人造種子
農業生產都要在作物成熟時選擇優良的果實作為種子。這種傳統的選種方式有兩個弊端。壹是在幾代選擇後,種子性能會發生退化;二是數量不足。現在,科學家已經找到壹種人工合成種子的方法,壹旦實踐成功,可望解決上述矛盾。
世界上第壹批人造種子已由法國農業專家研制出來,其中有小麥、水稻、苜蓿、胡蘿蔔和山茶等。這些人造種子和天然種子不同。天然種子形狀各異如大豆種子是圓形的,小麥種子是紡錘形的,而人造種子都是球體膠囊,形狀像蛙卵。不過,把它們播種到地裏,都可以生根、發芽,生長成正常的作物。
人工制造種子,首先要篩選秧苗,從原來作物的植株上選切壹塊組織切片,然後把切片置入事先註滿營養液的培養試管中。經過快速的無性繁殖,原植物的細胞發育成胚胎——種子,就可用於播種。
用人造種子繁育農作物,可以避免後代性能的退化。因為人造種子的優選非常方便,只要在優良的植株上切下壹小片組織就可以了。這壹小片組織細胞,經過營養液培養,就成為後代植物取之不盡用之不竭的種子源泉。由於培養的是優良品種,所以可以大大提高作物的產量。
現在,防治農作物的病蟲害,主要靠使用大量的農藥,雖然有壹定效果,但也造成了環境汙染。人造種子經過處理,可以消除種子上的病毒和細菌,還可以直接在培養箱中做專門的預防接種處理,這就從根本上提高了作物的防病、抗病能力。
人造種子還可制成具有不同功能的作物的品種。如現在的小麥,做面條、制面包都是同壹種。將來生產的小麥就有不同的使用目的,有的專做面條,有的制成面包,還有的供牲口用等等。每種用途都是根據小麥的不同特性,如蛋白質的含量、含糖量和各種維生素的含量而定的。
生產副食的農業工廠
這個工廠可以生產蔬菜、瓜果、藥材和花卉等植物,所以稱為“農業工廠”。
農業工廠全然不像農場和溫室,它不用土壤種植,不需露天和耕耘。它很像現代化工廠,幢幢廠房內設有自動生產線,它們上下不停地循環、轉動,生產秩序井然。從播種到收獲,全采用電子計算機自動控制,光線、溫度、濕度、肥力和二氧化碳濃度等都根據不同植物作適當調節,因此,不用“靠天吃飯”,天南地北的作用,不論東北的大豆、南方的榨菜、北京的西紅柿、新疆的哈密瓜等,都可以在同壹農業工廠中生產出來,而且按人們需要來生產。
農業工廠的生產流水線可以是立體的,蔬菜生產線的上層生產萵筍,萵筍上面可再生產瓜果,不受土地和光照的限制。因為玻璃廠房裏用陽光和高壓納燈相結合的方法進行光照,甚至還可以直接給植物“註射”某種激索和它們所缺少的微量元素,使植株長得又快又好,比起田野的栽培植物成熟期要快十幾倍。
農業工廠的廠房分成六個作業區。先是將種子播在鋪有木屑和肥料的培育盤中,在沒有窗戶和照明的溫室裏發芽。等長出小芽後,被傳送帶送入玻璃溫室。經過光照、根部加壓,溫度控制、氣氛控制等栽培管理,第六天,蔬菜走完溫室全程離開傳送帶到收獲區時,已經長成翠綠的嫩菜,就可包裝上市,供人們食用。這樣,可以天天有播種,天天有收獲,常年供應各種新鮮蔬菜和瓜果。
農業工廠所用的“肥料”是多種營養液,它不使用任何農藥、除草劑和消毒劑,連空氣也是經過嚴格過濾後通入的,因此不用擔心農藥中毒,也無需用水沖洗,而且生產的植物營養很豐富,外觀誘人。
農業工廠的生產可以不受地點和氣候條件的影響,人們可以在居民聚居區、旅館、飯店、食品廠及超級市場附近建設,專門生產各自需要的作物。
人造食品與合成食品
據統計,全世界每年消耗的糧食總計達12億噸,這等於在赤道上用糧食輔成壹條寬17米、厚1.8米的環球公路。而且隨人口的增長,又使這條“糧食公路”每年延長1000公裏。這使人類面臨食品短缺的嚴重局面。面對這壹挑戰,人類正在壹方面控制人口,另壹方面努力尋找食品的新來源——人造食品。
通過非農業途徑生產單細胞蛋白,是解決人類對蛋白質需求的辦法之壹。單細胞蛋白,俗稱“人造肉”,是壹種微生物食品。微生物大多是單細胞,是核酸和蛋白質的實體。用發酵法生產這種單細胞微生物就可以得到極為豐富的單細胞蛋白。微生物的繁殖速度驚人,500公斤的活菌體,在合適的條件下,壹晝夜可生產1250公斤的單細胞蛋白;而壹頭體重500公斤的牛,每天只能合成0.5公斤的蛋白質。
“人造肉”的主要成分是蛋白蛋、脂肪、糖類、維生素和礦物質,營養價值可與牛奶、雞蛋媲美。1噸微生物蛋白的營養價值,抵得上2.1噸精肉或3噸雞蛋或12噸牛奶。它既可以做食品,也可以做飼料。
藻類是微生物世界的佼佼者,它可以像高等植物壹樣以二氧化碳為養分在太陽下進行光合作用,但生長速度比高等植物大幾十倍。壹畝地大小的湖泊中收獲的藻粉,折合成濃縮蛋白,相當於5噸大豆,這為人類利用空氣、水分和陽光制造糧食展示了廣闊的前景。
將來走上餐桌的還有合成食品,它是利用遺傳變異微生物或固定基酶制造出來的食物,與天然食品沒有兩樣。還可以利用變異的真菌和酵母菌,把人們不愛吃的食物變成美食家所樂道的食品。比如,人們可以像處理合成纖維壹樣,把真菌生產出的菌絲按照某種紋理結構紡織、編結、成型,這樣,就可以指定生產某種特殊的食品,如牛腿、牛裏脊、牛肝、牛筋等。英國已把合成的牛肉食品推廣到市場,供應合成牛肉漢堡包和凍“牛肉”餡。
太空食品
太空中所有的物品都失去了重量,變得可以隨處飛揚,好像空氣壹樣。這樣,宇航員就不能像地球上那樣可以隨時取食,輕松地嚼咽,不然就會因食物不能下咽而卡在食道中間,危及生命。因此,科學家在研制宇宙飛船的同時,也研究制造太空食品。
經過許多次的太空實踐,科學家發現,太空食品要求營養豐富、衛生、進食方便。
現在供宇航員食用的食品,各類繁多,不僅有新鮮的面包、水果、巧克力,也有裝在太空食品盒裏的炒菜、肉丸等,還有番茄醬等調味品。這些食品大多是高度濃縮的、流質狀的。所以,宇航員吃飯時,只要“飄遊”到廚房內,向食品盒註入壹定的水,進行加熱,然後就可以像擠牙膏似的把食物擠進嘴裏美餐壹頓。當然,如果要吃花生米類硬顆粒狀食物,那就不能直接往嘴裏送,否則會塞到鼻孔裏。比較穩妥的辦法是讓花生米在空中飄著,然後張大嘴去捕捉。
因為太空食品具有進食量少、發熱量高、營養極其豐富的特點,所以日本首先研制了這種常用太空食品,供地球上使用。新開發的常用太空食品有兩種。壹種是流質的,叫“營養補液”,專供醫院病人用,進食時用壹根壹定直徑的細管通人胃裏,直接給食,比靜脈點滴的效果還好。另壹種是固體的“高濃縮營養膠囊”。這種外形像膠囊的太空食品,可以根據不同人的需要來制造。這種太空食品現在主要供病人、偏食的幼兒、飲食不規律的體弱者以及營養不足的運動員用,將來會成為人類最方便、營養價值最高的食品。
藥物食品
中醫學自古就有“藥食同源”之說,許多中藥既是藥品,也是很好的食品。隨著近代化學藥物的大量使用,藥物的毒副、作用逐漸被人們所認識。為了克服藥物的毒副作用,減少或避免醫源性疾病的發生,人們開始開發能代替藥物的食品,到了21世紀能代替藥物的食品將走進千家萬戶。
可使人聰明的食品。人腦的發育與飲食營養有著密切的關系,血腦屏障對藥物進入人腦有壹定的選擇性。前人經過多年的積累發現,食物能夠影響人的健康,不同體質的人對飲食的要求不同,長期食用某種食物會使人身產生壹些不適的反映,有的食物還可以影響大腦。中醫學著作《食療本草》講的就是如何利用食物治療疾病。其中有些藥性植物可做成食品,健腦益智作用很強,如剌五加皮、人參、黃精等。人們可以通過進食某種特殊的食物,來改善人的記憶力,增強學習能力。按照時間生物學的觀點,人的精力以上午最強,於是,就設計壹種早餐,喚起人們的註意力,提高人的創造力和分析力。含有某些促進神經活動的藥物食品,能夠按照人的意願,使它對大腦的某壹部位在特定的時間內產生效果。
促進睡眠的食物,高速發展的社會,大量可處理信息資料,使人們的大腦得不到充分的休息,睡眠障礙的患者將明顯增多。到了就寢時間,吃點什麽食物或飲料會使人引起睡意呢?酒雖然可以促進睡眠,但過多的飲用會引起酒精性肝炎脂肪肝和肝硬化。當然會有更好的食物或飲料會改善人的睡眠。γ-氨基丁酸(GABA),如果人們能夠使用促進神經遞質增加的物質,或前體(如色胺酸)等,或存在於食物中的促眠物質,將會通過某種途徑,作用於人的大腦某壹區域,從而使人很快入睡,且不影響睡眠——覺醒周期。這不僅適合於正常人,對精神病患者也非常有益。
戒毒食品。嗎啡、可卡因、古可堿等都是能作用於大腦並影響大腦功能的毒品。長期吸毒的人,戒毒往往是很困難的,除了強制性的手段外,解毒藥物也會有壹定的副作用,要讓那些吸毒的“癮君子”回到社會,開發壹種能逐漸解毒的食品或飲料,是非常重要的。阻斷藥物對大腦的作用,促進毒物從汗、尿、便中排出,食物當然是最好的。
改善時差不適和輪班不適的食品。經常乘飛機出國或長期倒班的人們,時差和倒班帶來的不適常困擾著人們,盡管飛機上的飲品或工作餐會對人們有所安慰,而要重新撥動人的生物鐘,最好的辦法是睡覺。服用營養素,或含有某些中藥成分的食品,將給經常外出的人帶來舒適。
昆蟲食品
昆蟲具有很高的營養價值,其蛋白質的含量壹般在30%~72%,所含的氨基酸超過聯合國糧農組織規定的食品營養含量標準。拿螞蟻來說,除了牛肉所含蛋白質(21.5%)超過螞蟻(20.4%)外,雞(20.2%)、魚(18.9%),豬肉(18.5%)和蛋(6.4%)都不及它。至於維生素的含量,螞蟻更是名列前茅。
昆蟲的適應性強,世界上每壹個角落,都有不同的昆蟲生活,而且繁殖能力驚人。壹對普通的蒼蠅壹年能產卵5.5億個;埃及蝗蟲每月平均產卵19.5萬個;壹只蟻王每天產卵340顆。源源不斷的昆蟲後代,為人類提供了豐富的食品來源。
昆蟲食品並不是今天才有。我國向來有“北吃蝗蟲南吃蟬”的習慣。蟻卵醬、炸蟬、炒蜂,是周朝帝王禦膳的盤中餐。今日廣東人吃蟲膽量大,流行的名點有油炸土鱉卵鞘,鹽炒金龜子幼蟲、黃蜂蛹炒雞蛋、炸蝗蟲、炸螻蛄等。廣西有人用螞蟻卵調面條,拌涼菜。哈爾濱流行蠶蛹食品多達四五種。
各國食蟲的種類繁多,非洲南部的南非***和國、莫桑比克、津巴布韋等國家嗜好毛毛蟲,這種蟲是壹種大帝蛾的幼蟲,長達10厘米,可油炸、紅燒、白燜,也可制成肉蟲幹。據說成年人壹天吃20條蟲,就能滿足人體壹天對鈣、磷、鐵、核黃素的需要。泰國首都曼谷各大酒家有壹種叫“飛蝦”的名菜,原來是蝗蟲油炸而成。法國壹家公司還在墨西哥,辦起了昆蟲罐頭廠,專門收購螞蟻卵、蜂蛹、龍舌頭等昆蟲,加工成罐頭食品,運到法國再裹上壹層巧克力就身價倍增。
全球昆蟲總重量是人類的12倍。已知昆蟲100多萬種,現已查明的有500多種昆蟲可食用,如螞蟻、蟬、蝗蟲、螳螂、蟋蟀、蝴碟等,其中十之八九是害蟲。由於昆蟲具有繁殖快、飼養成本低,便於人為控制、適合工廠化生產等特點,因此昆蟲食品有著廣泛的發展前景,這壹取之不盡的人類食品新資源,有待人們去開發。
超高壓食品
食品貯存技術越來越受到人們的重視,壹些行之有效的方法,如風幹法、冷凍法、罐頭封裝法等,都會使食品的鮮味受到不同程度的損害。現在出現了壹種具有劃時代意義的食品保存技術,就是超高壓加工法,加工的食品為超高壓食品。
超高壓加工就是把食品置於數千個大氣壓之中,在不損害食品材料本質的情況下對其進行調合、加工,殺菌。食品材料,在超高壓環境中,澱粉變成糊狀,蛋白質變成凝膠狀,類似蜂蜜。雖然澱粉和蛋白質失去了本來的面目,變得表面發光、質地細膩,但色香味都不失原有風味。對新鮮的鱈魚加4000個大氣壓,就能變成新鮮魚糕。把水果和砂糖裝入塑料袋中,加高壓能制成果醬。超高壓加工食品,還會產生奇特的效果,比如對陳米加1000個大氣壓,它便具有新米的味道。
超高壓食品不但無菌,保鮮時間長,而且還能使食品增添附加價值,成為人們理想的食品。
綠色食品
我們所食用的糧食來自綠色的世界,它維持著人類的生存,隨著人口的不斷增長,過去被人們少用的植物,將通過科學的方法,加工成新的綠色植物食品。
新的綠色植物食品被分成兩大糞,壹在是純綠色植物食品,即用壹種或幾種野菜加工而成的。如蒲公英速泡菜、鹹味蕨菜、芙蓉黃花餅等。壹類是人工綠色植物食品,即通過生物工程學技術制造的各種轉基因植物,這些植物通過細胞融合的方法可以在工廠裏生產,如現在用馬鈴薯細胞直接生產的馬鈴薯、無土栽培的各種蔬菜等。還有許多新的綠色食品在開發中。
人類把純天然的綠色植物經過科學的加工制造出許多高檔的產品,在充分保留植物自身的營養外,又給它增加了新的價值。新型的植物食品,從種植、收獲到加工成品出廠都完全是在工廠中進行的,這裏有充足的自然光和人造光,有自動澆灌機、鋤草機,有制作成品的各種設備,根據用戶的需要加工成品、半成品、速食品,壹種新的農業生產完全是靠高技術的支持,種植所需的各種條件都能明確地滿足,氣象資料可從中長期預見中得知,銷售信息可從信息高速公路上獲得,運輸安排有汽車、飛機,只要用戶壹個電話,所需的綠色植物食品就可立即從貨架上調出,運往世界各地。
輻照食品
這是壹種用放射線輻射處理過的食品,它可以在沒有冷凍條件下貯存很長時間。美國曾上市壹種用銀箔包裝的肉食,是專門為宇航員準備的帶汁的雞肉、牛肉和瘦豬肉,整整存放了六年之久,可是食品的色澤、香味、味道和營養如同新鮮的壹樣。
食品進行輻照處理時,要先把食品裝入多層塑料薄膜袋中,並用真空泵抽出袋中的空氣,然後放人液氮中降溫冷卻。這樣做是為了盡量減少在以後處理中食品色澤、味道、肉質和營養成分的損失。
輻射處理是放在1.8米厚墻壁圍成的巨大房間裏進行的,常用的射線有伽瑪射線和電子束。伽瑪射線能使電子從食物分子或原子結構逸出,變成離子。新產生的離子和細菌、黴菌或其他的蟲卵中的蛋白質起反應,從而殺死這些微生物和蟲卵,或者阻止它們生長。同時還能殺死病原體和引起腸胃病的細菌。
用不同的照射劑量,可得到不同的效果。小劑量照射,壹般用來抑制植物發芽和過度成熟,以及用來殺滅病原和寄生蟲等。中等劑量的照射多甩於肉類、雞蛋、魚類、貝類、果品、蔬菜以延長保存期,殺滅沙門氏菌。大劑量的照射目的是完全滅菌,如極低溫冷凍的肉類、魚類、臘肉等。
人類未來的糧食——石油蛋白
如今,世界人口已突破60億,每年消耗的糧食總量達12億噸。隨著全球人口的不斷增長,人類總有壹天會因缺糧而難以生存。為此,科學家提出開發人工食品,其中很有發展前途的新的食物來源,是從石油中提取蛋白質。
石油之所以能夠變成食品,全在於微生物的功勞。在自然界,生存著許許多多微生物,這些微生物中有壹些靠“吃”石油為生,它們選定正構烷烴和甲烷作為自己的食物,從而可“生產”出人類大量需要的蛋白質。
在實驗中,科研人員首先對這些微生物進行篩選、培育和繁殖,然後將它們接種到正構烷烴的液體石蠟上,由於具備氧氣、水、溫度和適當的酸堿度等微生物生長繁殖需要的條件,它們在對石油消化和分解後,可繁殖出新的壹代,隨著微生物的不斷繁殖增多,使用先進的工藝技術,科學家可對這些微生物進行處理,從而生產出營養價值很高的石油蛋白質粉末。這種如同奶粉壹樣的“石油蛋白”,每100克中含有42克蛋白質、3克核酸和壹些維生素,而人們今天經常食用的雞蛋或瘦肉,每100克中僅含有蛋白質14~20克。