一枚薯條的猜想：超臨界CO2準備掀翻傳統冷鏈？| 技術前沿_風聞

表面香脆，內裏綿軟，熱騰騰的現炸薯條永遠讓人垂涎。但包裝薯條再優，終究無法“完美復刻”快餐店裏的現制薯條。很多人會將兩者的本質區別歸咎於“新鮮度”，實際上“新鮮出爐”的薯條並非如大眾所想那般極致新鮮。為了壓縮成本、節省時間和提高運轉效率，以冷凍薯條為代表的半成品通常成餐飲商家的不二之選。          

視時效為核心的冷鏈運輸。圖片來源：PISPL‘s

為保持半成品食材的新鮮度，昂貴的温控冷鏈一直是餐飲類食企賴以生存的核心，但冷鏈運輸在運營成本、流程把控以及可持續層面上日益受到的挑戰，讓長期受冷鏈掣肘的從業者對技術變革有了更迫切的需求。 

在美國紐約有一家初創公司，打破常規的冷凍保藏思路，採用超臨界CO2技術創造出無需冷凍的薯條，減少對冷藏設施的依賴，提高了供應鏈的長期可持續性。目前該公司已獲得過千萬美元。 

用新技術創造“常温保鮮”新概念，這家初創公司為何單單瞄準了薯條？聽上去很高大上的“超臨界流體”，能夠為食品工業帶來怎樣的變革？幾十年來依靠冷鏈維繫餐飲半成品保鮮的局面，會被超臨界技術掀翻嗎？ 

**兩個小子的科技夢想，**從改造炸薯條開始

Farther Farms聯合創始人兼首席技術官Vipul Saran，在一個普通的印度農業家庭中長大。農產品供應鏈面臨的冷鏈環境成本與有時超過產品本身價值的貨幣成本，Saran都看在眼裏。“在印度，冷鏈運輸需花費大概3,000美元，普通常温運輸則僅為 90 美元。” 

在康奈爾大學攻讀食品科學專業研究生時，對冷鏈弊端深有體會的Vipul Saran開始探索解決路徑——冷鏈外的另一種選擇。如何能運用創新的食品加工技術，使人們能夠從這些對保鮮要求較高的易腐食品中創造出附加值，從而儘可能避免對冷藏或冷凍的需求？

圖片來源：Cornell University

作為常青藤院校中唯一開設食品專業的高校，康奈爾大學在食品學科上的綜合實力強勁，專業排名常年穩居全球前三。在校內頂尖學術資源的加持下， Saran在研究各種生鮮保藏法時偶然發現了超臨界流體在食品保存上的應用可能性。在農業與生命科學學院食品科學系教授 Syed Rizvi的指導幫助下，Saran團隊成功開發出超臨界CO2相關的食品保藏技術並申請了專利。 

技術突破只是第一步，距離真正的商業化應用仍任重道遠。Saran在康奈爾大學尋找不同領域的同學幫助他實現這個極具商業潛力的想法，其中便包括Annunziata——Farther Farms聯合創始人兼首席執行官。Annunziata就讀於康奈爾大學MBA，他與Saran在一次創業課程中相識。二人發現，將彼此的商業金融背景與食品科學的研究經驗相結合，將有可能創立一家可持續且高效的公司。兩人一拍即合，最終決定將美國人食用頻率最高的“炸薯條”設定為超臨界CO2技術的首個試驗場。

圖片來源：Facebook

自1940年首次發明冷凍薯條以來，冷凍保藏便一直主導着炸薯條的產品供應鏈。通過避開冷藏，全球第一個無需冷凍的商用薯條被兩人視為其創新商業計劃的首發子彈，目標是在缺乏製冷的地區用創新技術開闢嶄新的市場，同時降低成本和碳排放。 

同年，他們正式啓動創業項目——創辦了旨在開發下一代可持續食品加工技術的Farther Farms，同時註冊了康奈爾大學的學生創業加速器eLab。創辦伊始，Farther Farms即與康奈爾大學技術許可中心CTL保持密切合作並獲得超臨界技術的正式授權。2018 年，Farther Farms加入了Rev: Ithaca Startup Works（一家位於紐約伊薩卡的商業加速器），並得到康奈爾大學、伊薩卡學院和湯普金斯科特蘭社區學院的大力支持。

Annunziata和Saran在創業加速器eLab作項目演示。圖片來源：Cornell University

坐擁名校內外優質創業資源，Farther Farms不負重望，交出了亮眼的融資成績單。2017年秋，公司剛成立不久便完成紐約風險開發機構Launch New York 2.5萬美元的種子輪融資。次年，Annunziata 和 Saran 獲得美國國家科學基金會首階段研究資助225,000美元，並在紐約羅徹斯特建造了一個試點生產工廠。Saran 表示：“這筆投資將使我們能夠在2017年秋季種子融資輪成功的基礎上繼續發展，加快研發步伐。” 

隨着業務持續擴大，Farther Farms在今年成功籌集到 1200 萬美元，由大型馬鈴薯產品分銷商Endico Potatoes 等戰略投資者領投，其中包括冷凍炸薯條製造商 Lamb Weston 前總裁Richard Porter。 

2021年6月，Farther Farms官宣：擁有25年食品研發經驗的GhislaineJoly 將被任命為公司產品研發和創新副總裁。Joly曾任Lamb Weston Holdings首席科學家， Conagra Brands產品開發總監和 National Starch and Chemical項目負責人。Joly的加入，無疑是公司發展史上的里程碑事件，用首席執行官 Annunziata的話説，“她將成為公司未來創新引擎的核心人物”。

圖片來源：Facebook

最近，FartherFarms正緊鑼密鼓地銷售他們的旗艦產品——消費者可以在紐約伊薩卡的 Luna Inspired Street Food 和羅切斯特的 The Hideaway 和 Radio Social 品嚐到公司出品的薯條。作為Farther Farms的投資者兼分銷商，Endico Potatoes公司總裁John Hanna表示：儘管未被冷藏，但客户大多認為這些薯條依然保持上乘的風味質量。 

Farther Farms 是目前唯一一家在食品保鮮中使用超臨界CO2的食品公司。而公司也正努力在確保技術運行及產品質量的前提下，穩步提高工廠的生產能力。炸薯條只是Farther Farms的一個開始，未來他們會嘗試將該技術延伸至更多生鮮品類，也會涉足固體、半固體到液體各種食品形態，力圖實現技術適用面的最大化。 

**打破温控定式，**超臨界技術將掀起冷鏈新革命？

當前，世界上大部分食品分銷都依賴於冷鏈運輸，冷鏈市場正急速擴大。根據technavio《2020-2024 年中國冷鏈市場》報告，中國冷鏈市場預計在2020-2024 年間將增長442.3億美元，複合年增長率接近19%。作為一種昂貴的温控供應鏈，如今不少發展中國家的冷鏈基礎設施還相當簡陋。數據顯示，與美國城鎮居民擁有 49萬立方米的冷庫空間相比，中國和巴西分別僅為13和10萬立方米。 

**冷鏈設施的缺乏成為食物浪費的主要原因。**據統計，發展中國家冷藏設備缺乏導致超過 2 億噸易腐爛食物的損耗，相當於食物總消費量的14%。此外，由於40% 的食物需要冷藏，全球電力消耗的15%都被用來冷藏，是名副其實的“能耗”大户。冷鏈的可持續性也不如人意，冷藏卡車運輸中高達 40% 的氣體排放皆歸因於冷藏所需的車載蒸汽壓縮系統，加劇了供應鏈碳排放。

圖片來源：linkedin

冷鏈運輸主要原理是通過低温抑制微生物活性、減少變質，但想要控制微生物生長的路徑卻絕非冷凍這一條，超臨界CO2同樣有此潛力。超臨界現象是將CO2氣液兩相在超過臨界壓力和温度的情況下轉變為一種介於液體和氣體之間的狀態——超臨界CO2流體。這種流體具有氣體似的擴散性和低粘度，以及類液體的高溶解性。 

在接近室温(35-40℃)的超臨界CO2流體籠罩下進行提取，條件温和，不會破壞生物活性成分的活性，也不改變材料微觀結構。超臨界流體作為一種綠色萃取技術，已廣泛用於中藥提取、香精香料、油品、食品、材料等領域。

圖片來源：Canadian Food Business

Farther Farms拋開萃取，將“超臨界CO2流體”用於巴氏殺菌，打造出全新的包裝食品類別，挖掘出新的市場機遇。

超臨界流體殺菌，會使引發食物褐變的酶以及引起腐敗的微生物徹底失活，無需防腐劑的情況下將保質期延長到90天。與傳統高温蒸汽或熱水殺菌相比，條件温和的超臨界技術在保護食品完整性和營養價值上更顯優勢，在多類型即食食品，包括水果、蔬菜、乳製品以及肉類和植物肉類替代品的保藏上極具應用潛力。

圖片來源：Global Times

超臨界技術處理不僅讓食品具有更好的保藏效果，也大大縮減了餐飲店的冷鏈成本。由於相對較長及穩定的保質期，很多使用Farther Farms薯條的餐廳均表示：他們的上菜時間縮短了一半。從環境角度看，越少依賴冷凍機，就能減少食物浪費和温室氣體排放，餐廳在消費者心目中的形象也變得越發可親。” 

**提“色”、脱“害”、護“活”，**超臨界流體的十八般武藝

超臨界狀態下，流體往往表現出異常複雜多變的特性——“像霧像雨又像風”，極具“薛定諤”體質，同時也身賦異稟。眾所周知，液態CO2是一種非極性溶劑，根據相似相溶原理只能溶解非極性物質。但當CO2進入超臨界狀態時，溶劑的性能就會瞬間爆發，極性物質也可溶解。而因為有氣體的氣質，超臨界CO2的表面張力和黏度很低，但擴散速度和滲透性卻很強，所以它的溶解速度會比普通溶劑快得多。

圖片來源：China Food Press

正因為這種神奇特性，除了化身“薯條保鮮護衞”，超臨界CO2還能通過調整温度和壓強，模仿出不同分子的極性，針對不同分子進行量身定製式萃取，並且其芳香成分不易被氧化破壞。得益於此，超臨界流體技術在啤酒花有效成分萃取、天然香料植物或從果蔬中提取天然香精、色素與風味物質、動植物中提取動植物油脂 ,咖啡豆或茶葉中脱除咖啡因、煙草脱尼古丁、乳脂中脱除膽固醇及食品脱臭等方面的研究和應用都取得了長足發展，其中一些在德國、日本等國家已實現產業化應用。 

我國食品行業對超臨界流體萃取技術（SFE）的應用正逐步由實驗室研究走向工業化。早在1993 年，國內就建成沙棘油工業萃取裝置, 成功填補了SFE 技術的工業化空白。1996年，清華大學建成啤酒花浸膏SFE中試裝置，將國內酒花利用率從25%提高到90%左右。

圖片來源：Amazingy

超臨界流體的獨特性能在微囊化和納米囊化上也發揮着顯著作用，併為開發製藥提供了新的技術路徑。藥物研發的關鍵環節包括藥物遞送的微囊化和納米囊化，利用超臨界CO2在不同操作條件（流量比，温度，壓力等）下的可調節特性，可以**設計和控制粒徑以及載藥量，實現精準度更高的微囊化處理。**該技術主要被用於藥物膠囊的製備，但在益生菌或其他需要緩釋的功能成分的製備中同樣具有可觀潛力。 

今年6月，以色列公司Solabia-AlgatechNutrition就推出了一種含有 2.5% 天然蝦青素的微膠囊冷水分散粉末，其核心技術就是超臨界流體。蝦青素是一種天然強效類胡蘿蔔素，在油中高度溶解，而想獲得蝦青素的水溶液則頗具挑戰。用超臨界CO2從雨生紅球藻微藻中提取蝦青素，其形成的微膠囊粉末在幾秒鐘內能完全輕鬆分散在冷水中。該公司稱，這種新配方會是各種功能飲料、即食補充劑和懸浮液的理想解決方案。

圖片來源：MDPI

儘管超臨界流體技術具有諸多優勢，但要想擴大在食品產業中的應用範圍，仍面臨很多挑戰。 

首先，隨着技術規模擴大以及對加工過程中涉及的動力學機制更深入的瞭解，**生物活性化合物的工藝收率勢必需要提高。**其次，食品安全是產業發展基礎，**深入評估超臨界流體分子與食物成分之間的相互作用很有必要。**如果它們被納入食物基質，那它們對人體健康有益作用的主要機制也需進一步探明。 

第三，超臨界流體技術中最常用的溶劑是CO2，目標物質主要是非極性組分。如何有效匹配夾帶劑以提取更多極性物質仍是一個值得探討的話題。由於超臨界流體本身的密度限制，採用該技術從蛋白質等副產品中提取大分子物質仍****具挑戰性，相信這也是該技術未來的重要突破點之一。

圖片來源：ResearchGate

**中國實踐：**超臨界技術如何賦能新消費？

在懶人經濟和疫情催生下，“方便”與“健康”變成許多人消費食品時的首要考量因素。如今，“預製菜”和“功能食品”正吸引越來越多品牌入局。隨着市場角逐的白熱化，如何用技術為自己構建護城河，成了品牌們必須考慮的問題。而超臨界技術在商戰中扮演舉足輕重的角色。 

1、鎖住預製菜靈魂，超臨界技術助力“風味物質”標準化生產 

源於美國20世紀60年代，預製菜最早被運用於麥當勞、肯德基等標準化的快餐連鎖餐廳。2000年進入中國後也主要是為餐廳提供半成品，提高備菜效率。2020年受疫情限制，大眾外出就餐頻次大幅減少，居家生活需求旺盛，預製菜企業開始將目光對準C端消費羣體，B端場景也拓展到餐廳以外，便利店、精品超市、生鮮電商等紛紛開始佈局預製菜品類。 

C端預製菜賽道如今熱火朝天，得益於B端產業的高度成熟。中央廚房快速發展，預製菜大規模覆蓋餐飲後廚早已成為行業共識，預製菜取代餐館廚師的説法更一度成為熱點話題。預製菜工業化進程中，風味物質的標準化生產是關鍵因素。近日宣佈連續完成合計5100萬美元C輪與C+輪融資的“利和味道”便是在生產技術上獨樹一幟的“風味家”。 

利和味道原名利和萃取，其核心技術就是天然產物和海洋生物活性物質的超臨界CO2流體萃取。旗下的香辛料、風味提取物、調味料和調理食品四座工廠多年來為國內連鎖餐飲、商超、便利店和電商客户提供了多樣化的速食解決方案。

圖片來源：zcool

利和味道在紅花椒核心產區甘肅隴南建有全亞洲最大的超臨界CO2萃取工廠。工廠內安裝了利和自研的第四代超臨界CO2萃取設備，突破萬升級容量且實現了自動化。相比傳統炸制香辛料油脂，利用超臨界萃取技術製成的香辛料萃取油脂擁有脱重金屬、可復配、可量化、味道釋放快等優點。花椒萃取油脂可以量化麻度，根據客户需求可進行復配從而形成更加豐富的風味物質，兼顧了標準化與客户的個性化需求。

2、超臨界技術化身功能植物油脂的萃取密碼 

沙棘油含有不飽和脂肪酸、維生素等一百多種生物活性物質，具有滋養心腦血管、降低血脂、養顏抗衰老等功效，被視為珍貴的功能性食用油。但沙棘油的得率不高極大限制了其深度利用與產業發展，導致相關產品供不應求，市場價格居高不下。 

內蒙古宇航人公司於1999年將“八五”科技重點攻關項目——超臨界CO2萃取沙棘油，成功應用到沙棘生產領域，就此拉開國內高科技生產沙棘產品的大幕。超臨界技術生產週期短、提取效率高、安全可靠，並且在沙棘油生物活性成分的保留方面具有優勢。當前，宇航人公司已熟練掌握超臨界CO2萃取等多項國際一流水平的技術，擁有沙棘保健食品四項，以及沙棘綜合開發、利用、生產的專利技術、擁有10項專利，在同行業中處於領先地位。

圖片來源：ambre blends

油茶籽油，是我國最古老的木本食用植物油之一，也是湖南省特色植物資源。湖南和廣生物科技有限公司通過自主設計建造的國內首個大型高效超臨界CO2萃取生產線，成功實現油茶籽油快速高效的規模化生產，將萃取時間縮短到2.5小時，生產效率比原有技術提升到3倍以上，大大降低生產成本。 

萃取所得的油茶籽油不僅高品質、高安全性、功效活性成分豐富，而且其得率比傳統壓榨法高出25%以上，副產物還可以作為純天然洗滌劑直接取代家庭常用的洗潔精，既安全環保，又省時省力。這一新的技術體系直接使生產環節的純利潤比傳統壓榨法高出1至2倍，有助徹底改變傳統油茶企業加工利潤微薄的舊貌，為產業騰飛提供堅實的技術支撐。

圖片來源：茶油之邦

總結

FartherFarms的兩位創始人受家鄉冷鏈運輸之痛所激勵，尋找到高效可行的科技解決方法。在Foodaily過往諸多的技術前沿報道中，我們都能看到此類由現實民生問題所激發出的技術創業案例。同樣是關注消費痛點，為何有的技術無人問津，始終躺在創始人的“倉庫”裏？而有的卻能在短時間內光芒綻放，快速實現商業化？Foodaily認為，除了技術本身的含金量、高門檻外，能否兼顧民生、社會與環境，則是決定技術商業化前景的關鍵。 

從早期用於活性藥物成分製備，到如今在各食品領域遍地開花，甚至時下正熱的碳中和研究大潮中，“超臨界CO2”也成為實現高效碳捕集的技術手段之一。它所展現出的獨特魅力讓Foodaily愈發關注國內超臨界流體商業化的進程，更希望它能為更多賽道、風口賦能加速！ 

作為地球上最豐富的的氣體之一，CO2可以為冷鏈革命貢獻自己的一份力量。“以碳減碳”，還有什麼樣的技術故事比這個更令人激動呢？

封面來源：fortifygen