孫大文

(愛爾蘭國立都柏林大學(xué)食品冷凍及計算機(jī)化食品技術(shù)研究所，愛爾蘭 都柏林)

建立低碳食品體系，促進(jìn)中國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展

孫大文

(愛爾蘭國立都柏林大學(xué)食品冷凍及計算機(jī)化食品技術(shù)研究所，愛爾蘭 都柏林)

低碳經(jīng)濟(jì)是指以建立具有最小溫室氣體輸出或更先進(jìn)的零碳社會為目的的經(jīng)濟(jì)體系。中國是食品生產(chǎn)和消費大國，因此建立低碳食品體系對發(fā)展我國低碳經(jīng)濟(jì)具有極其重要的戰(zhàn)略意義。本文提出了建立低碳食品體系的概念，著重探討了從田頭到餐桌的整個食品體系鏈中包括生產(chǎn)、加工、包裝和消費在內(nèi)的各個主要環(huán)節(jié)的溫室氣體排放因素，以及實現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵措施，最后提出了建立低碳食品體系所需要的有關(guān)民眾、企業(yè)和政府共同努力的具體建議。

低碳；食品體系；經(jīng)濟(jì)發(fā)展

Abstract：A Low-Carbon Economy is an economy that has a minimal output of greenhouse gas emissions, with the purpose to develop the more advanced zero-carbon society. China is one of the biggest countries in the world in food production and consumption. Therefore the development of a low carbon food system in China can significantly enhance the national low carbon economy. In the paper, the concept of a low carbon food system from farm to fork is proposed. Low carbon factors in each process of the food system including production, processing, packaging, consumption and disposal of food and food-related wastes are analysed，and main methods and techniques to lower the carbon footprint in these processes are discussed. Finally measures that should be taken by consumers, manufacturers and governments in order to develop the low carbon food system are presented.

Key words：low carbon；food system；economy development

低碳經(jīng)濟(jì)是以發(fā)展低排放、低能耗、低污染生產(chǎn)為基礎(chǔ)，最終建立起具有最小溫室氣體輸出或更先進(jìn)的零碳社會為目的的經(jīng)濟(jì)體系。因此技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)展觀是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。目前發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為一場涉及改變生產(chǎn)模式、生活方式和價值觀念的全球性經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式轉(zhuǎn)變革命。

長期以來，節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)，在中國更多地是停留在政策和文件層面。隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和高度工業(yè)化進(jìn)程，溫室氣體排放加劇，生存環(huán)境越來越惡化，人們的生活質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。因此，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)被提到了前所未有的高度，得到了越來越多的關(guān)注。可喜的是，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)在中國已被提升至國家層面。政府正在積極主導(dǎo)，企業(yè)也正在努力參與，相關(guān)研究和探索工作正在不斷深入。

民以食為天。包括生產(chǎn)、加工、包裝和消費在內(nèi)的從田頭到餐桌的食品體系在中國具有極其重要的戰(zhàn)略地位。改革開放以來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對食品的需求也達(dá)到空前的高度，從而促進(jìn)中國食品體系的飛速發(fā)展。比如食品加工，據(jù)國家統(tǒng)計[1]，2007年全國共有食品加工企業(yè)44.8萬家。其中規(guī)模以上企業(yè)2.6萬家，其產(chǎn)品的市場占有率達(dá)到72%。2008年，中國食品工業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值4.2萬億元，增速為29.7%[2]。2009年全國規(guī)模以上食品企業(yè)增至3.6萬家，食品工業(yè)總產(chǎn)值增至約4.9萬億元，約占全國工業(yè)總產(chǎn)值的9%。這一系列數(shù)字說明了我國食品體系在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。同時研究表明[3]，全球食品體系產(chǎn)生了約33%的人為溫室氣體，遠(yuǎn)高于交通、采礦等行業(yè)。因此大力發(fā)展低碳食品體系[4]，將極大地促進(jìn)我國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有利于促進(jìn)中國社會的福祉和國家長期經(jīng)濟(jì)繁榮。

1 食品生產(chǎn)

作為食品體系鏈上端的食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)。雖然食品體系的二氧化碳排放量有限，但其甲烷、氧化亞氮和氫氟碳化物的排放量卻是巨大的。溫室氣體排放主要來自畜牧業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動、用水過度以及制冷氣體排放。聯(lián)合國糧農(nóng)組織于2006年發(fā)布的報告指出[5]：大約有18%的人為溫室氣體排放來自畜牧業(yè)，主要包括反芻動物消化過程排放的大量甲烷，食品垃圾處理過程釋放的甲烷和氧化亞氮，以及毀林放牧釋放的溫室氣體。

由反芻動物如奶牛等產(chǎn)出的肉類和奶制品，占了食品體系所引起的全球氣候變化成因的一半，因為食品體系產(chǎn)生了約占全球三分之一的溫室氣體排放[3]，而畜牧業(yè)本身占了其中的約18%[5]。也就是說，肉類和奶制品不管是本地生產(chǎn)還是來自其他地方都是“高碳食品”。然而即使都是“高碳食品”，不同生產(chǎn)方式排放的溫室氣體量也有顯著差別。工業(yè)化養(yǎng)殖場飼養(yǎng)的肉牛和奶牛所排放的溫室氣體量特別高。另外，用做牲畜飼料的谷物在種植過程中同樣會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，例如玉米或大豆等谷類的種植需要施肥；而飼料的加工、包裝、運輸都需要消耗能源；種植這些谷物還需要消耗大量的水資源，這將影響缺水地區(qū)居民的生產(chǎn)生活。此外工業(yè)化養(yǎng)殖場高度聚集，將牲畜從養(yǎng)殖場運到屠宰場，再運到更遠(yuǎn)的零售網(wǎng)點又會排放大量的溫室氣體。相比之下，放牧飼養(yǎng)可以減少約40%的溫室氣體排放。因為放牧飼養(yǎng)不需要太多的飼料供應(yīng)，可以減少生產(chǎn)飼料過程產(chǎn)生的碳排放。同時牲畜對牧草的消化效率高，從而減少牲畜消化過程中甲烷的排放。因此，少吃工業(yè)化養(yǎng)殖牛羊肉類和奶制品，多吃有機(jī)食品是一個通過飲食來降低二氧化碳和甲烷排放的簡單方法。

水產(chǎn)品的生產(chǎn)同樣會產(chǎn)生大量碳排放量?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)[6]，許多海產(chǎn)品在運往超市或飯店的過程中會產(chǎn)生大量的溫室氣體，特別是鮮活水產(chǎn)品，它們都是在膠冰包中或養(yǎng)在水中然后空運的。食品的遠(yuǎn)距離運輸，無論是采用冷藏車、輪船還是飛機(jī)，都會產(chǎn)生大量的二氧化碳排放。顯然，最低碳的水產(chǎn)品是產(chǎn)于近地捕撈或養(yǎng)殖。此外個體細(xì)小的水產(chǎn)品如沙丁魚等，因為捕撈或養(yǎng)殖并不需投入太多礦物燃料，大體上都是低碳食品。

水果和蔬菜作為低碳食品的一個大類，排放的溫室氣體比深加工食品和肉類要少很多。但是如果采用空運或在加熱溫室里種植的，它們就不能稱為低碳食品了。

上述可見，不同食品生產(chǎn)所需的礦物燃料是不同的，人們可以通過選擇那些所需能耗較少的食品來減少每個人的碳足跡，從而降低二氧化碳和其他溫室氣體的排放。因此建立低碳食品體系，首先要提倡低碳飲食[7]，鼓勵消費者選用低碳食品，如購買有機(jī)食品和本地食品，食用應(yīng)季食品、降低對肉產(chǎn)品和奶制品的需求，以及避免食用進(jìn)口食品等。

2 食品加工

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國食品加工業(yè)發(fā)生了巨大的變化。雖然業(yè)界已經(jīng)開始意識到發(fā)展低碳食品加工技術(shù)的重要性、必要性和意義，但還是存在很多高能耗，高排放和高污染的加工工廠。因此強(qiáng)調(diào)發(fā)展低碳食品加工技術(shù)，將會促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)升級和創(chuàng)新，降低能耗，減少溫室氣體排放，從而獲得更大的發(fā)展空間和更多的回報。因此，企業(yè)一方面要提高員工低碳食品加工意識，另一方面也需注重食品加工領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新[8]，工藝優(yōu)化和效率提升。低碳食品加工技術(shù)的重點應(yīng)放在水資源和能源的優(yōu)化管理利用和技術(shù)革新。

水在食品加工中一直占據(jù)著重要的地位[9]，貫穿著整個加工過程，包括清洗、消毒、去皮、烹飪和冷卻。水還用于加工過程中傳送食品原料以及清洗生產(chǎn)設(shè)備。總而言之，食品加工是一個高水耗過程。食品加工企業(yè)如果過度用水，就會產(chǎn)生大量廢水，從而加重了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，降低利潤。因此建立低碳食品加工技術(shù)，企業(yè)首先要采取措施有效地減少用水量和污水的產(chǎn)生，這些措施包括源頭消減方案，即減少用水量；以及處理方案，即減少廢水排放和廢水的污染程度。

在源頭消減方面，可先采取一些投入較少，適用于大多數(shù)食品加工工序的簡易技術(shù)。如保持干燥食品垃圾與含水食品垃圾分開以避免產(chǎn)生新的帶水垃圾，改變生產(chǎn)工藝以盡量降低產(chǎn)品或副產(chǎn)品的消耗，采用機(jī)械式傳輸系統(tǒng)取代水載式傳送系統(tǒng)，以及采用優(yōu)化用水方法包括改裝噴水系統(tǒng)，安裝噴嘴式噴射器，采用高壓低流量的清洗系統(tǒng)和自動切斷閥等。另外也可采用一些投資成本高的技術(shù)方案如安裝就地清洗系統(tǒng)等。最后，改進(jìn)操作和維護(hù)方案，及早發(fā)現(xiàn)異?；蚬收弦彩菧p少垃圾和廢水排放量的一個重要的方法。

在廢水處理方面，由于幾乎整個食品加工過程都會用到水，因此廢水處理一個重要的策略是將某個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水在其他環(huán)節(jié)再次利用。目前廣泛使用的處理方法包括減少廢水產(chǎn)生以及廢水中污染物的濃度。同時保留并再次利用廢水，而不是將其排放到公共處理廠。比如可用廢水清洗地板，以及把富含氮的廢水用來澆灌工廠草坪。當(dāng)然，對于廢水再利用要嚴(yán)格遵循監(jiān)管部門制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

能源在食品加工中同樣占據(jù)著重要的地位。食品加工中保鮮、包裝和儲存等都需要消耗能源。熱加工和脫水是食品保鮮中兩種常用的方法[10]，而這兩種方法都需要消耗大量的能源。食品儲存同樣需要消耗能源，冷凍和干燥是食品儲存的重要關(guān)鍵技術(shù)[11-12]。熱加工大約消耗食品工業(yè)總能耗的29%，而冷凍和冷藏大致占總能耗的16%。因此食品工業(yè)總能耗的近50%是用于將原材料加工成食品的過程，包括加熱、冷卻、冷藏、機(jī)械驅(qū)動等。

由于食品產(chǎn)業(yè)的多樣性，耗能工藝也是各式各樣。食品加工每年都會產(chǎn)生巨大的浪費。通過過程優(yōu)化，操作技術(shù)革新以及合理安排工作計劃等方法可以減少浪費和能耗。此外提高改善產(chǎn)品品質(zhì)和安全性的同時往往也能節(jié)省能源，比如改進(jìn)空氣過濾裝置有助于滿足健康法規(guī)的要求，也有利于環(huán)境保護(hù)。另外，通過工藝創(chuàng)新也可有效地減少能耗[13]，比如用低溫巴氏殺菌和電子束滅菌取代傳統(tǒng)巴氏滅菌；用超臨界萃取和蛋白分離技術(shù)取代傳統(tǒng)的蒸發(fā)和濃縮；用蒸汽再壓縮超臨界萃取干燥技術(shù)取代一般干燥；以及通過氣調(diào)包裝取代冷卻或冷藏。最后還可通過評估和實施有效的政府能源政策法規(guī)以及開展群眾監(jiān)督來提高食品加工能源利用效率。能源利用效率提高的未來發(fā)展方向包括改進(jìn)廠房，發(fā)展節(jié)能工藝，改善和提高能源需求管理方案，頒布合理有效的能源政策法規(guī)，以及進(jìn)一步研究零排放工廠的可行性。

消費者同樣可以通過少吃深加工和冷藏食品，在減少溫室氣體排放上扮演重要角色。

3 食品包裝

食品包裝非常重要，合適的包裝可以在運輸過程中對食品起到保護(hù)作用[14]。生產(chǎn)商可以通過包裝向消費者提供產(chǎn)品相關(guān)信息，包裝也有助于區(qū)分不同品牌產(chǎn)品?，F(xiàn)代食品包裝技術(shù)如氣調(diào)包裝還可有效地延長食品的貨架期，然而過度包裝會造成浪費。同時很多塑料包裝難于再循環(huán)利用，在垃圾填埋場上百年也難于降解。如今過度包裝已經(jīng)越來越成問題，并且到了需要控制的時候了。其實，我國食品的過度包裝一直是一個嚴(yán)重的問題。政府的相關(guān)法規(guī)似乎也未能阻止這一問題的繼續(xù)蔓延，這對建立低碳食品體系將是一大障礙。

應(yīng)對上述問題，我們需要制定或更新相關(guān)的食品包裝政策法規(guī)[15]。在不影響保護(hù)產(chǎn)品功能的同時，減少過度包裝對環(huán)境的影響。首先需要根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的原則，要求任何包裝都必須依照可再利用、可再循環(huán)和可回收的原則，其次倡導(dǎo)避免過度包裝。普通民眾應(yīng)更多地對包裝重復(fù)使用；當(dāng)?shù)卣推髽I(yè)也要帶頭使用用過的包裝；并應(yīng)建立回收計劃，收集那些易于制造包裝的原材料；同時鼓勵居民根據(jù)包裝材料的品質(zhì)進(jìn)行收集和分類。

此外，發(fā)展新的食品包裝材料對于減少溫室氣體排放同樣重要。例如，美國研究人員開發(fā)的一種可食用薄膜(活性支鏈淀粉膜)不僅可用于包裝即食肉品，還可緩慢釋放一種天然抗菌物質(zhì)，殺滅食源性致病菌[16]。薄膜的強(qiáng)度和塑料相仿，已被用于肉制品的包裝，并且這種薄膜是完全可以食用的。另一個例子是使用生物基材料，如聚乳酸、纖維素和可生物降解可再生的淀粉類薄膜，這類綠色包裝可以減少產(chǎn)生包裝廢棄物，從而降低包裝對環(huán)境的影響。此外通過優(yōu)化食品包裝設(shè)計，在保證包裝保護(hù)作用的前提下，減少包裝材料用量或增加相同材料用量下的包裝量，也是一種有效的方法。

因此使用生態(tài)設(shè)計型和環(huán)境友好型食品包裝材料能夠減少材料用量和生產(chǎn)成本，帶來經(jīng)濟(jì)效益。更重要的是可有效地減少碳排放，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 食品消費

食品消費環(huán)節(jié)的低碳因素重點應(yīng)放在食品廢棄物的管理和利用。食品廢棄物(包括食物浪費和過度消費)會在整個供應(yīng)鏈上造成排放。中國糧食和食品在生產(chǎn)、儲存、加工、運輸、消費等環(huán)節(jié)損失浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。據(jù)農(nóng)業(yè)部門抽樣調(diào)查，每年浪費的糧食占糧食總產(chǎn)量的17%～18%[17]，尤其是講排場、比闊氣等不良消費方式造成的食品浪費令人觸目驚心。2009年聯(lián)合國的一項報告指出[18]：全球約有超過一半的食物生產(chǎn)出來后，由于低效的產(chǎn)業(yè)鏈管理而被浪費或丟棄，其中包括約四分之一的新鮮水果和蔬菜。從氣候變化角度來看，食物損失對環(huán)境造成了兩類負(fù)擔(dān)：在生產(chǎn)銷售這些“多余”的食物所產(chǎn)生的排放；以及有機(jī)物垃圾填埋所產(chǎn)生的甲烷。

英國的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)了一個有趣且矛盾的現(xiàn)象[19]：人們通常認(rèn)為丟棄塑料和其他不可降解的垃圾會污染環(huán)境，卻很少關(guān)注丟棄生物可降解垃圾對環(huán)境所造成的危害。該調(diào)查發(fā)現(xiàn)，約40%的人認(rèn)為丟棄食物并不是一個問題，因為食物是天然的和可生物降解的。同時有約四分之三的人認(rèn)為廢棄包裝比廢棄食物更是一個環(huán)境問題。其實從氣候變化角度來看，情況恰恰相反。因為垃圾填埋會釋放大量的甲烷氣體，甲烷作為一種溫室氣體，其對近地?zé)崃康慕d能力是二氧化碳的許多倍。垃圾填埋所產(chǎn)生的甲烷氣體，主要是由有機(jī)物產(chǎn)生的——其中以食物性垃圾為主。每減少一噸食物性垃圾，相當(dāng)于減少了約4.5噸二氧化碳的溫室氣體的排放[20]。

食品廢棄物主要來源于三個方面，食品加工過程，餐飲服務(wù)場所，以及普通家庭所產(chǎn)生的垃圾。

食品加工中的廢棄物，如高強(qiáng)度木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、蛋白質(zhì)、谷物、奶制品、乳清、糖蜜、酒糟等，都含有巨大的能源。如果簡單地將這些垃圾丟棄處理，將是非常浪費。如今很多企業(yè)都意識到了這些廢棄物的價值。很多書籍也介紹了包括肉類、家禽、海鮮、奶制品、水果和蔬菜等的食物垃圾的處理技術(shù)與管理方法。通過采取最大化回收這些廢棄物的能源和生產(chǎn)有附加值的廢棄物產(chǎn)品，企業(yè)有望在12個月內(nèi)看到投資回報。

餐飲服務(wù)場所可以通過優(yōu)化采購、管理、生產(chǎn)和儲存等環(huán)節(jié)和回收食品垃圾等簡單的方法，避免浪費和減少食品垃圾的產(chǎn)生，降低潛在的食品垃圾管理成本。這些方法通常并不需要過多的投入，并且對環(huán)境有益。因此為了減少廢棄物，包括采購、入庫、儲存、食物制作、就餐服務(wù)和設(shè)備維護(hù)等在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)，都必須進(jìn)行評估，以減少浪費，節(jié)約用水和能源。首先各部門員工都應(yīng)具有低碳意識，幫助企業(yè)減少浪費。合理采購是減少食品廢棄物和節(jié)省成本的有效途徑，應(yīng)盡可能采購環(huán)保性產(chǎn)品。妥善的加工可以延長食品的貨架期并節(jié)省成本。此外就餐過程也要注意避免浪費食物。最后，節(jié)約和再利用可以避免大量食物垃圾的產(chǎn)生，是可行的管理方法。

至于普通家庭的食物性垃圾，如果不能從源頭上減少或者重復(fù)利用，那么堆肥是一個重要的處理手段，而不是運到垃圾填埋場填埋。堆肥可將營養(yǎng)物質(zhì)回歸土壤，是一種有益的土壤改良劑。堆肥比填埋擁有更好的碳足跡，因為有機(jī)物在有氧環(huán)境里主要分解為二氧化碳，而填埋過程是厭氧消化，會釋放更多的甲烷。但是，堆肥需要將塑料等不可用于堆肥的垃圾區(qū)離出來，因此需要加強(qiáng)人們垃圾分類的意識。例如在愛爾蘭，家庭垃圾桶分成黑、綠和棕色三種顏色，其中綠色桶用來裝可回收材料如紙和塑料等，而棕色桶只放食物性垃圾并被收集去堆肥。

5 建 議

綜上所述，為建立中國低碳食品體系，促進(jìn)國家低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，需要民眾、企業(yè)和政府三方的積極配合和投入，需要通過觀念的更新、技術(shù)的創(chuàng)新、制度的完善來實現(xiàn)。在此特提出以下幾點建議：

第一，號召民眾關(guān)注食品體系對全球氣候變化造成的影響，將建立低碳食品體系提升到國家高度。設(shè)置國家低碳食品日，增加人們的低碳意識，鼓勵人們?yōu)闇p少溫室氣體，保護(hù)環(huán)境，改變原有的生活方式。同時提供科普讀物，引導(dǎo)民眾選用低碳食品，號召使用本地生產(chǎn)的水果、蔬菜和肉類，飲用本地水資源，減少食品浪費。

第二，設(shè)置科技專項，建立若干低碳食品體系示范項目。同時增加科研投入，支持新型包裝材料如可食用膜包裝技術(shù)的研究，研發(fā)食品包裝碳標(biāo)簽，以及開發(fā)新技術(shù)新方法處理食品廢棄物如用過的煎炸油和可堆肥的植物性垃圾等關(guān)鍵技術(shù)。

第三，審查食品行業(yè)的碳基線、能源和水資源使用情況，以及可持續(xù)發(fā)展措施，分析食品行業(yè)中現(xiàn)行管理系統(tǒng)和最優(yōu)系統(tǒng)之間的差距和改善措施。同時建立環(huán)境質(zhì)量、燃料質(zhì)量、溫室氣體排放、能源使用、區(qū)域分類和許可申請的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外還應(yīng)通過稅收手段進(jìn)行經(jīng)濟(jì)干預(yù)，如征收碳稅、發(fā)放碳津貼以及設(shè)立污染排放權(quán)交易市場等來促進(jìn)食品體系的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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Development of a Low Carbon Food System for Enhancing Chinese National Low Carbon Economy

Da-Wen Sun
(UCD Food Refrigeration and Computerised Food Technology, University College Dublin, National University of Ireland, Dublin 4, Ireland)

TS20

A

1002-6630(2010)18-0001-04

2010-09-20

孫大文，男，愛爾蘭皇家科學(xué)院(Royal Irish Academy)院士，國際農(nóng)業(yè)工程委員會(CIGR)候任主席，《Food and Bioprocess Technology》(SCI收錄)期刊主編，愛爾蘭國立都柏林大學(xué)(UCD)終身教授，研究方向為制冷、冷凍及干燥過程和系統(tǒng)、食品質(zhì)量與安全、生物過程模擬和優(yōu)化、以及計算機(jī)視覺識別技術(shù)等。E-mail：dawen.sun@ucd.ie

作者應(yīng)邀就本文在2010年7月25—28日由國務(wù)院僑務(wù)辦公室、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院、廣東省人民政府在廣州市共同主辦的“第六屆世界華人論壇”上做專題演講。