Gli scienziati ritengono che il futuro dell'industria alimentare sia nell'integrazione con l'intelligenza artificiale; saranno le macchine a creare il cibo. E non si tratta solo del nostro desiderio di provare qualcosa di nuovo e insolito; la questione è molto più grave: sta arrivando l'era delle turbolenze ambientali: sovrappopolazione, crisi alimentari e possibili carestie.
La minaccia della carestia...?
Nel gennaio 2022, la popolazione mondiale era di 7,92 miliardi di persone. Questa cifra è in costante aumento e, secondo le previsioni, entro il 2050 vivranno sul nostro pianeta più di 9 miliardi di persone. Se costruiamo nuove città e isole artificiali, le persone avranno molto spazio, ma la situazione alimentare sarà molto più difficile. La fame di massa sarebbe dovuta iniziare sulla Terra negli anni Cinquanta e Sessanta. Ma circa la metà delle persone che vivono oggi sul pianeta è viva grazie alla scoperta della sintesi dell'ammoniaca, che ha reso possibile la produzione di fertilizzanti azotati, ha sostenuto l'allevatore americano Norman Borlaug. Nel 1970 ha ricevuto il Premio Nobel come uno dei padri della Rivoluzione Verde. I fertilizzanti e le nuove varietà vegetali provocarono un'esplosione di produttività nell'industria agroalimentare e i tassi di produzione alimentare iniziarono a superare la crescita della popolazione, anche se i seguaci di Malthus sostenevano che ciò fosse impossibile. Solo le guerre avrebbero potuto risolvere il problema della sovrappopolazione sulla Terra. Oggi, l'inerzia della Rivoluzione Verde è praticamente finita..
Il problema ecologico
Oggi l'industria alimentare è il denominatore comune dei principali disastri ecologici: riscaldamento globale, siccità, deforestazione, scarsità d'acqua e carestie. Inoltre, il clima della Terra sta cambiando rapidamente e la concentrazione di anidride carbonica sta aumentando, causando l'interruzione della crescita di molte colture essenziali per la vita. Gli scienziati sono costantemente alla ricerca di modi per migliorare l'adattamento delle piante ai cambiamenti climatici, solo che non hanno ancora ottenuto risultati significativi. Gli alimenti proteici di origine animale sono stati la nostra principale fonte di nutrimento per migliaia di anni, e la loro produzione è la principale responsabile del cambiamento climatico. Eppure la popolazione mondiale raggiungerà gli 8,5 miliardi di persone entro il 2030. Le abitudini alimentari di così tante persone hanno un effetto profondo sul mondo. Gli scienziati di tutto il mondo chiedono di aiutare l'ambiente, soprattutto riducendo il consumo di carne. Le mucche e i bovini in genere emettono metano e altri gas serra che riscaldano il nostro pianeta. Ciò ha conseguenze irreversibili per tutti gli ecosistemi..
- L'agricoltura rappresenta il 30% del totale dei gas serra prodotti sulla Terra.
- L'area dei terreni agricoli nel mondo è di circa 5 miliardi di ettari, ovvero il 38% della superficie totale.
Quali nuove tecnologie e tendenze salveranno l'umanità?
Le principali tendenze dei prossimi decenni: sono gli alimenti di origine vegetale, l'uso della tecnologia e dell'intelligenza artificiale nella produzione alimentare e la personalizzazione delle caratteristiche nutrizionali dei singoli prodotti.
Alimenti a base vegetale
Sostituire i prodotti animali con alimenti vegetali è il primo punto del cambio di paradigma alimentare. La tendenza verso proteine alternative: micoproteine, proteine di alghe e proteine in coltura è in aumento in tutto il mondo. È impossibile nutrire la popolazione in rapida crescita solo con animali da fattoria, data la scarsità di terra, acqua e altre risorse. Quindi, l'umanità ha bisogno di cercare altre fonti di cibo. Gli esperti dell'industria alimentare vedono il futuro dell'industria alimentare nella transizione verso fonti proteiche di origine vegetale, fermentazione e tecnologie per la coltivazione di carne e latte "in vitro". Ad esempio, all'inizio del 2021, c'è stata una collaborazione tra due delle aziende più famose nelle loro categorie: McDonald's e Beyond Meat (che produce carne di origine vegetale). Hanno sviluppato il McPlant Burger, che, oltre a un tortino a base vegetale, include formaggio e maionese vegani, lattuga, pomodori, sottaceti, cipolle, senape e ketchup. Come parte del test, è stato venduto in Scandinavia e Canada. Rispetto ad un hamburger normale, la versione vegana:
- Produce il 90% in meno di emissioni di gas serra,
- richiede il 46% di energia in meno e il 99% di acqua in meno,
- 93% di impatto in meno sull'uso del suolo. Una startup americana chiamata Eat Just ha sviluppato un uovo a base vegetale chiamato Just Egg. Viene venduto in due forme: tortillas surgelate e liquido. A base di isolato proteico come sostituto dell'uovo, contiene acqua, curcuma, estratto di carota per il colore, nisina (conservante), olio di colza, sale, zucchero, lecitina di soia, cipolle essiccate e aromi naturali. Ci sono tante proteine in un uovo vegetale come in un uovo normale, ma a differenza della versione animale, non ha colesterolo. Just Egg utilizza il 98% in meno di acqua, l'86% in meno di terra e ha un'impronta di carbonio inferiore del 93% rispetto alle uova convenzionali. Tuttavia, è improbabile che tutta l'umanità sia in grado di passare in massa a nuovi alimenti. E non si tratta nemmeno di abitudini alimentari; si tratta del prezzo del cibo, che è un fattore determinante nelle scelte alimentari. E a breve, il potere d'acquisto nella maggior parte dei paesi tenderà a diminuire.
AI nella creazione di alternative a base vegetale
Stanno comparendo startup che offrono un modo di produrre cibo basato sulla coltivazione di piante. Ad esempio, l'azienda cilena NotCo propone alternative a base vegetale utilizzando l'intelligenza artificiale di "Giuseppe". L'azienda cerca di far credere alle persone che stanno mangiando bistecche, uova o latte quando non è così. L'azienda produce alimenti animali utilizzando formulazioni a base vegetale. Lo scopo dell'algoritmo è quello di utilizzare le relazioni chimiche tra i componenti molecolari degli alimenti e le percezioni umane di gusto e consistenza. L'intelligenza artificiale esamina la composizione molecolare degli alimenti (ad esempio, il latte), quindi crea un elenco di ingredienti del latte basato sull'analisi dei componenti principali. Quindi ricombina elementi provenienti da alimenti di origine vegetale per ricreare il gusto e l'aspetto dell'originale animale. Infatti, l'intelligenza artificiale cerca chimicamente gli analoghi dei componenti animali nel mondo vegetale in modo che possano dare lo stesso sapore, odore, consistenza e colore. La macchina, a differenza degli esseri umani, può pensare contemporaneamente alla compatibilità di 5-10 ingredienti per capire quale sarà il profilo gustativo del prodotto finale. Questo riassemblaggio è possibile perché piante e animali hanno molto in comune: condividiamo una natura chimica comune. Tutti hanno DNA e RNA, proteine, lipidi e carboidrati. Per esempio, gli scienziati hanno determinato che il cavolo rosso può secernere una molecola simile al lattosio (anche il nostro cervello la percepisce come lattosio). Basandosi su questa molecola, hanno creato un'emulsione che assomigliava alla maionese, solo che, a causa del colore del cavolo, risultava essere rossa. NotCo ha già creato maionese vegetale, latte, carne, gelato e tonno utilizzando l'intelligenza artificiale. Ecco, ad esempio, la composizione della maionese non vegetale:
- Olio di canola (olio vegetale raffinato derivato dalla colza modificata, ma a differenza dell'olio di colza ha un sapore neutro e non contiene sostanze nocive),
- acqua,
- ceci,
- semi di senape,
- aceto d'uva,
- succo di limone,
- sale,
- zucchero leggero,
- aglio in polvere,
- cumino,
- pepe bianco,
- EDTA (additivo E385, utilizzato per prevenire l'ossidazione dei metalli nei prodotti e le variazioni di colore). Il valore calorico del prodotto è di sole 48 kcal per 100 grammi, ovvero 14 volte in meno rispetto alla maionese classica. Il cibo prodotto dall'IA è di qualità migliore rispetto al cibo convenzionale. Il programma per computer regola tutti i parametri, compreso il contenuto calorico, gli aminoacidi, le vitamine e gli oligoelementi.
Stampante 3D per alimenti
La sostituzione delle carni classiche con alternative a base vegetale è indissolubilmente legata alle nuove tecnologie. Nel 2018, ad esempio, è stata presentata per la prima volta una bistecca a base vegetale stampata su una stampante 3D. La stampa tridimensionale consente di riprodurre più di 70 diversi fattori sensoriali della carne, utilizzando componenti vegan che imitano muscoli, grasso e sangue. "La carne è composta da ingredienti relativamente semplici: tre fonti di proteine vegetali, grassi e acqua. Il segreto sta nel modo in cui è realizzato il prodotto. Invece dell'estrusione o della pressatura, la stampa 3D conferisce ai prodotti una consistenza e una sensazione in bocca più realistiche. Vengono simulate le fibre della carne e il modo in cui il grasso e l'acqua vengono trattenuti nella matrice della carne. Tale pseudo carne o pseudo pesce viene prodotto per i consumatori ordinari che apprezzano, prima di tutto, il gusto delle loro bistecche, cotolette e salsicce preferite piuttosto che il rispetto dell'ambiente. La stampa 3D su una stampante per alimenti consente di creare cibo da vari componenti, mescolandoli fantasiosamente insieme. Una stampante alimentare ti consentirà di personalizzare il piatto finale della consistenza scelta in base alle tue esigenze e ai tuoi gusti e ridurre gli sprechi. Un altro vantaggio di tali prodotti è la capacità di mangiare in modo più sano, ad esempio rimuovendo il grasso malsano e sostituendolo con proteine. La tecnologia offre possibilità illimitate per la creazione di nuovi prodotti: puoi modificare la proporzione degli ingredienti e la loro forma finale sul piatto.
Cibo in provetta
L'allevamento industriale intensivo e le cattive condizioni di stabulazione degli animali sono cause comuni di influenza suina e aviaria, E. coli e salmonella. La produzione di carne in un ambiente sterile e controllato può prevenire questi problemi e aumentare la sicurezza alimentare. Inoltre, sarebbe possibile smettere di usare gli antibiotici prescritti agli animali da allevamento, che portano alla resistenza agli antibiotici negli esseri umani. La carne, il pollame e il pesce a cui siamo abituati sono già prodotti in laboratorio. Questi prodotti sono ottenuti direttamente dalle gabbie di animali e uccelli, non richiedono praticamente alcuna coltivazione e non c'è bisogno di macellare animali veri. Questa tecnologia potrebbe cambiare radicalmente il modo di produrre la carne, rendendola più morbida e meno dannosa per l'ambiente. Gli scienziati hanno iniziato a utilizzare le conoscenze e le tecniche accumulate nel campo delle cellule staminali e dell'ingegneria dei tessuti per sviluppare carni a base cellulare. Nell'ingegneria tissutale è possibile imitare le caratteristiche fisiche e biochimiche dei tessuti naturali. Cellule e biomateriali vengono integrati in condizioni di coltura adeguate per formare tessuti maturi. Inoltre, la carne in vitro può essere personalizzata e controllata. La combinazione di cellule di specie diverse può portare a nuovi sapori e aromi. Tuttavia, finora questa tecnologia è costosa e non viene utilizzata in massa.
Tecnologia di simulazione del gusto
Gli scienziati che si occupano della creazione di sistemi di realtà virtuale cercano di rendere la realtà virtuale il più simile possibile alla realtà. Non si tratta solo di vista e udito, ma anche di gusto. I ricercatori sono riusciti non solo a ingannare il gusto degli oggetti virtuali, ma anche a simulare la struttura del cibo. Ora è possibile masticare un normale biscotto provando la sensazione di un lecca-lecca appiccicoso, assaggiare la dolcezza di un lecca-lecca virtuale o gustare il sapore più complesso di un cocktail virtuale. Il principale inventore nel campo della simulazione del gusto è Nimesha Ranasinghe. Tecnologia dell'interfaccia digitale del gusto - si assaggia toccando la scatola con la lingua L'invenzione si compone di due moduli principali
- Il modulo di controllo. È una scatola quadrata trasparente, al centro della quale c'è una tavola e tanti fili colorati. Viene utilizzato per generare vari impulsi elettrici e termici.
- Il modulo di interfaccia della lingua. Si trova all'esterno del dispositivo. Ha una superficie unica con minuscoli elementi termoelettrici. Viene applicato per stimolare i recettori della lingua. Con l'aiuto di una leggera corrente alternata e della temperatura trasmessa attraverso l'elettrodo, le papille gustative possono essere ingannate. A contatto con la lingua, gli elettrodi stimolano i recettori, creando l'illusione delle sensazioni gustative: salato, dolce, acido e amaro. Il dispositivo riceve i set di gusti da un computer tramite Bluetooth o USB. Cioè, per assaggiare una caramella acida, devi specificare "acida" nel programma. Si avvertirà un cattivo sapore modificando dolcemente la forza della corrente e aumentando contemporaneamente la temperatura dell'elettrodo nei punti di contatto con la parte centrale della lingua. Questa tecnologia è vantaggiosa per i pazienti diabetici. Possono usare il sintetizzatore del gusto per imitare un gusto dolce. Non è dannoso per la loro salute e non aumenta i livelli di zucchero nel sangue. I pazienti affetti da cancro possono utilizzare il simulatore di gusto per ripristinare le sensazioni gustative attenuate dopo la chemioterapia. La Digital Taste Interface può essere utilizzata non solo in campo medico. Qualsiasi utente può usarlo per ottenere nuove sensazioni. Ad esempio, la parte acida dell'acido ascorbico può essere percepita come dolce. Per ora non è facile abbinare questo dispositivo ai pasti. Poiché per simulare il gusto è necessario il contatto diretto con la lingua, durante i pasti dovrai fare delle pause per toccare la superficie del dispositivo con la lingua. Non è così comodo come se l'invenzione stessa fosse sotto forma di posate.
Sistema elettrico della struttura degli alimenti - Simulazione della struttura degli alimenti
Il simulatore dà un falso senso della consistenza del cibo durante la masticazione, sfruttando l'effetto dell'elettricità sui muscoli masticatori. Cioè, non c'è cibo in bocca, ma la persona ha la sensazione di masticare del cibo, grazie alla stimolazione elettrica dei muscoli masticatori. Quando l'elettricità viene applicata ai muscoli, questi si contraggono in un modo particolare, dando un falso senso della struttura del cibo durante la masticazione. I muscoli sono esposti a una carica elettrica pulsante per dare a una persona la sensazione di cibo duro. Per simulare cibi morbidi, la frequenza delle pulsazioni viene ridotta. Se lo si desidera, la stessa tecnologia può indurre i sensi di una persona a masticare cibo vero. Ad esempio, puoi far sentire una persona delle vere caramelle più dure o più morbide di quanto non siano in realtà. Questa tecnologia è eccellente per le persone con problemi di masticazione temporanei. Ad esempio, masticare il cibo per le prime due settimane è doloroso quando vengono posizionati gli apparecchi ortodontici. Il dispositivo è adatto anche a persone con problemi alla mascella debole. Con il dispositivo, puoi masticare cibo di qualsiasi struttura. Qualsiasi cibo sembrerà più morbido di quanto non sia in realtà.
Vocktail: puoi trasformare l'acqua in vino
Il bicchiere è in grado di creare qualsiasi sensazione di gusto a partire dal bere semplice acqua e di completarla con colori e odori appropriati. Il Vocktail è composto da due parti: il bicchiere e la base. La base ha un pannello di controllo che regola la pompa dell'aria, la retroilluminazione e un vano per le fragranze. Queste ultime vengono immesse nel bicchiere attraverso tubi per aromi. Quando l'utente beve dal bicchiere, gli impulsi visibili (luce RGB proiettata sulla bevanda), gustativi (stimolazione elettrica sulla punta della lingua) e aromatici (regolati dalle pompe ad aria) si combinano per creare un senso virtuale del gusto, cambiando così il sapore della bevanda. Gli sviluppatori hanno fornito un'applicazione unica che mescola i sapori desiderati in modo personalizzato, ad esempio, il gusto della birra, del vino, del cioccolato, del Mojito alla fragola, o anche ottenendo una banana, il Margarita. Tutto è limitato solo dall'immaginazione dell'utente. Di conseguenza, i LED illuminano il liquido e lo fanno assomigliare alla bevanda desiderata. Il sapore e gli elettrodi intorno ai bordi del bicchiere stimolano i recettori sulla lingua e modificano il gusto. Si prevede di utilizzare il dispositivo per simulare il gusto nella realtà virtuale. Ad esempio, trovandosi nel mondo del gioco, l'utente può ordinare qualsiasi bevanda e Vocktail la influenzerà. Questo sviluppo è importante per condurre uno stile di vita sano. Se una persona desidera un'acqua frizzante, un caffè o una birra poco salutari, può utilizzare un bicchiere intelligente Vocktail. Berrà acqua normale e le sue papille gustative penseranno che sta consumando ciò che desidera.
Utensili elettronici: bacchette e fiocco per la zuppa.l
Le bacchette e la zuppiera modificano la percezione del sapore del cibo. Sono dotati di elettrodi che stimolano le papille gustative a contatto con la lingua, inducendo la persona a percepire il cibo come aspro o salato. Gli elettrodi sono collegati a una scheda di controllo, a una batteria e a un LED che indica la modalità di funzionamento del dispositivo (gusto salato o acido). Il componente principale è un set di due elettrodi. Sono fissati sul bordo della ciotola e i bastoncini stessi sono gli elettrodi. Durante il consumo, i bastoncini erogano impulsi elettrici controllati sulla punta della lingua per intensificare il gusto attraverso l'elettrostimolazione. Il gusto acido si ottiene con una stimolazione di 180 microampere e il gusto salato con 40 microampere. Ad esempio, mangiando un purè di patate non salato con le bacchette, si avverte un aumento significativo della salinità del prodotto. Allo stesso tempo, non si osserva un simile contrasto quando si mangia un purè di patate salato con le bacchette. In altre parole, le bacchette non rendono il purè di patate salato ancora più salato. La stessa situazione si verifica con la ciotola della zuppa. Un punteggio acido significativamente più alto si ottiene con la zuppa di miso leggera..
Norimaki Synthesizer - un simulatore di sapori tascabile
Il cuore del gadget è costituito da una sostanza che conduce una corrente elettrica. Questi elettroliti sono incorporati in cinque gel. Essi controllano l'intensità di cinque gusti fondamentali: dolce, amaro, salato, acido e il gusto degli alimenti ad alto contenuto proteico. La combinazione delle potenze di questi cinque sapori dà il gusto di un particolare prodotto. Per esempio, per dimostrare il funzionamento del prototipo, l'autore lo ha avvolto in un foglio di nori e lo ha regolato in modo che avesse un sapore aspro e salato - nelle sue parole, sapeva di sushi. Sotto l'influenza dell'elettricità, le molecole del gusto nel gel iniziano a muoversi in una determinata direzione. Per esempio, dalla lingua - l'intensità di un gusto specifico si indebolisce; sulla lingua - si intensifica. Quando il dispositivo entra in contatto con la lingua, una persona sente tutti e cinque i sapori contemporaneamente. Tuttavia, regolando l'intensità di ciascuno di essi, il sintetizzatore Norimaki riproduce i sapori riconoscibili di tutti i tipi di cibo, dagli orsetti di gelatina al sushi e all'anguilla. L'invenzione consente di simulare i sapori dei cibi preferiti in luoghi in cui non possono essere assaggiati, come ad esempio in aereo. Poiché la sensazione del gusto non è accompagnata dall'assorbimento del cibo, il sintetizzatore Norimaki può essere utilizzato come rimedio contro la sovralimentazione. Il dispositivo è adatto anche agli ipertesi che devono limitare l'assunzione di sale. Possono mangiare cibo vero e il sintetizzatore Norimaki lo condirà con sale virtuale.
Vantaggi della tecnologia di simulazione del gusto
Si possono utilizzare tecnologie di simulazione e inganno del gusto
- per l'intrattenimento. Ad esempio, per simulare il cibo nella realtà virtuale.
- In campo medico. Le persone con diabete potrebbero essere utilizzate per alterare un gusto dolce e gli ipertesi potrebbero implementare un gusto salato.
Medicina personalizzata e nutriente
L'atteggiamento delle persone nei confronti della propria salute, compresa l'alimentazione, sta cambiando lentamente e non ovunque. È più evidente nelle estese aree metropolitane occidentali con un ritmo di vita veloce, molte opportunità e una situazione ambientale terribile. Stili di vita e abitudini alimentari stanno diventando più consapevoli e più sani. Vogliamo saperne di più su noi stessi e sul nostro corpo per gestire queste informazioni per migliorare correttamente la nostra qualità di vita. Un insieme di dati biologici individuali può essere raccolto da ogni persona sulle cellule, sui processi che avvengono in esse e sulle interazioni tra geni, cervello, muscoli e organi. Questi dati possono essere digitalizzati e, con l'aiuto di AI, medici e nutrizionisti, è possibile sviluppare una dieta per l'individuo. Saranno create diete personalizzate sulla base di dati derivati da geni umani che non cambiano, nonché dati sul microbioma e sull'epigenetica (questo campo studia i cambiamenti nelle informazioni genetiche non correlati ai cambiamenti nella struttura del DNA ma che si verificano sotto l'influenza di fattori esterni - stile di vita o dieta). In futuro, una persona può ottenere una soluzione nutrizionale chiavi in mano basata sull'analisi del sangue e del DNA, ad esempio un elenco personalizzato di cibi che fanno bene o una dieta già pronta
Prospettive per la nuova industria alimentare
L'industria degli alimenti a base vegetale e delle proteine alternative sta crescendo in modo dinamico. La tecnologia sta migliorando e il numero di consumatori e il volume di produzione stanno aumentando, portando a una riduzione dei costi e rendendo gradualmente il prodotto più economico. I metodi di produzione alimentare primaria e le fonti di proteine convenzionali diventeranno presto arcaici. I consumatori oggi stanno iniziando a richiedere prodotti freschi, sani, nutrienti e convenienti creati in modo trasparente e sostenibile. Le opzioni innovative a base vegetale hanno il potenziale per migliorare significativamente l'ambiente riducendo le emissioni di gas serra e risolvendo qualitativamente la carenza di cibo nel mondo. Siamo ancora all'inizio del viaggio, ma presto vedremo un cambiamento tettonico nelle nostre abitudini alimentari e nei nostri sistemi alimentari.