我们是做食品的，
民以食为天就是天大之事。
为一大事来，
做一大事去。
吴奇 · 中国科学院院士
格致论道第128期 | 2026年6月13日 北京
大家好，我是吴奇。感谢格致论道邀请我来给大家分享我们最近的研究进展。
我不是做食品科学出身的，而是做大分子物理出身的。我的30岁到60岁基本上做的是书架上的工作，研究定量的、普适的自然规律。60岁以后，我开始转向食品加工，把一辈子积累的大分子物理知识应用到食品加工中，既要做书架上的学问，也要出货架上的成果。
▲左：书架
右：货架
我为什么要转到食品加工呢？原因很简单。我们当时建立深圳大学食品科学与加工研究中心的初衷就是12个字——“端牢中国饭碗”和“提升国民健康”。
要“端牢中国饭碗”，按照传统思维有三大法宝。一是保障全国18亿亩的耕地面积，面积是红线，不能动；二是提高粮食单产；三是优化国家储存。
沿着这个“三大法宝”的传统的思维，大家想一想，我们可不可以彻底地端牢中国饭碗？耕地面积不减少就已经不错了。粮食的单产，随着科技的发展，我们还可以做到提升一点点，但也是有限的。我们国家的粮食储备。经过建国后这么多年的摸索，目前应该已经处于最优状态。储存多了是浪费，储存少了万一不够，就会造成很大的麻烦。
这样看来，传统的三大法宝实际上无法解决这个问题，因此我们提出了一种换道思维：利用食品加工来解决这个问题。
用他山之石攻食品的玉
大家一定很困惑，食品加工通常是把食物做得好看又好吃，在做的过程中还会浪费大量的食材，也就是厨余，那么食品加工是怎么和粮食安全联系在一起的呢？我在这里要插一句话，粮食安全和食品安全是两件事。在中文里，食品安全和粮食安全的“安全”是一个词。而在英文中，食品安全用的是safety，粮食安全用的是security，是两个词。
为了解决这个问题，我们提出了“全食物加工”的理念。不向耕地和单产要粮食，向加工要粮食，而且要老百姓喜欢的主粮。有了理念还不够，还要有工艺，也要生产。在工艺方面，我们争取节能节水，力争零排放，符合社会的发展主旋律——要绿水青山，也要增加营养、促进健康。
正所谓“他山之石可以攻玉”，从理念到工艺，我们的方法是把大分子物理和高聚物加工的知识应用到食品加工中。在分子层面，我们去改变大分子链的构型，而不是改变它的结构。因为对于食物而言，我们可以改变分子的形状，但不能改变分子的结构。打个形象的比方，一串项链可以是卷曲的，你把它拉直就是改变了它的形状，而不是改变它的结构。
我们主要解决的问题就是食物的口感，好吃排在第一位，其余都是其次的。那么怎么解决好吃这个问题呢？
我们中国人有一个特别的追求，近乎痴迷，那就是对口感的追求，想要弹牙、Q弹。一些不Q弹的东西，我们就会觉得不好吃。我们吃的面条要筋道，吃大米，尤其是上等大米，也要筋道；南方的鱼丸和肉丸要弹牙。而所谓的口感，在分子层面上就是大分子链的取向、缠绕和打结。
我想到这里可能有很多听众不知道我要讲什么，我举个例子大家就明白了。棉花是没有强度的，因为天然棉花中的纤维是卷曲的，纺线的过程就是把卷曲的纤维拉直并排列起来，成了线以后，这个线就有强度了。我们再由经线和纬线织成布，它就更有强度了。所以纺织做的是棉花纤维的排列组合。
我们在小1000倍的大分子的尺度上进行分子编织，比如蛋白质或者淀粉这种常见的大分子。我来让大家看看大（高）分子塑料加工有多么神奇。同一个分子经过不同的加工，会得到不同的性质。我举一个最简单的大分子，聚乙烯，它每个重复单元上只有2个碳4个氢。大家可以看到，每个单元就像一串串珍珠，在一起就串成一个项链了。
▲Polyethylene（PE）
它加工出来的产品就像米一样，厂家买回去后可以做成各种各样的东西。比如做成膜，像我们家厨房里常用的保鲜膜就是聚乙烯的。聚乙烯保鲜膜是没有强度的，你怎么扯它就怎么变形。它还可以被制成各种各样的塑料制品。
如果我们改变链长，也就是用更多的珍珠，把它串成一条更长的项链，再把这样的个分子纺丝，就会得到很细的丝。
▲Ultra-high molar mass PE
用这种丝织成的布再被做成衬衣的话，刀是刺不进去的，它还可以做成塑料的防弹背心。另外，如果把这些丝拧成我指头这么粗的绳子，可以吊起10吨的重物，拧成我胳膊这么粗的，可以吊起1000吨。
大家应该都听说过港珠澳大桥，这座大桥有一段必须从海底穿过，因为海面要通船，不能把这段隧道造得太高。所以从海底通过时，就需要用沉管法建造。每一个沉管最少也超过5000吨，怎么把这些沉管吊起来呢？用的不是钢绳，而是塑料绳子。
所以大家可以发现，塑料加工是一件很神奇的事情。刚才我讲的是单轴拉伸，我们还可以把塑料绳子的分子双轴拉伸。双轴拉伸就像织布一样，在分子水平上有经线和纬线，这样做出来的膜就很挺括。
大家买的新手机上面那层包装膜通常就是这种。下次大家可以体会一下，这个膜是很难被扯烂的，只能把它撕碎，就像布一样，新的布是扯不烂的，只能撕开。这种膜和布的道理是一样的，只不过一个是在纤维水平上，一个是在分子水平上。
▲双轴拉伸加工得到的聚丙烯膜
颠覆传统的“全食物加工”
我们所谓的“全食物加工”，用具体的话讲，就是吃干榨净、减少浪费、增加营养、降低能耗和助力环保。我们的口号是，要把粗粮变成细粮。我们都知道粗粮很健康，可是不好吃，那就把它变成细粮。同时，我们还要把饲料变成食料，把辅粮变成主粮。
我通过几个例子给大家讲解。第一个例子是新鲜的马铃薯，我们把泥土洗干净，不去皮，直接放进我们的机器里，出来的就是干燥的“大米”。
为什么要做这件事情？因为如果我们全中国人都把马铃薯当作主粮的话，粮食安全问题就解决了。可是我们绝大部分人不愿意一天三餐吃马铃薯，因为它软绵绵的，不好吃。我们不能改变老百姓的饮食习惯，但是我们可以改变土豆。这就是我们这样做的原因。这是一个典型的通过增加粮食以解决粮食安全的例子。
我们这个马铃薯做出来的土豆米，可以像大米一样放入电饭锅煮饭。
实际上它甚至都不用煮，用开水泡后就可以变成熟饭。它为什么是黄颜色的呢？因为它里面有50%的土豆干物质，还有35%是玉米粉。如今，玉米在我国基本上是做饲料的，通过这样的方式，我们就把饲料变成了食料。不仅如此，能产出马铃薯的地方都会同样产出玉米，把它利用好，可以真正地振兴乡村、科技扶贫。
第二个我要向大家介绍的是这个漂亮的雪花牛肉。它是用大豆榨完油后剩下的豆粕（学名）做的，有的地方把豆粕叫油饼。
我们把它稍微煎一下后，不仅看上去像雪花牛肉，吃上去也像牛肉的口感，筋道。这里面白色的脂肪，是我们添加的豆油。也就是说我们拿大豆把油榨出来，剩下的豆粕做成素肉，然后又把豆油做成脂肪，再把它添加进去。这里面有很多科学技术，比如豆油在常温下是液体，怎么把它做成固体？怎么还让它在烹调的温度下不化，使得吃上去这个肉有油腻感呢？
第三个我要给大家讲的是全豆豆腐。什么意思呢？2000多年来做豆制品的工艺都是把豆子泡软后磨碎，然后把豆渣去掉，把上面可溶的蛋白豆浆拿出来，再对豆浆进行点卤，做成各种各样的豆制品。我相信2000多年来我们的老祖宗，包括近代，甚至今天还有很多人一直在想，豆渣不除可不可以？
▲不除豆渣、零排放的全豆豆腐
因为豆渣是很好的东西，我们除掉的豆渣会造成两个问题，浪费和环境污染。在夏天，两个小时豆渣就臭了，对工厂来说怎么处理豆渣就是一个很大的问题，它唯一的用途就是做饲料。这些年大家发现了一种新用途，可以用它做猫砂。但是严格来说，做成猫砂也并没有解决环保问题。只不过是把从豆腐厂倒掉豆渣，变成从千家万户倒掉豆渣，实际结果是一样的，依然会造成环境污染。
但是不除豆渣就有两个致命的痛点。第一个痛点是，吃上去会卡嗓子。怎么解决卡嗓子的问题呢？我们通过磨浆解决了这个问题。
是不是把它磨细了就可以呢？不全是，只磨细是解决不了这个问题的。而且磨得越细，能耗越多。因为粒子的表面积是和粒径大小的平方成正比的，所以你磨细的时候能耗会大大增加。豆腐不是一个暴利行业。经营者所用的能耗上去后，成本也会随之增高，豆腐就卖不出去，所以靠磨细不能解决这个问题，还是要用其他办法。
另外还有一个痛点，大家可以想象。我们中国有一个词叫“豆腐渣工程”。什么意思呢？豆渣可不能碰，不然就散掉了，那是卖不出去的。我们的豆腐还要可煎、可炒，还要做镶豆腐等等。
我们解决了豆渣问题，颠覆了2000多年的工艺。给大家看看我们豆腐的Q弹程度。
有的观众可能会疑惑，吴老师，你用了什么“科技猛活”？这个东西能不能吃啊？我想告诉大家，我们国家的食品监管比美国还要严，我们生产车间里的摄像头是直接通到食品监管局的，24小时都可以看到车间。所有添加的东西都要印在配料表上，所以请大家放心。
我们不否认，有个别的害群之马去做违法的事情，但绝大部分的食品企业都是遵守法律的。并且在食品安全层面，如果添加了不符合国家标准的东西，或者超量了，这些都是违法行为。
我们这个豆腐可煎、可炒、可蘸、可炸油泡，还进一步实现了工业化生产。
同时，我们还有一个社区的店，每小时可以生产四五十公斤这种豆浆，可以做成老豆腐、全豆豆浆、酸奶、豆花和布丁。这些全都是用豆浆做的，而不是用牛奶。它比牛奶还要健康，因为豆浆和豆腐里富含大量膳食纤维。
我们的工艺一滴废水都没有。传统工艺加工一吨豆子需要20吨的水，这20吨水中实际只有两三吨留在豆制品里面，剩下的17至18吨水都要排放掉。大家知道现在不能随意排放废水，所以工厂一定要对这些水进行污水处理，这对豆腐厂来说压力也很大。即使所有废水处理的花费都不用豆腐厂出，都是园区补贴的。
把新鲜土豆变成米
给大家展开讲一下为什么我们要做这三件事。很多人不了解土豆，我在做之前也不了解。土豆是一种绝妙的食物，因为它富含维生素C和维生素B，它的含钾量是香蕉的好几倍，维生素含量是苹果的好几倍。而且土豆还含有大量淀粉，所以它既可以作为菜，也可以作为饭。在中国，它主要作菜，在西方，它主要作饭。所以它是一种绝妙的食物。
我们国家在10年前就提出了土豆主食化、主粮化。为了这件事，国家先后投入了以亿为单位的经费去做科研项目，但是始终没有解决问题。我们目前的土豆种植面积将近7000万亩。这10年下来，我们的种植面积减少了约1000万亩，本来我们是希望可以增加到1亿多亩的，反而还减少了，但产量增加了。因此。我们的年总产量是9000多万吨。10年间都在这个数字附近徘徊，上不去。
为什么上不去？很简单，我们14亿人按照目前大家的生活习惯，每年只能吃掉7000多万吨。但是我们国家还有大量的土地可以种土豆，山地、坡地以及冬闲的地都可以种土豆，可我们没有种。
有两个原因。第一，土豆没办法储存，它的储存成本非常高，因为很快就会发芽不能吃了；第二，土豆在中国是菜不是饭，消耗也不多。因此，土豆主粮化这个问题这么多年都没有解决。
没有解决还因为受到了传统工艺的限制。土豆含有80%的水，如果把它弄干变成粉的话，一吨土豆就要用掉800公斤水，这是非常耗能的，要花很多钱。传统的思维是把土豆的全粉弄干后再加到面粉里，一起做成各种各样的制品。大家也这样做了很多年，但是关键问题在于它加不进去，最多能加到10%到20%左右，最好的技术也只能在制品里加20%，剩下80%还是面粉。土豆全粉加多了的话馒头发不起来，面条容易断。
更大的问题还不在这里，在于这个过程耗能耗水、污染环境。成本非常高，所以土豆全粉的出厂价格已经超过10000元/吨，最少要卖到12000元/吨，可是面粉还不到4000元/吨。这就相当于把一个很贵的东西加到便宜的面粉里，而且还不好吃，那么它当然就不会赢得大量市场，也不会赢得消费者的喜欢。
所以我们在2018年的时候就考虑，可不可以把新鲜土豆直接转化成干燥的土豆米？这就面临着如何低成本去水、如何改善口感的问题。从大分子物理的角度上，我们知道该如何做。去水这件事情，我们花了很长时间，最后解决了。
土豆主食化这件事情，对上是粮食安全，对下是整个土豆产业。没有创新加工，产量上不去，整个产业就发展不起来。加工过程中这边的问题是污染耗水，那边是耗能。所以，土豆主食化对上是政治，对下是经济，这边是环保，那边是能源。这四件事情中的每一件都是大事，土豆的主食化加工是四件事情都占了，所以它是一件很重要的事情。
经过研发，我们现在不仅从实验室走向了自动化生产，2025年1月正式投产后我们还实现了产业化。左图中间的那位穿黄色夹克的女士是金黎平教授，她是我们农科院花卉组的，是我们国家的马铃薯首席科学家。
我们量产以后最关键的下一步是降低成本。我们在加工的过程中，一吨土豆要取出800公斤水。土豆汁可是好东西，因为土豆是茄科，含有大量生物碱，它是消炎的。土豆汁可以改善胃肠道的炎症，在医学上早已被证明。所以，土豆汁取出来后还可以制成土豆饮料，每吨土豆汁外加蜂蜜水或果汁调味后，可以灌装成六千瓶245毫升的独特消炎饮料，这样成本就会降下来。
我们有一个动物模型，是香港中文大学生物系做的肠炎模型。大家看，我们把老鼠诱导出肠炎后给不同的小鼠吃不一样的食物。最右边的小鼠的肠道是吃土豆米的，右二是吃普通白米的，左二是吃老鼠粮的，最左边这个是对照组的。大家可以看到，吃土豆米的小鼠的肠道情况接近对照组，肠炎得到了治愈。
▲从左到右：CON、DSS、NRC、PTR
我们希望可以通过土豆主食化，从而彻底地解决粮食安全问题。第一，我们可以增加耕地，把不是主粮的耕地变成耕地。第二，土豆米可以长期储存，因为它不像稻子和米，它是经过高温高压做出来的，真空包装后可以长期储存，不变坏也不生虫。如果每家储存200公斤土豆米，也就相当于家里一个鞋柜那么大的地方，这样的量三口之家就可以吃一年。如果每家都储存200公斤，那我们一年内都不用担心有没有粮食生产。这样就可以彻底端牢中国饭碗。
对于特定人群来说，土豆米本身是低糖的。我们国家有1.5亿糖尿病患者需要医学干预，大家可能都不知道，我看到这个数据时也吓一跳。我们每年光是糖尿病这一项就要花掉7460亿医保，而我们国家的整个医保收入大概也就4万亿左右，这是一个很惊人的数字。
另外土豆米还很节能环保。对于一些特定场合，它还可以应急，比如作为高原和野外口粮。我举个例子，郭华春教授是云南省的马铃薯首席科学家，他家在丽江。在4600米海拔的玉龙雪山上，水烧不到100摄氏度，只能烧到70至80摄氏度。但是用70至80摄氏度的水照样可以把土豆米泡熟，这样就可以做饭吃。
土豆米中很容易添加各种营养。比如添加一点锌，它就是含锌土豆米，可以针对儿童；添加一点钙，它就是含钙土豆米；添加硒，它就是含硒土豆米；添加各种中药材，比如黄芪，它就是黄芪土豆米，添加当归，它就是当归土豆米……你可以做各种各样的添加，在这里你缺乏的是想象，而不是能不能做。
我们把土豆米跟各种东西做了比较，红的都是不好的，绿的是好的。可以看到与白米、自热米饭和五谷杂粮等等相比，土豆米全是绿色的，完全没有缺点。只不过土豆米现在的成本相对高一点，但把土豆汁做成饮料开发出来后，它的成本就会降到跟白米一样的价格。
所以我们的广告词是：好吃是第一，其次是营养。第三，对于消费者来说，它的价格还不能贵。
零排放的全豆工艺
说回豆制品的制作，实际上是提取出豆浆里的可溶蛋白，再通过挤压和交联后，就成了豆制品。
从大分子物理的角度上来说，这是一个从溶胶到冻胶的变化过程。理解了以后，你就可以做研究，来开发新的产品。我们可以把蛋白油滴变成一个个颗粒（particle），交联后它就建成了一个网络，这样水就锁在里面，就成了豆腐。交联通常要加点卤，南方用的是石膏，二价钙离子，北方用的是卤水，二价镁离子。
传统工艺先是泡豆、磨浆，倒掉泡豆水。磨好浆之后，把浆里的湿豆渣过滤出来，再点卤成型。如果是做老豆腐，还要破碎、压榨，分离出黄浆水。这三个过程都会产生大量的废水和废渣，导致环境污染和成本增加。大概100g大豆能产出300g老豆腐。
我们创新的全豆工艺采用的大豆干法脱皮方式没有污染问题。温水磨浆也不用蒸汽和锅炉，大大节约了能耗。接着是点卤罐装、成形蒸煮的过程，整套工艺实现了零排放，没有一滴废水，也没有一堆废渣，而且产量比传统工艺的要几乎高出一倍。
我们的豆腐可煎，可炒，也可以炸油泡。
关键是还可以做成全豆豆浆酸奶，这个酸奶比用牛奶做的酸奶营养价值要高很多。因为我们喝酸奶主要是为了获得它里面的益生菌，但是益生菌本身维持活性是要吃膳食纤维的。牛奶制成的酸奶里没有膳食纤维，而全豆豆浆里面有，也就是说益生菌和作为益生元的膳食纤维，可以同时到达你的大肠，所以它更有营养。
在传统概念中，做豆腐是三个最苦的行业之一。这三个行业分别是撑船、打铁和磨豆腐。但我们把工艺改进了以后，做豆腐就变成了一个不那么辛苦的行业了。
全豆工艺也为多元提供了可能。因为不用除豆渣，所以在磨豆时就可以把各种材料加进去。比如，我们可以把芝麻加进去做成芝麻豆腐。在东莞，有一家豆腐厂用我们的技术，把榴莲加进去，就做成了榴莲豆腐，成为甜品了。它可以做各种各样的东西，也把各种中药材加进去，这样就可以做成各种药食同源的豆腐。
我们的广告词是好吃、营养还便宜。那么就可以继续往前看看。在这个过程中，低水分的挤压可以把豆子做成各种各样的产品，这些产品在现在的食品种类里已经有了。所以我们想做的是高水分的挤压，把百分之六七十的水分挤压出来后，它就直接跟肉一样了。这个工艺的区别是，在分子层面上要把蛋白分子适当延展排列，用植物蛋白代替动物蛋白。
这已经不是一件新鲜的事情了。我们国家豆制品已经做了2000多年，美国做了100多年，西方和东方要解决的问题不一样。在西方，主要解决味道问题，因为西方的烹调太简单了。而我们中国的烹调博大精深，我们要解决的是口感问题。用植物蛋白代替动物蛋白是一件必须做的事情。这个世界上有很多事情可以选择做或不做，而这件事情对于世界来说没有选择，对于我们中国来说更没有选择，我们必须做，必须用植物蛋白代替动物蛋白。
这是我们的产品，我们说它是五无“素肉”，无抗生素、无生长激素、无反式脂肪酸、无胆固醇、无细菌寄生虫。你只要吃动物肉，一定是五有的。我们的成本远低于畜牧业，我们每吨的生产成本（原料、能耗、人工、折旧、租金、授权费、辅料费等）不超过2万元，而现在牛肉的售价大概是8万元一吨。
▲添加不饱和脂肪酸、调色、无调味的产品
我们说它好吃不算数，也要给大家看看。我们把产品送到上海益海嘉里，益海嘉里是金龙鱼的母公司。他们的素肉研发团队尝过了我们的产品之后，给了一些反馈。
从0到1，做大做强
在加工过程中，我们可以添加各种营养元素，这同样为多元提供了条件。我们通过大分子物理实现了全食物加工，所以我们的初衷“改善口感、增加营养和端牢饭碗”都实现了。
从实验室样品，到自动化工厂的产品，再到市场上的商品，我们的土豆米和素肉都可以在微店上买到。但是豆腐是没办法寄的，大家来深圳的时候，有机会的话可以尝一尝。我也希望我们可以尽快在北京王府井开一家。因为我们的豆腐是零污染的，所以我们可以在最热闹的地方开豆腐店，还没有环保问题。
为了商业化，我们注册了公司，名字叫整素。为什么叫整素呢？整素的英文是integer，这个单词翻译过来是“整数”，我们把数学的“数”换成了谐音的素食的“素”，寓意完整素食。
大家知道，整数是0到1到2到3到4到100到n，那么什么是创新？创新实际上就是做从0到1的事情，而从1到N也有一个词叫做大做强。没有0到1，就没有做大做强。只有0到1也没有用，0到1和做大做强是相辅相成的。
我是做合成大分子的，以前我做的是穿的和用的，现在我做的是吃的。所以熟悉我的国内国外的朋友和同事都说：吴教授你怎么转行了？我说我没有转行，只是我的工作对象从用的和穿的变成了吃的，在物理层面上它是一样的，原理是通的。
我不知道在座有没有一些年轻人或者小孩，以后想来跟我一起做食品。这里有很多机会，你不用担心AI，AI是不能取代你的工作的。因为主食吃了还得吃，大家是吃了上顿还要吃下顿的，所以不用担心，它是永远的朝阳行业。
在我们的研究中心，我用陶行知先生的话做了一副对联。既然要做成对联，那就要有横批。我们是做食品的，民以食为天对我们来说就是天大之事。所以我把“天大之事”作为横批，以此来提醒我们中心的每一位同事。每天一进大门就想到，我们是为一大事来，做一大事去。什么样的大事？天大之事。
我要谢谢中心的同事们。我们的目的是彻底端牢中国饭碗，提升国民的健康。我们常常跟别人说，什么是慈善？让百姓吃得健康就是最大的慈善。
谢谢大家！
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