Ce qui vient est meilleur que du pain de mie

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2 juin 2022 – Ce thon sur blé entier que vous avez déjeuné est une merveille technologique.

Il y a un siècle, peu de gens auraient pu deviner à quel point cela deviendrait simple à fabriquer. Le pain tranché n’est arrivé sur le marché qu’en 1928. Le thon en conserve n’est devenu populaire que dans les années 1930. Et la mayonnaise tenant le sandwich ensemble était susceptible d’être faite maison jusque vers 1922. L’histoire de l’alimentation est étroitement liée à la technologie, tout comme l’avenir de l’alimentation.

“L’innovation alimentaire implique historiquement l’innovation technologique”, déclare Todd Mockler, PhD, chercheur principal au Donald Danforth Plant Science Center à St. Louis. “Depuis 10 000 ans, c’est cette marche continue de la technologie, et les technologies s’améliorent et deviennent plus efficaces, plus efficaces.”

Le secteur privé semble être d’accord avec lui : les investissements dans les entreprises de technologie alimentaire ont explosé l’année dernière, les investisseurs déboursant un record de 12,8 milliards de dollars dans le monde en 2021. C’est deux fois plus qu’en 2020.

L’intelligence artificielle dans le système alimentaire

Certains des développements les plus passionnants utilisent l’intelligence artificielle (IA), dans laquelle les ordinateurs imitent les compétences humaines de résolution de problèmes et de prise de décision en analysant les données. L’IA exécute des tâches complexes des centaines, voire des milliers de fois plus rapidement que le cerveau humain ne pourrait jamais le faire. Dans le monde de l’alimentation, les chercheurs l’utilisent déjà de plusieurs manières. À l’avenir, il a le potentiel de transformer presque tous les éléments du système alimentaire. Par exemple, des chercheurs expérimentent actuellement l’IA pour :

• Gérez une ferme entièrement autonome et respectueuse de l’environnement à l’aide de capteurs, de robots et d’autres innovations
• Découvrez quand le produit est à son apogée pour la récolte et la transformation avec le moins de déchets
• Simulez les opérations de transformation des aliments pour identifier où les problèmes de sécurité alimentaire peuvent survenir
• Compilez et analysez les données nutritionnelles des études, organisez les informations et utilisez-les pour prédire comment la consommation d’un certain aliment pourrait affecter votre santé

Mockler fait partie de l’équipe Crop Genetics and Genomics d’AIFarms (Artificial Intelligence for Future Agricultural Resilience, Management, and Sustainability) à l’Université de l’Illinois, où ils essaient de développer une ferme autonome.

“Cela implique des choses comme la vision par ordinateur – l’utilisation de caméras haute résolution montées sur des drones, des tracteurs ou des robots pour imager les cultures dans les champs”, dit-il. Les ingénieurs développent de nouvelles approches d’IA pour glaner des informations à partir des images collectées par ces caméras, puis trouver des moyens d’agir en conséquence.

« Et il ne s’agit pas seulement de la science basée sur les plantes. Un quart du projet est orienté vers le bétail, en utilisant l’IA avec des porcs, en utilisant l’imagerie par caméra pour suivre le comportement des animaux. Ils peuvent dire si un cochon est malade ou pas content.

Utiliser la génétique pour cultiver plus et plus de nourriture nutritive

En raison de la croissance démographique, les experts estiment que d’ici 2050, le monde aura besoin de près de 60 % de nourriture en plus que ce que nous produisons actuellement. Le changement climatique affectera notre capacité à répondre à la demande – pour chaque degré Celsius de réchauffement, les cultures produiront 5 % de nourriture en moins. Alors que les nations se disputent sur la manière d’empêcher la hausse des températures, les scientifiques se tournent vers la génétique pour compenser les pertes potentielles et rendre les aliments cultivés plus nutritifs.

Considérez le processus connu sous le nom d’édition de gènes CRISPR comme une option de copier-coller pour l’ADN des plantes. Les scientifiques peuvent éliminer les gènes qui conduisent à des qualités indésirables, ou doubler les gènes bénéfiques – en augmentant la teneur en protéines d’un soja, par exemple, ou en augmentant le rendement par plant de tomate, ou en aidant le maïs à prospérer avec moins d’eau. Contrairement à la modification génétique, CRISPR ne mélange pas le matériel génétique d’autres plantes. Il ne fait qu’ajuster ce qui existe déjà, comme le font les éleveurs depuis des siècles. La grande différence : ces changements ont lieu sur une ou deux générations d’une plante, alors que le croisement à l’ancienne peut prendre des années.

Une méthode de sélection innovante comme CRISPR n’est qu’un des moyens par lesquels notre compréhension toujours croissante du fonctionnement des gènes peut nous aider à nous nourrir à l’avenir.

« La génomique, la sélection rapide prédictive, l’édition du génome, nous les exploitons tous pour innover », déclare Mockler. « Il ne s’agit pas seulement d’améliorer les semences vendues aux producteurs, il s’agit également d’améliorer le produit final, qu’il s’agisse de l’aliment entier consommé par un consommateur ou d’un ingrédient comme l’isolat de protéines de soja. L’innovation ne s’arrête pas aux graines; cela va jusqu’au produit.

Benson Hill, une entreprise de technologie agricole qu’il a cofondée, a développé une variété de soja non seulement riche en protéines, mais qui utilise également moins de ressources naturelles pour produire des aliments à base de soja.

Du matériel génétique peut également être ajouté pour donner aux cultures des caractéristiques de résilience climatique. Dans le monde, environ 1 750 banques de gènes détiennent près de 7,5 millions d’échantillons de matériel génétique provenant de graines, de semis et d’autres formes de matière végétale. Ils visent à préserver les cultures domestiquées ainsi que les variétés sauvages, qui peuvent avoir des caractéristiques plus résistantes.

« Nous avons cette énorme base de données de diversité génétique potentiellement utile qui peut être utilisée pour améliorer la résilience de nos cultures face au changement climatique. Et il existe de nouvelles méthodes que les scientifiques du monde entier utilisent pour essayer de déterminer lesquels de ces gènes vont coder les traits les plus utiles », explique Pamela Ronald, PhD, dont le laboratoire à l’Université de Californie, Davis, se concentre sur les plantes. la génétique.

Certains scientifiques étudient les moyens de réintroduire des cultures qui sont tombées en disgrâce, par exemple parce qu’elles étaient trop difficiles à récolter. S’ils peuvent identifier les gènes qui causent le problème et les supprimer ou introduire un gène différent, ces cultures peuvent être viables à grande échelle. « Dans 50 ans, nous verrons probablement des plantes que nous n’avons pas vues récemment sur les tablettes des épiceries », dit Ronald.

Par exemple, un collègue travaille sur l’édition génétique des cerises de terre, un parent sauvage du tomatillo. Ils sont difficiles à cultiver en grande quantité car les buissons s’étendent de manière inégale. « Il essaie d’utiliser l’édition du génome pour changer la structure de ramification, pour les rendre plus faciles à récolter », dit Ronald.

La modification de la composition génétique des aliments n’est pas sans controverse. Aux États-Unis, le projet Non-GMO préconise l’étiquetage des aliments génétiquement modifiés. Partout dans le monde, des dizaines de pays interdisent complètement les OGM. L’édition de gènes, une technologie plus récente, tombe dans une zone grise car elle bricole avec les gènes existants d’une plante plutôt que de mélanger et assortir le matériel génétique de différentes plantes.

« La résistance aux vaccins COVID a mis en évidence le danger pour la santé humaine de la mésinformation et de la désinformation », déclare Ronald. « En biologie végétale, nous savons depuis 35 ans que l’utilisation de la biotechnologie est incroyablement utile pour faire progresser l’agriculture durable, et ce n’est pas plus risqué que les approches conventionnelles. Mais il a été très difficile de diffuser ces informations. Il y a tellement de théories du complot, et les gens ont vraiment peur.

Créer de nouveaux types d’aliments

Les experts considèrent les nouveaux aliments – des produits comestibles qui n’existaient littéralement pas auparavant – comme une autre façon de nourrir le monde à l’avenir. Les chercheurs et les entreprises se tournent vers les nouvelles technologies et les civilisations anciennes pour créer des produits plus sains et plus durables.

La biologie de synthèse peut sembler un terme futuriste, mais si vous avez déjà mangé un Impossible Burger, vous l’avez déjà essayé. Ces produits de laboratoire sont conçus pour obtenir une saveur et une texture similaires à leurs cousins ​​conventionnels, mais avec un profil nutritionnel plus sain ou une empreinte plus durable. Par exemple, Incredo Sugar commence avec du vrai sucre de canne, mais il est conçu pour atteindre vos papilles plus efficacement, de sorte que vous n’en avez besoin que de la moitié. Et Aleph Farms prend des cellules d’une vache et les cultive dans un laboratoire, jusqu’à ce qu’elles finissent par devenir du steak. (En savoir plus sur les protéines alternatives.)

Des usages innovants car les aliments existants et négligés viennent souvent d’un angle de durabilité. Cela pourrait signifier utiliser des microalgues comme la spiruline dans les hamburgers à base de plantes, ou utiliser des insectes comme source de protéines dans les barres énergétiques. Plusieurs centres de recherche (et un chef espagnol étoilé au Michelin) étudient des moyens de récolter et d’utiliser de manière durable la Zostera marina, de minuscules grains qui s’accrochent aux herbiers. Jusqu’à présent, seuls les Seri, un peuple indigène du Mexique, l’utilisaient comme nourriture.
Nourriture imprimée en 3D peut-être un jour quelque chose que vous pourrez faire chez vous. Les chercheurs voient son potentiel pour réutiliser les déchets alimentaires (une entreprise aux Pays-Bas, Upprinting Foods, poursuit déjà cela commercialement), fabriquer des aliments sur mesure pour répondre à vos besoins nutritionnels spécifiques ou éviter les allergènes alimentaires.

Bien sûr, le défi avec toutes ces innovations est de s’assurer qu’elles ne créent pas de nouveaux problèmes pour la santé humaine ou l’environnement. Rappelez-vous, il n’y a pas si longtemps, bon nombre des pratiques qui nous ont conduits au bord de la catastrophe climatique étaient saluées comme révolutionnaires.

Changer l’emballage

À quoi servent des aliments nutritifs et produits de manière durable s’ils se gâtent avant de vous parvenir ? Techniquement, les avancées en matière d’emballage ne changeront pas ce que vous mangerez dans des décennies, mais elles pourraient avoir un impact énorme sur la durabilité et la sécurité alimentaire.
Emballage intelligent utilise des capteurs qui peuvent dire quand les aliments ne sont plus sûrs et des indicateurs qui vous le font savoir. Il aide à prolonger la durée de conservation et à prévenir le gaspillage alimentaire. (Plus besoin de jeter des aliments parfaitement bons simplement parce qu’ils ont dépassé leur date de péremption.) Et cela a également le potentiel de vous protéger contre les maladies d’origine alimentaire. Par exemple, Mimica Touch pourrait bientôt être utilisé sur les emballages de denrées périssables au Royaume-Uni. Il mesure la température et, lorsque les aliments deviennent trop chauds, des bosses se forment sur l’étiquette. Un simple glissement de doigt vous permet de savoir quand il est temps de jeter ce carton de lait. Tant que c’est lisse, vous et vos céréales du matin êtes prêts à partir. D’autres approches d’emballage intelligentes utilisent des indicateurs de gaz, des capteurs d’humidité et des biocapteurs.
Emballage actif, d’autre part, interagit avec les aliments pour les aider à rester frais plus longtemps et empêcher la croissance de bactéries qui pourraient vous rendre malade. Cela peut se produire en utilisant une substance antimicrobienne, un contrôleur d’humidité, un absorbeur d’éthylène ou un autre système pour contrôler les conditions à l’intérieur de l’emballage. Vous pouvez déjà en trouver des versions au supermarché – pensez à combien de temps vous pouvez conserver un paquet de laitue coupée au réfrigérateur, par rapport à une tête intacte. Ces emballages sont remplis d’un mélange de gaz qui découragent la croissance des micro-organismes. Les possibilités futures incluent un film comestible à base d’huiles essentielles aux propriétés antimicrobiennes, un sac à pain qui émet de l’éthanol, qui inhibe les moisissures et les bactéries, ou un système basé sur une puce électronique qui utilise l’IA et peut envoyer une alerte lorsque votre poulet est sur le point de partir. mal.
Emballages biodégradables ou comestibles a l’intention de réduire la quantité de déchets alimentaires non compostables que nous produisons. Cela comprend la plupart des emballages que vous voyez à l’épicerie, des sacs en plastique aux canettes en passant par les bocaux en verre. Beaucoup trop d’entre eux finissent dans des décharges – ici aux États-Unis, l’EPA estime que 28,1 % de tous les déchets solides proviennent des emballages. Dans un avenir proche, au lieu de jeter le sac vide des chips qui accompagnaient votre sandwich au thon, vous pourriez le manger ou le transformer en engrais pour de futurs aliments.

Regarder vers l’avant

Tout cela semble passionnant, mais transformer ces idées en produits réels peut ne pas être une navigation aisée.

« Nous ne devrions pas le prendre pour acquis. Il faudra des investissements de tout le monde – capital-risqueurs et entités gouvernementales – pour investir dans la technologie alimentaire et les innovations qui peuvent relever des défis tels que des aliments plus sains ou atténuer les impacts négatifs du changement climatique sur la production alimentaire », déclare Mockler. « Regardez comment ce qui se passe en Ukraine affecte les approvisionnements alimentaires. Vous ne pouvez pas prévoir ces choses, mais en disposant d’une technologie de production alimentaire plus robuste, vous pouvez être mieux préparé pour faire face aux défis.

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