Os cientistas acreditam que o futuro da indústria alimentícia está em integração com a inteligência artificial; as máquinas vão criar alimentos. E não é apenas nosso desejo de experimentar algo novo e incomum; é muito mais severo - a era da turbulência ambiental está chegando: superpopulação, crises alimentares, e possível fome.
A ameaça da fome...?
Em janeiro de 2022, a população mundial era de 7,92 bilhões de habitantes. Este número está aumentando constantemente e, de acordo com a previsão, até 2050, mais de 9 bilhões de pessoas viverão em nosso planeta. Se construirmos novas cidades e ilhas artificiais, as pessoas terão muito espaço, mas a situação alimentar será muito mais difícil. A fome em massa deveria ter começado na Terra nas décadas de 1950 e 1960. Mas cerca da metade das pessoas que vivem hoje no planeta estão vivas graças à descoberta da síntese de amônia, que tornou possível a produção de fertilizantes nitrogenados, argumentou o criador de plantas americano Norman Borlaug. Em 1970 ele recebeu o Prêmio Nobel como um dos pais da Revolução Verde. Fertilizantes e novas variedades de plantas causaram uma explosão de produtividade na agroindústria, e as taxas de produção de alimentos começaram a superar o crescimento populacional - embora os seguidores de Malthus argumentassem que isso era impossível. Somente guerras poderiam resolver o problema da superpopulação na Terra. Hoje, a inércia da Revolução Verde está praticamente terminada.
O problema ecológico
A indústria alimentar atual é o denominador comum dos grandes desastres ecológicos: aquecimento global, seca, desmatamento, escassez de água e fome. Além disso, o clima da Terra está mudando rapidamente, e a concentração de dióxido de carbono está aumentando, fazendo com que muitas culturas essenciais para a vida parem de crescer. Os cientistas estão constantemente procurando maneiras de melhorar a adaptação das plantas às mudanças climáticas, apenas que ainda não tenham alcançado resultados severos. A proteína alimentar de origem animal tem sido nossa principal fonte de nutrição por milhares de anos, e sua produção é a principal responsável pela mudança climática. E ainda assim, a população mundial atingirá 8,5 bilhões de pessoas até 2030. Os hábitos alimentares de tantas pessoas têm um efeito profundo sobre o mundo. Os cientistas de todo o mundo estão pedindo ajuda ao meio ambiente, principalmente através da redução do consumo de carne. As vacas e o gado geralmente emitem metano e outros gases de efeito estufa que aquecem nosso planeta. Isso tem conseqüências irreversíveis para todos os ecossistemas.
- A agricultura é responsável por 30% do total de gases de efeito estufa produzidos na Terra.
- A área de terras agrícolas no mundo é de aproximadamente 5 bilhões de hectares ou 38% da área total de terras.
Que novas tecnologias e tendências salvarão a humanidade?
As principais tendências das próximas décadas são os alimentos à base de plantas, o uso de tecnologia e inteligência artificial na produção de alimentos e a personalização das características nutricionais dos produtos individuais.
Alimentos à base de plantas
A substituição de produtos animais por alimentos vegetais é o primeiro ponto na mudança do paradigma alimentar. A tendência em direção a proteínas alternativas: micoproteínas, proteínas de algas e proteínas cultivadas está aumentando em todo o mundo. É impossível alimentar a população em rápido crescimento apenas com animais de fazenda, dada a escassez de terra, água e outros recursos. Portanto, a humanidade precisa procurar outras fontes de alimento. Os especialistas da indústria alimentícia vêem o futuro da indústria alimentícia em transição para fontes de proteínas de origem vegetal, fermentação e tecnologias para o cultivo de carne e leite "in vitro". Por exemplo, no início de 2021, houve uma colaboração entre duas das empresas mais famosas em suas categorias: McDonald's and Beyond Meat (which produces plant-based meat). They developed the McPlant Burger, which, in addition to a plant-based patty, includes vegan cheese and mayonnaise, lettuce, tomatoes, pickles, onions, mustard, and ketchup. Como parte do teste, ele foi vendido na Escandinávia e no Canadá. Em comparação com um hambúrguer normal, a versão vegan:
- Produz 90% menos emissões de gases de efeito estufa,
- requer 46% menos energia e 99% menos água,
- 93% menos impacto no uso da terra. Uma startup americana chamada Eat Just desenvolveu um ovo à base de plantas chamado Just Egg. É vendido em duas formas: tortilhas congeladas e líquidas. Com base no isolado de proteína como substituto do ovo, contém água, açafrão, extrato de cenoura para cor, nisina (conservante), óleo de colza, sal, açúcar, lecitina de soja, cebola seca e sabores naturais. Há tanta proteína em um ovo de planta quanto em um ovo normal, mas ao contrário da versão animal, não tem colesterol. A Just Egg usa 98% menos água, 86% menos terra e tem uma pegada de carbono 93% menor do que os ovos convencionais. No entanto, é improvável que toda a humanidade seja capaz de mudar para novos alimentos em massa. E nem se trata de hábitos alimentares; trata-se do preço dos alimentos, que é um fator determinante nas escolhas alimentares. E em breve, o poder de compra na maioria dos países tenderá a diminuir.
IA na criação de alternativas baseadas em plantas
Estão surgindo agora Startups que oferecem uma maneira de produzir alimentos com base em plantas em crescimento. Por exemplo, a empresa chilena NotCo tem alternativas baseadas em plantas usando a inteligência artificial "Giuseppe". Eles tentam fazer as pessoas pensarem que estão comendo bife, ovos, ou leite quando não estão. A empresa produz alimentos para animais usando formulações à base de plantas. O objetivo do algoritmo é utilizar relações químicas entre os componentes moleculares dos alimentos e as percepções humanas de sabor e textura. A IA analisa a composição molecular dos alimentos (por exemplo, leite), depois cria uma lista de ingredientes do leite com base em uma análise dos principais componentes. Em seguida, recombina elementos de alimentos de origem vegetal para recriar o sabor e a aparência do animal original. De fato, a IA procura quimicamente análogos de componentes animais no mundo vegetal para que eles possam dar o mesmo sabor, cheiro, textura e cor. A máquina, ao contrário dos humanos, pode simultaneamente pensar na compatibilidade de 5-10 ingredientes para descobrir qual será o perfil do sabor do produto final. Esta remontagem é possível porque plantas e animais têm muito em comum: nós compartilhamos uma natureza química comum. Todos têm DNA e RNA, proteínas, lipídios e carboidratos. Por exemplo, os cientistas determinaram que o repolho vermelho pode secretar uma molécula semelhante à lactose (nosso cérebro também a percebe como lactose). Com base nesta molécula, eles fizeram uma emulsão que se assemelhava à maionese, somente por causa da cor do repolho, ela acabou se tornando vermelha. A NotCo já criou maionese vegetal, leite, carne, sorvete e atum usando AI. Aqui, por exemplo, está a composição do não-mayonnaise:
- Óleo de canola (óleo vegetal refinado derivado de colza modificada, mas ao contrário do óleo de colza, tem sabor neutro e não contém substâncias nocivas)
- água,
- grão de bico,
- sementes de mostarda,
- vinagre de uva,
- suco de limão,
- sal,
- açúcar light,
- alho em pó,
- cominho,
- pimenta branca,
- EDTA (aditivo E385, utilizado para evitar oxidação de metais em produtos e alterações de cor). O valor calórico do produto é de apenas 48 kcal por 100 gramas, o que é 14 vezes menor que na maionese clássica. Os alimentos produzidos pela IA são de melhor qualidade do que os alimentos convencionais. O programa de computador ajusta todos os parâmetros, incluindo conteúdo calórico, aminoácidos, vitaminas e oligoelementos.
impressora de alimentos 3D
Substituir as carnes clássicas por alternativas à base de plantas está intrinsecamente ligada às novas tecnologias. Em 2018, por exemplo, um bife à base de plantas impresso em uma impressora 3D foi apresentado pela primeira vez. A impressão tridimensional permite reproduzir mais de 70 diferentes fatores sensoriais da carne, utilizando componentes veganos que imitam músculo, gordura e sangue. "A carne é feita de ingredientes relativamente simples - três fontes de proteína vegetal, gordura e água. O segredo está na forma como o produto é feito. Em vez de extrusão ou prensagem, a impressão 3D dá aos produtos uma textura e sensação na boca mais realistas . As fibras da carne são simuladas e como a gordura e a água são retidas na matriz da carne. Essa pseudocarne ou pseudopeixe é produzida para consumidores comuns que valorizam, antes de tudo, o sabor de seus bifes, costeletas e salsichas favoritos, em vez de do que respeito ao meio ambiente. A impressão 3D em uma impressora de alimentos permite que você crie alimentos a partir de vários componentes, misturando-os de maneira fantasiosa. Uma impressora de alimentos permitirá que você personalize o prato final de sua textura escolhida com base em suas necessidades e gostos e reduza o desperdício. O benefício de tais produtos é a capacidade de comer de forma mais saudável, por exemplo, removendo a gordura não saudável e substituindo-a por proteína. A tecnologia oferece possibilidades ilimitadas para a criação de novos produtos : você pode alterar a proporção dos ingredientes e sua forma final no prato.
Comida em tubo de ensaio
A agricultura industrial intensiva e as más condições de alojamento dos animais são causas comuns da gripe suína e das aves, E. coli e salmonela. A produção de carne em um ambiente estéril e controlado pode prevenir estes problemas e aumentar a segurança alimentar. Além disso, seria então possível parar de usar antibióticos prescritos aos animais de criação, o que leva à resistência aos antibióticos em humanos. A carne, aves e peixes a que estamos acostumados já são feitos em laboratórios. Tais produtos são feitos diretamente das gaiolas de animais e aves; eles praticamente não requerem cultivo - e não há necessidade de abater animais reais. Esta tecnologia poderia mudar fundamentalmente a forma como a carne é produzida, tornando-a mais macia e menos prejudicial ao meio ambiente. Os cientistas começaram a usar o conhecimento e as técnicas acumuladas no campo das células-tronco e da engenharia de tecidos para desenvolver carnes baseadas em células. Na engenharia de tecidos, as características físicas e bioquímicas do tecido natural podem ser imitadas. Células e biomateriais são integrados sob condições de cultivo adequadas para formar tecidos maduros. Além disso, a carne in vitro pode ser personalizada e controlada. Combinações de células de diferentes espécies podem levar a novos sabores e aromas. No entanto, até agora, esta tecnologia é cara e não está sendo usada em massa.
Tecnologia de simulação do paladar
Os cientistas envolvidos na criação de sistemas de realidade virtual estão tentando tornar a realidade virtual o mais próxima possível da realidade. Não se trata apenas da visão e da audição, mas também do gosto. Os pesquisadores conseguiram não apenas enganar o gosto dos objetos virtuais, mas também simular a estrutura dos alimentos. Agora você pode mastigar um biscoito comum enquanto experimenta a sensação de chupa-chupa pegajosa, provar a doçura de um chupa-chupa virtual, ou provar o sabor mais complexo de um coquetel virtual. O principal inventor no campo da simulação do sabor é Nimesha Ranasinghe. Tecnologia Digital Taste Interface - prove tocando a caixa com sua língua A invenção consiste em dois módulos principais/p>
- O módulo de controle. É uma caixa quadrada transparente, no meio da qual há uma placa e muitos fios coloridos. É usado para gerar vários pulsos elétricos e térmicos.
- O módulo de interface de idioma. Ele está localizado na parte externa do dispositivo. Possui uma superfície única com minúsculos elementos termoelétricos. É aplicado para estimular os receptores da língua. Com a ajuda de uma corrente alternada leve e temperatura transmitida através do eletrodo, as papilas gustativas podem ser enganadas. Quando em contato com a língua, os eletrodos estimulam os receptores, criando a ilusão de sensações gustativas: salgada, doce, azeda e amarga. O dispositivo recebe conjuntos de sabores de um computador via Bluetooth ou USB. Ou seja, para provar o doce azedo, você precisa especificar "azedo" no programa. Um gosto ruim será sentido alterando suavemente a força da corrente e aumentando simultaneamente a temperatura do eletrodo nos pontos de contato com a parte média da língua. Esta tecnologia é benéfica para pacientes diabéticos. Eles podem usar o sintetizador de sabor para imitar um sabor doce. Não é prejudicial à saúde e não aumenta os níveis de açúcar no sangue. Pacientes com câncer podem usar o Taste Simulator para restaurar as sensações gustativas que são entorpecidas após a quimioterapia. O Digital Taste Interface pode ser usado não apenas na área médica. Qualquer usuário pode usá-lo para obter novas sensações. Por exemplo, a parte azeda do ácido ascórbico pode ser sentida como doce. Por enquanto, não é fácil combinar este aparelho com as refeições. Como é necessário o contato direto com a língua para simular o paladar, você terá que fazer pausas para tocar a superfície do aparelho com a língua durante as refeições. Não é tão confortável como se a própria invenção estivesse na forma de talheres.
Sistema Elétrico de Textura de Alimentos - Simulação de Estrutura de Alimentos
O simulador dá uma falsa sensação de textura dos alimentos durante a mastigação, usando o efeito da eletricidade nos músculos da mastigação. Ou seja, não há comida na boca, mas a pessoa sente como se estivesse mastigando algum alimento, graças à estimulação elétrica dos músculos da mastigação. Quando a eletricidade é aplicada aos músculos, eles se contraem de uma maneira particular, dando uma falsa sensação de estrutura alimentar durante a mastigação. Os músculos são expostos a uma carga elétrica pulsante para dar à pessoa a sensação de comida dura. Para simular alimentos macios, a frequência das pulsações é reduzida. Se desejado, a mesma tecnologia pode enganar os sentidos de uma pessoa para mastigar comida de verdade. Por exemplo, você pode fazer uma pessoa sentir um doce de verdade mais duro ou mais macio do que realmente é. Esta tecnologia é excelente para pessoas com problemas temporários de mastigação. Por exemplo, mastigar alimentos nas primeiras duas semanas é doloroso quando os aparelhos são colocados. O dispositivo também é adequado para pessoas com problemas de mandíbula fraca. Com o dispositivo, você pode mastigar alimentos de qualquer estrutura. Qualquer alimento parecerá mais macio do que realmente é.
Coquetel - você pode transformar água em vinho
O copo é capaz de criar qualquer sensação gustativa a partir da ingestão de água simples e complementá-la com cores e cheiros apropriados. O Vocktail é composto de duas partes: o copo e a base. O suporte tem um painel de controle que regula a bomba de ar, a luz de fundo e um compartimento para fragrâncias. Estes últimos são alimentados através de tubos de aroma para o vidro. Quando o usuário bebe do copo, o visível (luz RGB projetada sobre a bebida), o gustativo (estimulação elétrica na ponta da língua) e os impulsos de sabor (as bombas de ar os regulam) se combinam para criar uma sensação virtual de sabor, alterando assim o sabor da bebida. Os desenvolvedores forneceram um aplicativo único que mistura os sabores desejados de forma personalizada, por exemplo, o sabor de cerveja, vinho, chocolate, morango Mojito, ou até mesmo obter uma banana, Margarita. Tudo é limitado apenas pela imaginação do usuário. Como resultado, os LEDs iluminam o líquido e o fazem parecer a bebida pretendida. O sabor e os eletrodos ao redor das bordas do copo estimulam os receptores na língua e mudam o sabor. O dispositivo é planejado para ser usado para simular o sabor na realidade virtual. Por exemplo, estando no mundo do jogo, o usuário pode pedir qualquer bebida, e o Vocktail irá afetá-lo. O desenvolvimento é significativo para levar um estilo de vida saudável. Se uma pessoa deseja água com gás, café ou cerveja insalubres, ela pode usar um copo Vocktail inteligente. Ele beberá água regularmente e suas papilas gustativas pensarão que ele está consumindo o que quer.
Utensílios eletrônicos: pauzinhos e tigela de sopa
Os pauzinhos e uma tigela de sopa mudam a percepção que uma pessoa tem dos sabores dos alimentos. Eles são equipados com eletrodos que estimulam o paladar em contato com a língua, fazendo com que a pessoa perceba o alimento como azedo ou salgado. Os eletrodos são conectados a uma placa de controle, uma bateria e um LED indicando o modo de operação do dispositivo (sabor salgado ou azedo). O componente principal é um conjunto de dois eletrodos. Eles são fixados na borda da tigela, e os próprios bastões são os eletrodos. Eles fornecem impulsos elétricos controlados à ponta da língua durante o consumo para intensificar o sabor por meio de eletroestimulação. O sabor ácido é obtido por estimulação com 180 microamperes e o sabor salgado com 40 microamperes. Por exemplo, ao comer purê de batata sem sal com pauzinhos, sente-se um aumento significativo da salinidade do produto. Ao mesmo tempo, não se observa tal contraste ao comer purê de batatas salgadas com pauzinhos. Ou seja, os pauzinhos não tornam o purê de batatas salgadas ainda mais salgado. A mesma situação ocorre com a tigela da sopa. Uma pontuação significativamente maior de ácido é obtida com sopa leve de miso.
Norimaki Synthesizer - um simulador de sabor de bolso
O gadget's heart é uma substância que conduz uma corrente elétrica. Estes eletrólitos são incorporados em cinco géis. Eles controlam a intensidade de cinco sabores básicos: doce, amargo, salgado, azedo e o sabor de alimentos ricos em proteínas. A combinação das potências destes cinco sabores dá o sabor de um produto em particular. Por exemplo, para demonstrar como o protótipo funcionava, o autor o envolveu em uma folha nori e o ajustou ao gosto azedo e salgado - em suas palavras, ele tinha o gosto de sushi. Sob a influência da eletricidade, as moléculas do gosto no gel começam a se mover em uma determinada direção. Por exemplo, a partir da língua - a intensidade de um gosto específico enfraquece; na língua - ela se intensifica. Quando o dispositivo entra em contato com a língua, uma pessoa sente os cinco gostos simultaneamente. Entretanto, ao ajustar a intensidade de cada um, o sintetizador Norimaki reproduz os sabores reconhecíveis de todos os tipos de alimentos, desde ursos gelatinosos até sushi e enguias. A invenção torna possível simular os sabores de seus alimentos favoritos em lugares onde eles não podem ser degustados, como no avião. Como a sensação de sabor não é acompanhada pela absorção dos alimentos, o sintetizador Norimaki pode ser usado como remédio para comer em excesso. O dispositivo também é adequado para pessoas hipertensivas que têm que limitar sua ingestão de sal. Eles podem comer alimentos reais, e o sintetizador Norimaki irá temperá-los com sal virtual.
Benefícios da Tecnologia de Simulação Gustativa
Tecnologias de simulação e engano de gosto podem ser usadas
- para entretenimento. Por exemplo, para simular comida em realidade virtual.
- Na área médica. Pessoas com diabetes podem ser usadas para afetar um sabor doce, e hipertensos podem implementar um sabor salgado.
Medicina personalizada e nutritiva
As atitudes das pessoas em relação à sua saúde, incluindo nutrição, estão mudando lentamente e não em todos os lugares. É mais evidente em extensas áreas metropolitanas ocidentais com um ritmo de vida acelerado, muitas oportunidades e uma situação ambiental terrível. Estilos de vida e hábitos alimentares estão se tornando mais conscientes e saudáveis. Queremos saber mais sobre nós mesmos e nossos corpos para gerenciar essas informações para melhorar nossa qualidade de vida adequadamente. Um conjunto de dados biológicos individuais pode ser coletado de cada pessoa sobre as células, os processos que ocorrem nelas e as interações entre genes, cérebro, músculos e órgãos. Esses dados podem ser digitalizados e, com a ajuda de IA, médicos e nutricionistas, uma dieta pode ser desenvolvida para o indivíduo. Dietas personalizadas serão criadas com base em dados derivados de genes humanos que não mudam, bem como dados sobre o microbioma e epigenética (este campo estuda mudanças na informação genética não relacionadas a mudanças na estrutura do DNA, mas que ocorrem sob a influência de fatores externos - estilo de vida ou dieta). No futuro, uma pessoa pode obter uma solução nutricional pronta para uso com base em análises de sangue e DNA—por exemplo, uma lista individualizada de alimentos que são bons para ela ou uma dieta pronta
Perspectivas para a Nova Indústria de Alimentos
A indústria de alimentos à base de plantas e proteínas alternativas está crescendo de forma dinâmica. A tecnologia está melhorando e o número de consumidores e o volume de fabricação está aumentando, levando a custos mais baixos e tornando o produto gradualmente mais barato. Os métodos de produção de alimentos primários e fontes de proteína convencional logo se tornarão arcaicos. Os consumidores de hoje estão começando a exigir produtos frescos, saudáveis, nutritivos e acessíveis, criados de forma transparente e sustentável. As opções inovadoras baseadas em plantas têm o potencial de melhorar significativamente o meio ambiente, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa e resolvendo qualitativamente a escassez de alimentos no mundo... Ainda estamos no início da jornada, mas em breve veremos uma mudança tectônica em nossos hábitos alimentares e sistemas alimentares.