食某种特殊的食物，来改善人的记忆力，增强学习能力。按照时间生物学的观点，人的精力以上午最强，于是，就设计一种早餐，唤起人们的注意力，提高人的创造力和分析力。含有某些促进神经活动的药物食品，能够按照人的意愿，使它对大脑的某一部位在特定的时间内产生效果。

促进睡眠的食物，高速发展的社会，大量可处理信息资料，使人们的大脑得不到充分的休息，睡眠障碍的患者将明显增多。到了就寝时间，吃点什么食物或饮料会使人引起睡意呢？酒虽然可以促进睡眠，但过多的饮用会引起酒精性肝炎脂肪肝和肝硬化。当然会有更好的食物或饮料会改善人的睡眠。γ-氨基丁酸(GABA)，如果人们能够使用促进神经递质增加的物质，或前体(如色胺酸)等，或存在于食物中的促眠物质，将会通过某种途径，作用于人的大脑某一区域，从而使人很快入睡，且不影响睡眠——觉醒周期。这不仅适合于正常人，对精神病患者也非常有益。

戒毒食品。吗啡、可卡因、古可碱等都是能作用于大脑并影响大脑功能的毒品。长期吸毒的人，戒毒往往是很困难的，除了强制性的手段外，解毒药物也会有一定的副作用，要让那些吸毒的“瘾君子”回到社会，开发一种能逐渐解毒的食品或饮料，是非常重要的。阻断药物对大脑的作用，促进毒物从汗、尿、便中排出，食物当然是最好的。

改善时差不适和轮班不适的食品。经常乘飞机出国或长期倒班的人们，时差和倒班带来的不适常困扰着人们，尽管飞机上的饮品或工作餐会对人们有所安慰，而要重新拨动人的生物钟，最好的办法是睡觉。服用营养素，或含有某些中药成分的食品，将给经常外出的人带来舒适。

昆虫食品

昆虫具有很高的营养价值，其蛋白质的含量一般在30％～72％，所含的氨基酸超过联合国粮农组织规定的食品营养含量标准。拿蚂蚁来说，除了牛肉所含蛋白质(21.5％)超过蚂蚁(20.4％)外，鸡(20.2％)、鱼(18.9％)，猪肉(18.5％)和蛋(6.4％)都不及它。至于维生素的含量，蚂蚁更是名列前茅。

昆虫的适应性强，世界上每一个角落，都有不同的昆虫生活，而且繁殖能力惊人。一对普通的苍蝇一年能产卵5.5亿个；埃及蝗虫每月平均产卵19.5万个；一只蚁王每天产卵340颗。源源不断的昆虫后代，为人类提供了丰富的食品来源。

昆虫食品并不是今天才有。我国向来有“北吃蝗虫南吃蝉”的习惯。蚁卵酱、炸蝉、炒蜂，是周朝帝王御膳的盘中餐。今日广东人吃虫胆量大，流行的名点有油炸土鳖卵鞘，盐炒金龟子幼虫、黄蜂蛹炒鸡蛋、炸蝗虫、炸蝼蛄等。广西有人用蚂蚁卵调面条，拌凉菜。哈尔滨流行蚕蛹食品多达四五种。

各国食虫的种类繁多，非洲南部的南非共和国、莫桑比克、津巴布韦等国家嗜好毛毛虫，这种虫是一种大帝蛾的幼虫，长达10厘米，可油炸、红烧、白焖，也可制成肉虫干。据说成年人一天吃20条虫，就能满足人体一天对钙、磷、铁、核黄素的需要。泰国首都曼谷各大酒家有一种叫“飞虾”的名菜，原来是蝗虫油炸而成。法国一家公司还在墨西哥，办起了昆虫罐头厂，专门收购蚂蚁卵、蜂蛹、龙舌头等昆虫，加工成罐头食品，运到法国再裹上一层巧克力就身价倍增。

全球昆虫总重量是人类的12倍。已知昆虫100多万种，现已查明的有500多种昆虫可食用，如蚂蚁、蝉、蝗虫、螳螂、蟋蟀、蝴碟等，其中十之八九是害虫。由于昆虫具有繁殖快、饲养成本低，便于人为控制、适合工厂化生产等特点，因此昆虫食品有着广泛的发展前景，这一取之不尽的人类食品新资源，有待人们去开发。

超高压食品

食品贮存技术越来越受到人们的重视，一些行之有效的方法，如风干法、冷冻法、罐头封装法等，都会使食品的鲜味受到不同程度的损害。现在出现了一种具有划时代意义的食品保存技术，就是超高压加工法，加工的食品为超高压食品。

超高压加工就是把食品置于数千个大气压之中，在不损害食品材料本质的情况下对其进行调合、加工，杀菌。食品材料，在超高压环境中，淀粉变成糊状，蛋白质变成凝胶状，类似蜂蜜。虽然淀粉和蛋白质失去了本来的面目，变得表面发光、质地细腻，但色香味都不失原有风味。对新鲜的鳕鱼加4000个大气压，就能变成新鲜鱼糕。把水果和砂糖装入塑料袋中，加高压能制成果酱。超高压加工食品，还会产生奇特的效果，比如对陈米加1000个大气压，它便具有新米的味道。

超高压食品不但无菌，保鲜时间长，而且还能使食品增添附加价值，成为人们理想的食品。

绿色食品

我们所食用的粮食来自绿色的世界，它维持着人类的生存，随着人口的不断增长，过去被人们少用的植物，将通过科学的方法，加工成新的绿色植物食品。

新的绿色植物食品被分成两大粪，一在是纯绿色植物食品，即用一种或几种野菜加工而成的。如蒲公英速泡菜、咸味蕨菜、芙蓉黄花饼等。一类是人工绿色植物食品，即通过生物工程学技术制造的各种转基因植物，这些植物通过细胞融合的方法可以在工厂里生产，如现在用马铃薯细胞直接生产的马铃薯、无土栽培的各种蔬菜等。还有许多新的绿色食品在开发中。

人类把纯天然的绿色植物经过科学的加工制造出许多高档的产品，在充分保留植物自身的营养外，又给它增加了新的价值。新型的植物食品，从种植、收获到加工成品出厂都完全是在工厂中进行的，这里有充足的自然光和人造光，有自动浇灌机、锄草机，有制作成品的各种设备，根据用户的需要加工成品、半成品、速食品，一种新的农业生产完全是靠高技术的支持，种植所需的各种条件都能明确地满足，气象资料可从中长期预见中得知，销售信息可从信息高速公路上获得，运输安排有汽车、飞机，只要用户一个电话，所需的绿色植物食品就可立即从货架上调出，运往世界各地。

辐照食品

这是一种用放射线辐射处理过的食品，它可以在没有冷冻条件下贮存很长时间。美国曾上市一种用银箔包装的肉食，是专门为宇航员准备的带汁的鸡肉、牛肉和瘦猪肉，整整存放了六年之久，可是食品的色泽、香味、味道和营养如同新鲜的一样。

食品进行辐照处理时，要先把食品装入多层塑料薄膜袋中，并用真空泵抽出袋中的空气，然后放人液氮中降温冷却。这样做是为了尽量减少在以后处理中食品色泽、味道、肉质和营养成分的损失。

辐射处理是放在1.8米厚墙壁围成的巨大房间里进行的，常用的射线有伽玛射线和电子束。伽玛射线能使电子从食物分子或原子结构逸出，变成离子。新产生的离子和细菌、霉菌或其他的虫卵中的蛋白质起反应，从而杀死这些微生物和虫卵，或者阻止它们生长。同时还能杀死病原体和引起肠胃病的细菌。

用不同的照射剂量，可得到不同的效果。小剂量照射，一般用来抑制植物发芽和过度成熟，以及用来杀灭病原和寄生虫等。中等剂量的照射多甩于肉类、鸡蛋、鱼类、贝类、果品、蔬菜以延长保存期，杀灭沙门氏菌。大剂量的照射目的是完全灭菌，如极低温冷冻的肉类、鱼类、腊肉等。

人类未来的粮食——石油蛋白

如今，世界人口已突破60亿，每年消耗的粮食总量达12亿吨。随着全球人口的不断增长，人类总有一天会因缺粮而难以生存。为此，科学家提出开发人工食品，其中很有发展前途的新的食物来源，是从石油中提取蛋白质。

石油之所以能够变成食品，全在于微生物的功劳。在自然界，生存着许许多多微生物，这些微生物中有一些靠“吃”石油为生，它们选定正构烷烃和甲烷作为自己的食物，从而可“生产”出人类大量需要的蛋白质。

在实验中，科研人员首先对这些微生物进行筛选、培育和繁殖，然后将它们接种到正构烷烃的液体石蜡上，由于具备氧气、水、温度和适当的酸碱度等微生物生长繁殖需要的条件，它们在对石油消化和分解后，可繁殖出新的一代，随着微生物的不断繁殖增多，使用先进的工艺技术，科学家可对这些微生物进行处理，从而生产出营养价值很高的石油蛋白质粉末。这种如同奶粉一样的“石油蛋白”，每100克中含有42克蛋白质、3克核酸和一些维生素，而人们今天经常食用的鸡蛋或瘦肉，每100克中仅含有蛋白质14～20克。