Les scientifiques pensent que l'avenir de l'industrie alimentaire réside dans l'intégration de l'intelligence artificielle ; les machines créeront la nourriture. Et ce n’est pas seulement notre désir d’essayer quelque chose de nouveau et d’inhabituel ; c’est bien plus grave - l’époque des turbulences environnementales arrive : surpopulation, crises alimentaires, voire famine.
La menace de la famine... ?
En janvier 2022, la population mondiale était de 7,92 milliards d'habitants. Ce chiffre est en constante augmentation et, selon les prévisions, d'ici 2050, plus de 9 milliards de personnes vivront sur notre planète. Si nous construisons de nouvelles villes et des îles artificielles, les gens auront beaucoup de place, mais la situation alimentaire sera beaucoup plus difficile. La famine de masse aurait dû commencer sur Terre dans les années 1950 et 1960. Mais environ la moitié des personnes vivant sur la planète aujourd'hui sont en vie grâce à la découverte de la synthèse de l'ammoniac, qui a permis de produire des engrais azotés, a soutenu le sélectionneur américain Norman Borlaug. En 1970, il a reçu le prix Nobel en tant que l'un des pères de la révolution verte. Les engrais et les nouvelles variétés de plantes ont provoqué une explosion de la productivité dans l’agro-industrie, et les taux de production alimentaire ont commencé à dépasser la croissance de la population - bien que les partisans de Malthus aient affirmé que cela était impossible. Seules les guerres pouvaient résoudre le problème de la surpopulation sur Terre. Aujourd'hui, l'inertie de la révolution verte est pratiquement terminée.
Le problème écologique
L’industrie alimentaire d’aujourd’hui est le dénominateur commun de catastrophes écologiques majeures : réchauffement de la planète, sécheresse, déforestation, pénurie d’eau et famine. En outre, le climat de la Terre change rapidement et la concentration de dioxyde de carbone augmente, ce qui entraîne l'arrêt de la croissance de nombreuses cultures essentielles à la vie. Les scientifiques cherchent constamment des moyens d'améliorer l'adaptation des plantes au changement climatique, seulement ils n'ont pas encore obtenu de résultats probants. Les aliments protéinés d'origine animale ont été notre principale source de nutrition pendant des milliers d'années, et leur production est principalement responsable du changement climatique. Et pourtant, la population mondiale atteindra 8,5 milliards de personnes d'ici 2030. Les habitudes alimentaires d'un si grand nombre de personnes ont un effet profond sur le monde. Les scientifiques du monde entier appellent à aider l'environnement, principalement en réduisant la consommation de viande. Les vaches et le bétail en général émettent du méthane et d'autres gaz à effet de serre qui réchauffent notre planète. Cela a des conséquences irréversibles sur tous les écosystèmes.
- L'agriculture représente 30 % du total des gaz à effet de serre produits sur Terre.
- La superficie des terres agricoles dans le monde est d'environ 5 milliards d'hectares, soit 38 % de la superficie totale des terres.
Quelles nouvelles technologies et tendances sauveront l'humanité ?
Les principales tendances des prochaines décennies : les aliments d'origine végétale, l'utilisation de la technologie et de l'intelligence artificielle dans la production alimentaire, et la personnalisation des caractéristiques nutritionnelles de chaque produit.
Aliments à base de plantes
Remplacer les produits d'origine animale par des aliments végétaux est le premier point du changement de paradigme alimentaire. La tendance aux protéines alternatives : mycoprotéines, protéines d'algues et protéines de culture se développe dans le monde entier. Il est impossible de nourrir la population en croissance rapide uniquement avec des animaux de ferme, étant donné la pénurie de terres, d'eau et d'autres ressources. Par conséquent, l'humanité doit chercher d'autres sources de nourriture. Les experts de l'industrie alimentaire voient l'avenir de l'industrie alimentaire dans la transition vers les sources de protéines végétales, la fermentation et les technologies pour la culture de la viande et du lait "in vitro". Par exemple, début 2021, il y a eu une collaboration entre deux des entreprises les plus connues dans leurs catégories : McDonald's et Beyond Meat (qui produit de la viande végétale). Ils ont développé le McPlant Burger, qui, en plus d'une galette à base de plantes, comprend du fromage végétalien et de la mayonnaise, de la laitue, des tomates, des cornichons, des oignons, de la moutarde et du ketchup. Dans le cadre du test, il a été vendu en Scandinavie et au Canada. Par rapport à un burger classique, la version vegan :
- Produit 90 % d'émissions de gaz à effet de serre en moins
- nécessite 46 % d'énergie en moins et 99 % d'eau en moins,
- 93 % d'impact en moins sur l'utilisation des sols. Une startup américaine appelée Eat Just a développé un œuf à base de plantes appelé Just Egg. Il est vendu sous deux formes : tortillas surgelées et liquide. À base d'isolat de protéines comme substitut d'œuf, il contient de l'eau, du curcuma, de l'extrait de carotte pour la couleur, de la nisine (conservateur), de l'huile de colza, du sel, du sucre, de la lécithine de soja, des oignons séchés et des arômes naturels. Il y a autant de protéines dans un œuf végétal que dans un œuf ordinaire, mais contrairement à la version animale, il ne contient pas de cholestérol. Just Egg utilise 98 % moins d'eau, 86 % moins de terre et a une empreinte carbone 93 % inférieure à celle des œufs conventionnels. Cependant, il est peu probable que toute l'humanité puisse passer massivement à de nouveaux aliments. Et il ne s'agit même pas d'habitudes alimentaires ; il s'agit du prix de la nourriture, qui est un facteur déterminant dans les choix alimentaires. Et d'ici peu, le pouvoir d'achat dans la plupart des pays aura tendance à baisser.
L'IA dans la création d'alternatives végétales
On voit maintenant apparaître des startups qui proposent un moyen de produire des aliments à partir de la culture de plantes. Par exemple, la société chilienne NotCo propose des alternatives à base de plantes en utilisant l'intelligence artificielle "Giuseppe". Elle essaie de faire croire aux gens qu'ils mangent du steak, des œufs ou du lait alors que ce n'est pas le cas. L'entreprise produit des aliments d'origine animale en utilisant des formulations à base de plantes. Le but de l’algorithme est d’utiliser les relations chimiques entre les composants moléculaires des aliments et les perceptions humaines du goût et de la texture. L'IA examine la composition moléculaire des aliments (par exemple, le lait), puis crée une liste d'ingrédients du lait à partir d'une analyse des principaux composants. Elle recombine ensuite des éléments provenant d'aliments d'origine végétale pour recréer le goût et l'apparence de l'original animal. En fait, l'IA recherche chimiquement des analogues des composants animaux dans le monde végétal afin qu'ils puissent donner le même goût, la même odeur, la même texture et la même couleur. La machine, contrairement à l'homme, peut réfléchir simultanément à la compatibilité de 5 à 10 ingrédients pour déterminer le profil de saveur du produit final. Ce réassemblage est possible parce que les plantes et les animaux ont beaucoup en commun : nous partageons une nature chimique commune. Tous possèdent de l'ADN et de l'ARN, des protéines, des lipides et des glucides. Par exemple, les scientifiques ont déterminé que le chou rouge peut sécréter une molécule similaire au lactose (notre cerveau la perçoit également comme du lactose). En se basant sur cette molécule, ils ont fabriqué une émulsion qui ressemblait à une mayonnaise, sauf qu'en raison de la couleur du chou, elle s'est avérée être rouge. NotCo a déjà créé de la mayonnaise végétale, du lait, de la viande, de la crème glacée et du thon en utilisant l'IA. Voici, par exemple, la composition de la non-mayonnaise :
- Huile de canola (huile végétale raffinée dérivée de colza modifié, mais contrairement à l'huile de colza, elle a un goût neutre et ne contient aucune substance nocive),
- de l'eau,
- pois chiches,
- graines de moutarde,
- vinaigre de raisin,
- jus de citron,
- sel,
- sucre léger,
- poudre d'ail,
- cumin,
- poivre blanc,
- EDTA (additif E385, utilisé pour empêcher l'oxydation des métaux dans les produits et les changements de couleur). La valeur calorique du produit n'est que de 48 kcal pour 100 grammes, soit 14 fois moins que dans une mayonnaise classique. La nourriture produite par l'IA est de meilleure qualité que la nourriture conventionnelle. Le programme informatique ajuste tous les paramètres, y compris le contenu calorique, les acides aminés, les vitamines et les oligo-éléments.
Imprimante alimentaire 3D
Remplacer les viandes classiques par des alternatives végétales est inextricablement lié aux nouvelles technologies. En 2018, par exemple, un steak végétal imprimé sur une imprimante 3D a été présenté pour la première fois. L'impression tridimensionnelle permet de reproduire plus de 70 facteurs sensoriels différents de la viande, en utilisant des composants végétaliens qui imitent les muscles, la graisse et le sang. "La viande est fabriquée à partir d'ingrédients relativement simples : trois sources de protéines végétales, de graisse et d'eau. Le secret réside dans la façon dont le produit est fabriqué. Au lieu de l'extrusion ou du pressage, l'impression 3D donne aux produits une texture et une sensation en bouche plus réalistes. Les fibres de la viande sont simulées et la façon dont la graisse et l'eau sont retenues dans la matrice de la viande. Cette pseudo-viande ou ce pseudo-poisson est produit pour les consommateurs ordinaires qui apprécient avant tout le goût de leurs steaks, escalopes et saucisses préférés plutôt que le respect de l'environnement. L'impression 3D sur une imprimante alimentaire vous permet de créer des aliments à partir de divers composants, en les mélangeant de manière fantaisiste. Une imprimante alimentaire vous permettra de personnaliser le plat final de la texture choisie en fonction de vos exigences et de vos goûts et de réduire les déchets. Un autre avantage de ces produits est la capacité de manger plus sainement, par exemple en éliminant les graisses malsaines et en les remplaçant par des protéines. La technologie offre des possibilités illimitées pour créer de nouveaux produits : vous pouvez modifier le rapport des ingrédients et leur forme finale dans l'assiette.
Nourriture dans un tube à essai
L'élevage industriel intensif et les mauvaises conditions de logement des animaux sont des causes courantes de grippe porcine et aviaire, d'E. coli et de salmonelles. La production de viande dans un environnement stérile et contrôlé peut prévenir ces problèmes et accroître la sécurité alimentaire. En outre, il serait alors possible de cesser d'utiliser les antibiotiques prescrits aux animaux d'élevage, ce qui entraîne une résistance aux antibiotiques chez l'homme. La viande, la volaille et le poisson auxquels nous sommes habitués sont déjà fabriqués en laboratoire. Ces produits sont fabriqués directement à partir des cages des animaux et des oiseaux ; ils ne nécessitent pratiquement aucune culture - et il n'est pas nécessaire d'abattre de vrais animaux. Cette technologie pourrait changer fondamentalement la façon dont la viande est produite, en la rendant plus douce et moins nocive pour l'environnement. Les scientifiques ont commencé à utiliser les connaissances et les techniques accumulées dans le domaine des cellules souches et de l'ingénierie tissulaire pour développer des viandes à base de cellules. L'ingénierie tissulaire permet d'imiter les caractéristiques physiques et biochimiques des tissus naturels. Les cellules et les biomatériaux sont intégrés dans des conditions de culture appropriées pour former des tissus matures. En outre, la viande in vitro peut être personnalisée et contrôlée. Les combinaisons de cellules de différentes espèces peuvent donner lieu à de nouvelles saveurs et de nouveaux arômes. Toutefois, jusqu'à présent, cette technologie est coûteuse et n'est pas utilisée en masse.
Technologie de simulation du goût
Les scientifiques qui participent à la création de systèmes de réalité virtuelle tentent de rendre la réalité virtuelle aussi proche que possible de la réalité. Il ne s'agit pas seulement de la vue et de l'ouïe, mais aussi du goût. Les chercheurs ont réussi non seulement à tromper le goût des objets virtuels, mais aussi à simuler la structure des aliments. Vous pouvez désormais mâcher un biscuit ordinaire tout en éprouvant la sensation d'une sucette gluante, goûter la douceur d'une sucette virtuelle ou déguster la saveur plus complexe d'un cocktail virtuel. L'inventeur principal dans le domaine de la simulation du goût est Nimesha Ranasinghe. Technologie de l'interface numérique du goût - goûtez en touchant la boîte avec votre langue L'invention se compose de deux modules principaux
- Le module de contrôle. C'est une boîte carrée transparente, au milieu de laquelle se trouvent une planche et de nombreux fils colorés. Il est utilisé pour générer diverses impulsions électriques et thermiques.
- Le module d'interface linguistique. Il est situé à l'extérieur de l'appareil. Il a une surface unique avec de minuscules éléments thermoélectriques. Il est appliqué pour stimuler les récepteurs de la langue. A l'aide d'un léger courant alternatif et de la température transmise à travers l'électrode, les papilles gustatives peuvent être dupées. Au contact de la langue, les électrodes stimulent les récepteurs, créant l'illusion de sensations gustatives : salé, sucré, acide et amer. L'appareil reçoit des jeux de goûts d'un ordinateur via Bluetooth ou USB. Autrement dit, pour goûter des bonbons aigres, vous devez spécifier "aigre" dans le programme. Un mauvais goût se fera sentir en modifiant en douceur la force du courant et en augmentant simultanément la température de l'électrode aux points de contact avec la partie médiane de la langue. Cette technologie est bénéfique pour les patients diabétiques. Ils peuvent utiliser le synthétiseur de goût pour imiter un goût sucré. Il n'est pas nocif pour leur santé et n'augmente pas leur taux de sucre dans le sang. Les patients atteints de cancer peuvent utiliser le Taste Simulator pour restaurer les sensations gustatives atténuées après la chimiothérapie. L'interface numérique du goût peut être utilisée non seulement dans le domaine médical. Tout utilisateur peut l'utiliser pour obtenir de nouvelles sensations. Par exemple, la partie acide de l'acide ascorbique peut être ressentie comme douce. Pour l'instant, il n'est pas facile de combiner cet appareil avec les repas. Le contact direct avec la langue étant nécessaire pour simuler le goût, vous devrez faire des pauses pour toucher la surface de l'appareil avec votre langue pendant les repas. Ce n'est pas aussi confortable que si l'invention elle-même se présentait sous la forme de couverts.
Système électrique de texture des aliments - Simulation de la structure des aliments
Le simulateur donne une fausse impression de la texture des aliments pendant la mastication en utilisant l'effet de l'électricité sur les muscles masticateurs. En d'autres termes, il n'y a pas de nourriture dans la bouche, mais la personne a l'impression de mâcher un aliment, grâce à la stimulation électrique des muscles masticateurs. Lorsque l'électricité est appliquée aux muscles, ceux-ci se contractent d'une manière particulière, ce qui donne une fausse impression de structure des aliments pendant la mastication. Les muscles sont exposés à une charge électrique pulsée pour donner à la personne la sensation d'un aliment dur. Pour simuler des aliments mous, la fréquence des pulsations est réduite. Si on le souhaite, la même technologie peut tromper les sens d'une personne et l'amener à mâcher de la nourriture réelle. Par exemple, vous pouvez faire en sorte qu'une personne ait l'impression que de vrais bonbons sont plus durs ou plus mous qu'ils ne le sont en réalité. Cette technologie est excellente pour les personnes ayant des problèmes de mastication temporaires. Par exemple, la mastication des aliments est douloureuse pendant les deux premières semaines de la pose d'un appareil dentaire. L'appareil convient également aux personnes ayant des problèmes de mâchoire faible. Avec l'appareil, vous pouvez mâcher des aliments de n'importe quelle structure. Tous les aliments sembleront plus mous qu'ils ne le sont en réalité.
Vocktail - pouvez-vous transformer l'eau en vin ?
Le verre est capable de créer n'importe quelle sensation gustative à partir d'une eau ordinaire et de la compléter par des couleurs et des odeurs appropriées. Le Vocktail se compose de deux parties : le verre et le socle. Le socle comporte un panneau de commande régulant la pompe à air, le rétroéclairage et un compartiment pour les parfums. Ces derniers sont acheminés vers le verre par des tubes aromatiques. Lorsque l'utilisateur boit dans le verre, les impulsions visibles (lumière RVB projetée sur la boisson), gustatives (stimulation électrique sur le bout de la langue) et aromatiques (les pompes à air les régulent) se combinent pour créer un sens virtuel du goût, modifiant ainsi le goût de la boisson. Les développeurs ont fourni une application unique qui permet de mélanger les saveurs souhaitées de manière personnalisée, par exemple, le goût de la bière, du vin, du chocolat, de la fraise, du Mojito, ou même de la banane, de la Margarita. Tout n'est limité que par l'imagination de l'utilisateur. Ainsi, des LED illuminent le liquide et lui donnent l'apparence de la boisson prévue. La saveur et les électrodes situées sur les bords du verre stimulent les récepteurs de la langue et modifient le goût. Il est prévu d'utiliser ce dispositif pour simuler le goût dans la réalité virtuelle. Par exemple, dans l'univers du jeu, l'utilisateur peut commander n'importe quelle boisson, et Vocktail l'affectera. Ce développement est important pour mener un style de vie sain. Si une personne veut de l'eau pétillante, du café ou de la bière malsaine, elle peut utiliser un verre Vocktail intelligent. Il boira de l'eau normale et ses papilles gustatives penseront qu'il consomme ce qu'il veut.
Ustensiles électroniques : baguettes et bol à soupe
Des baguettes et un bol à soupe modifient la perception du goût des aliments. Ils sont équipés d'électrodes qui stimulent les papilles gustatives en contact avec la langue, amenant la personne à percevoir l'aliment comme acide ou salé. Les électrodes sont reliées à un tableau de commande, à une batterie et à une DEL indiquant le mode de fonctionnement de l'appareil (goût salé ou acide). Le composant principal est un ensemble de deux électrodes. Elles sont fixées sur le bord du bol, et les bâtonnets eux-mêmes sont les électrodes. Ils délivrent des impulsions électriques contrôlées sur le bout de la langue pendant la consommation pour intensifier le goût par électrostimulation. Le goût acide est obtenu par une stimulation de 180 microampères et le goût salé par 40 microampères. Par exemple, en mangeant une purée de pommes de terre non salée avec des baguettes, on ressent une augmentation significative du goût salé du produit. Dans le même temps, aucun contraste de ce type n'est observé lorsque l'on mange de la purée de pommes de terre salée avec des baguettes. Autrement dit, les baguettes ne rendent pas la purée de pommes de terre salée encore plus salée. La même situation se produit avec le bol de soupe. Un score d'acidité significativement plus élevé est obtenu avec une soupe miso légère.
Norimaki Synthesizer - un simulateur de saveurs de poche
Le cœur du gadget est une substance qui conduit un courant électrique. Ces électrolytes sont intégrés dans cinq gels. Ils contrôlent l'intensité de cinq goûts fondamentaux : le sucré, l'amer, le salé, l'acide et le goût des aliments riches en protéines. La combinaison des pouvoirs de ces cinq goûts donne le goût d'un produit particulier. Par exemple, pour démontrer le fonctionnement du prototype, l'auteur l'a enveloppé dans une feuille de nori et l'a réglé pour qu'il ait un goût aigre et salé - selon ses termes, il avait le goût du sushi. Sous l'effet de l'électricité, les molécules gustatives contenues dans le gel commencent à se déplacer dans une direction donnée. Par exemple, à partir de la langue - l'intensité d'un goût spécifique s'affaiblit ; sur la langue - elle s'intensifie. Lorsque l'appareil entre en contact avec la langue, une personne ressent les cinq goûts simultanément. Toutefois, en ajustant l'intensité de chacun d'eux, le synthétiseur Norimaki reproduit les saveurs reconnaissables de toutes sortes d'aliments, des oursons en gelée aux sushis en passant par l'anguille. L'invention permet de simuler les goûts de vos aliments préférés dans des endroits où il est impossible de les goûter, comme dans l'avion. Comme la sensation de goût ne s'accompagne pas de l'absorption d'aliments, le synthétiseur Norimaki peut être utilisé comme remède contre la suralimentation. L'appareil convient également aux hypertendus qui doivent limiter leur consommation de sel. Ils peuvent manger de vrais aliments, et le synthétiseur Norimaki les assaisonnera avec du sel virtuel..
Avantages de la technologie de simulation du goût
Les technologies de simulation et de tromperie du goût peuvent être utilisées
- pour le divertissement. Par exemple, pour simuler des aliments en réalité virtuelle.
- Dans le domaine médical. Les personnes atteintes de diabète pourraient être habituées à affecter un goût sucré, et les hypertendus pourraient adopter un goût salé.
Médecine personnalisée et nutritive
Les attitudes des gens envers leur santé, y compris la nutrition, évoluent lentement et pas partout. Il est plus évident dans les vastes zones métropolitaines occidentales avec un rythme de vie rapide, de nombreuses opportunités et une situation environnementale désastreuse. Les modes de vie et les habitudes alimentaires deviennent plus conscients et plus sains. Nous voulons en savoir plus sur nous-mêmes et sur notre corps pour gérer ces informations afin d'améliorer notre qualité de vie correctement. Un ensemble de données biologiques individuelles peut être collecté auprès de chaque personne sur les cellules, les processus qui s'y déroulent et les interactions entre les gènes, le cerveau, les muscles et les organes. Ces données peuvent être numérisées et, avec l'aide de l'IA, de médecins et de nutritionnistes, un régime alimentaire peut être développé pour l'individu. Des régimes personnalisés seront créés sur la base de données dérivées de gènes humains qui ne changent pas, ainsi que de données sur le microbiome et l'épigénétique (ce domaine étudie les modifications de l'information génétique non liées à des modifications de la structure de l'ADN mais se produisant sous l'influence de facteurs externes - mode de vie ou alimentation). À l'avenir, une personne pourra obtenir une solution nutritionnelle clé en main basée sur des analyses de sang et d'ADN, par exemple une liste individualisée d'aliments bons pour elle ou un régime tout prêt
Perspectives pour la nouvelle industrie alimentaire
L'industrie des aliments d'origine végétale et des protéines alternatives connaît une croissance dynamique. La technologie s'améliore, le nombre de consommateurs et le volume de production augmentent, ce qui entraîne une baisse des coûts et rend progressivement le produit moins cher. Les méthodes de production alimentaire primaire et les sources de protéines conventionnelles deviendront bientôt archaïques. Les consommateurs d'aujourd'hui commencent à exiger des produits frais, sains, nutritifs et abordables, créés de manière transparente et durable. Les options innovantes à base de plantes ont le potentiel d'améliorer considérablement l'environnement en réduisant les émissions de gaz à effet de serre et de résoudre qualitativement la pénurie alimentaire mondiale. Nous n'en sommes qu'au début du voyage, mais nous assisterons bientôt à un changement tectonique de nos habitudes alimentaires et de nos systèmes alimentaires.