Искусственные продукты питания. Пищевая индустрия будущего
С древнейших времен занимает человека проблема питания. Голод всегда был частым гостем жителей нашей планеты. И сейчас проблема питания еще не нашла полного разрешения. Организация Объединенных Наций, Всемирная Организация Здравоохранения, Международная Продовольственная Организация при ООН (ФАО) отмечают, что в настоящее время 60—80 процентов населения земного шара (в основном в развивающихся странах) страдает от недостатка пищи. В докладе ФАО «Состояние производства продуктов питания и сельского хозяйства в 1966 г.» указывалось, что при ежегодном увеличении населения мира на 70 миллионов человек не отмечалось одновременного роста производства продуктов питания. Напротив, во всех развивающихся странах, за исключением Ближнего Востока, оно снизилось в общем объеме на 2 процента, а на душу населения — на 4 — 5 процентов.
Положение обостряется еще и тем, что в последние два столетия прирост населения на планете достиг невиданных доселе размеров, обретя, по определению ООН и ВОЗ, характер «демографического взрыва».
По одной из оценок ООН, в 2000 году на земле будут жить 7,4 миллиарда человек: 1,4 миллиарда в промышленно развитых странах и 6 — во всех остальных. Это означает: в 2000 году на долю индустриальных районов придется всего 19—20 процентов населения планеты в сравнении с 36 процентами в 1900 году и 33 — в 1930-м. В 1970 году эта доля уменьшилась до 27 процентов.
Уже сейчас жители стран южноамериканского континента, Африки и Азии обеспечены животным белком крайне недостаточно — каждый житель в среднем получает соответственно 26,9 и 2 грамма белка (при норме 50 граммов). Но, чтобы сохранить хотя бы сегодняшний уровень питания к 2000 году, все мировые запасы продовольствия необходимо увеличить в 4—7 раз, а продуктов животного происхождения — в 9 раз.
Между тем расчеты показывают: получить такое количество продуктов естественным путем к началу будущего столетия станет практически невозможно. Анализируя международные статистические данные по перспективам производства основных продуктов питания, можно сказать, что при самых благоприятных условиях мировая продукция зерна к 1985 году превысит современный уровень едва ли на одну треть. Ненамного увеличится и производство молочных продуктов, а продукция мяса, яиц, семян масличных, добыча рыбы возрастут всего лишь вдвое. Такой прирост производства продуктов питания не сможет, очевидно, радикально обеспечить белком население развивающихся стран. Тем более, что оно составит в будущем не менее 4/6 всего населения планеты.
Академик АМН СССР А. Покровский и многие зарубежные ученые относят обеспечение будущих поколений полноценными продуктами питания к числу наиболее важных стратегических проблем развития производительных сил человеческого общества, к одной из актуальнейших социальных и экономических проблем современности. Она отражена также и в списке основных направлений развития науки, включающем 10 пунктов, которые исследователи будущего должны рассматривать в первую очередь. Задача поиска эффективных путей увеличения производства продуктов питания занимает 3 место, уступая лишь вопросам усовершенствования образования и методов воспитания подрастающего поколения и проблеме сохранения мира.
Сейчас она привлекла уже к себе внимание не только отдельных ученых, но и многих международных организаций, которые комплексными усилиями пытаются решить эту важную задачу. Специалисты ФАО, к примеру, составили так называемый Индикативный план развития мирового сельского хозяйства. Этот план позволяет надеяться на решение хотя бы энергетического дефицита в питании людей. Намного сложнее преодолеть дефицит белка, мировой недостаток которого на сегодняшний день составляет около 40—60 миллионов тонн.
Научные центры многих стран мира включились в активный поиск новых, необычных источников белка, которые позволили бы быстро получать дешевый, биологически полноценный белок, по своим свойствам не отличающийся от белков животного происхождения. Такой источник, например, — различные непромысловые рыбы, содержащие высокоценный животный белок. Но этот путь ограничен «потолком» ее вылова — он не может превышать 200 миллионов тонн в год, или — в пересчете на белок — 30 миллионов тонн дополнительного белка. Кроме того, уже сейчас в некоторых районах Мирового океана наблюдается «перевылов», если так можно выразиться, определенных сортов рыбы, что может привести к их полному исчезновению.
Эффективным источником белка могут служить также водоросли. Но в их белке отсутствуют важнейшие незаменимые аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме и поступают только с животными белками. Это сильно снижает его биологическую ценность. К тому же для водорослей необходимо организовать специальные «парниковые» водоемы, что также связано со значительными материальными затратами. Открытые же водоемы целиком зависят от погоды. Все это ограничивает широкое производство водорослей для пищевых целей.
Наибольшую популярность как источники белка приобрели семена масличных культур — сои, семян подсолнечника, арахиса и других, которые содержат до 30 процентов высококачественного белка. По содержанию некоторых незаменимых аминокислот он приближается к белку рыбы и куриных яиц и перекрывает белок пшеницы. Белок из сои широко уже используется в США, Англии и других странах как ценный пищевой материал.
Увеличить количество пищевого белка можно и за счет микробиологического синтеза, который в последние годы привлекает к себе особое внимание. Микроорганизмы чрезвычайно богаты белком — он составляет 70—80 процентов их веса. Кроме того, в виде побочных продуктов они дают различные трудносинтезируемые обычными химическими методами биологически активные гормоны, антибиотики, витамины и другие вещества. Не менее важен вопрос, во многом определяющий рентабельность нового массового производства белка, — скорость его синтеза.
Микроорганизмы примерно в 10—100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные.
Здесь уместно привести классический пример: 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн. Естественно, на получение 1 кг белка микробиологическим синтезом при соответствующей промышленной технологии потребуется средств меньше, чем на получение 1 кг белка животного. Да к тому же технологический процесс куда менее трудоемок, чем сельскохозяйственное производство, не говоря уже об исключении сезонных влияний погоды — заморозков, дождей, суховеев, засух, освещенности, солнечной радиации и т. д.
Микроорганизмы постоянно присутствуют в кишечнике человека и продуктах питания, и организм активно их использует.
Почему бы не предположить возможность полной адаптации человеческого организма к такому белку. Экспериментальные исследования отечественных и зарубежных ученых, а также наши собственные подтверждают эту идею. Правда, эксперименты еще чрезвычайно немногочисленны, носят поисковый характер и потому не дают пока оснований к практической реализации их результатов.
Наиболее перспективные микроорганизмы — дрожжи. Тысячелетиями использует их человек как пищевую добавку. Широко применялись они в питании армий в первую и вторую мировые войны. Это лишний раз подтверждает правильность мысли. Одна из причин, сдерживавших культивирование дрожжей в питании населения,— дороговизна их производства. Эту немаловажную причину ликвидировала открытая известным немецким ученым Феликсом Юстом в 1952 году возможность выращивания дрожжей на углеводородах парафинового ряда. Белок из таких дрожжей получается достаточно дешевым. Используя для роста микроорганизмов всего лишь 2 процента мировой добычи нефти, можно полностью покрыть белковый дефицит — дать такое количество белка, которым целый год можно кормить 2 миллиарда человек.
Сейчас уже известно, что микроорганизмы можно выращивать на самой разнообразной питательной среде: на газах, парафинах, нефти, отходах угольной, химической, пищевой, винно-водочной, деревообрабатывающей промышленности. Экономические преимущества их использования очевидны. Так, килограмм переработанной микроорганизмами нефти дает килограмм белка, а, скажем, килограмм сахара-— всего 500 граммов белка. Аминокислотный состав белка дрожжей практически не отличается от такового, полученного из микроорганизмов, выращенных на обычных углеводных средах, а важнейшей незаменимой аминокислоты триптофана, дефицитной в большинстве продуктов питания, у «газовых» (выращенных на метане) дрожжей далее вдвое больше, чем в белках яйца, молока, рыбы и мяса. А ведь именно аминокислоты, эти первичные кирпичики, из которых строится любой белок в живой природе, и определяют биологическую ценность белка для животного организма.
Биологические испытания препаратов из дрожжей, выращенных на углеводородах, которые проведены и у нас в стране и за рубежом, выявили полное отсутствие у них какого-либо вредного влияния на организм испытуемых животных. Опыты были проведены на многих поколениях десятков тысяч лабораторных и сельскохозяйственных животных.
Оказалось, однако, что животные возвращают иам в виде мяса лишь 10—20 процентов потребленного ими белка. Остальная же часть безвозвратно теряется. Усвоение белков человеком может достигать 98 процентов. Поэтому было начато изучение возможности использования дрожжевого белка непосредственно в питании людей. Но с позиции нутрициолога (специалиста в области питания) цельные дрожжи — всего лишь полуфабрикат, требующий дальнейшей переработки. Не исключено, что они могут содержать вредные для здоровья остаточные количества питательной среды, а также и другие, пока еще не выделенные вещества, действие которых на организм может оказаться неблагоприятным. Кроме того, в непереработанном виде дрожжи содержат неспецифические липиды и аминокислоты, биогенные амины, полисахариды и нуклеиновые кислоты, а их влияние иа организм пока еще плохо изучено.
Поэтому и предлагается выделять из дрожжей белок в химически чистом виде. Освобождение его от нуклеиновых кислот также уже стало несложным. Во многих странах ведутся подобные исследования. В Институте элементоорганических соединений АН СССР под руководством академика А. Несмеянова и профессора С. Рогожина разработана уже оригинальная технология получения изолированного из дрожжей белка. Препарат обладает высокой пищевой ценностью, что подтверждено рядом специальных исследований, а главное — он полностью освобожден от примесей, о которых мы говорили.
На кафедре гигиены питания 1-го Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени медицинского института имени И. М. Сеченова под руководством профессора К. Петровского и доктора медицинских наук А. Игнатьева автор статьи начал в 1972 году исследования белковой ценности этого препарата. И вот было показано, что по химическому составу и сбалансированности аминокислот, перевариваемости в желудочно-кишечном тракте он мало отличается от лучших белков животного происхождения.
А после включения в него дефицитной аминокислоты метионина он приблизился по ценности к молочному белку. Добавление небольших количеств препарата к малопитательным продуктам (сухому картофелю и макаронным изделиям) повышает их белковую ценность. Кроме этого, на кафедре технологии пищевых продуктов Института народного хозяйства (профессор Е. Козьмина) и в Институте элементоорганических соединений АН СССР (директор академик А. Несмеянов) мы приготовили на основе этого препарата искусственные макароны. Их белковая ценность на 183 процента выше, чем у промышленных пшеничных макарон высшего сорта.
По внешнему виду, запаху и вкусу они также практически не отличались от всем нам привычного продукта.
Применяя обычные технологические линии по производству синтетических волокон, можно получать из искусственных белков длинные нити, которые после пропитки их формообразующими веществами, придания им соответствующего вкуса, цвета и запаха могут имитировать любой белковый продукт. Таким способом уже получены искусственное мясо (говядина, свинина, различные виды птиц), молоко, сыры и другие продукты. Они уже прошли широкую биологическую апробацию на животных и людях и вышли из лабораторий на прилавки магазинов США, Англии, Индии, стран Азии и Африки. Только в одной Англии их производство достигает примерно 1500 тонн в год. Интересно, что белковую часть школьных обедов в США уже разрешено на 30 процентов заменять искусственным мясом, созданным на основе соевого белка.
Используемое в питании больных Ричмондского госпиталя (США) искусственное мясо получило высокую оценку главного диетолога. Правда, когда больным давали антрекот из искусственного мяса, они жаловались на его тестоватость, хотя и не знали и даже не догадывались о том, что получали не естественный продукт. А когда мясо подавалось в виде мелко нарезанных кусочков, нареканий не было. Обслуживающий персонал также употреблял искусственное мясо, не догадываясь о подделке.
Они воспринимали его как натуральную говядину. Врачи госпиталя отмечали также положительное влияние рациона на здоровье пациентов и особенно больных атеросклерозом. В состав такого мяса обязательно включают специально обработанный искусственный белок, небольшое количество яичного альбумина, жиры, витамины, минеральные соли, природные красители, ароматизаторы и прочее, что дает возможность «лепить» изделие с заданными свойствами, учитывая при этом физиологические особенности организма, для которого продукт предназначен. Это особенно важно в диете детей и людей пожилого возраста, больных и выздоравливающих, когда необходимо лимитировать питание по целому ряду пищевых компонентов, что весьма трудно сделать, используя, традиционные продукты.
Такое мясо можно резать, замораживать, консервировать, сушить или прямо использовать для приготовления различных блюд.
Проведя исследования на взрослых людях и детях, Рикардо Брессани с соавторами пришли к выводу, что питательность искусственного мяса составляет примерно 80 процентов от питательности молока. Такое мясо охотно ели дети, и оно не оказывало на них никакого отрицательного действия.
Высоко оценена специалистами созданная в СССР (в Институте элементоорганических соединений АН СССР) искусственная черная икра, которую по внешнему виду и вкусовым качествам практически невозможно отличить от натурального продукта. Биологическая ценность ее достаточно высока, так как по химическому составу икра полностью отвечает требованиям, предъявляемым к продуктам современной наукой о питании. В настоящее время в Москве налаживается промышленное производство икры. Уже построен цех производительностью 500 кг искусственной икры в сутки.
Таким образом, сейчас уже накопилось немало теоретических и практических данных — объективных предпосылок для дальнейшего расширения и углубления этих исследований. Эксперты ООН и ВОЗ предсказывают: потребление замепителей мяса и молока к концу нашего столетия составит около 30 процентов ко всему белку. И, если рано еще говорить об искусственных отбивных, то синтетические лизин и метионин — эти важнейшие, незаменимые и часто дефицитные в питании человека и животных аминокислоты — производятся десятками тысяч тонн.
Налажено также и промышленное производство витаминов.
«Все это означает, что человечество уже вступило в век несельскохозяйственного производства пищевых веществ», — сказал советский ученый, академик И. Петрянов. В недалеком будущем за рубежом производство искусственных продуктов питания превратится в одну из ведущих отраслей промышленности.
Об этом свидетельствует тот факт, что ассортимент этих продуктов там постоянно расширяется. Например, ежегодная выручка от продажи всех заменителей, сделанных на растительной основе, в США достигает 30 миллионов долларов. Экономисты пищевой промышленности предсказывают, что общая выручка от продажи искусственных продуктов питания к 1980 году будет возрастать по крайней мере на 2 миллиарда долларов в год. Уже сейчас около 35 процентов сливок, добавляемых американцами в кофе, не натуральны. Недавно в магазинах появился «яичный» порошок, приготовленный из соевого белка. Стоят такие продукты в четыре-пять раз дешевле натуральных. Вопрос обеспечения искусственными продуктами питания населения нашей страны в ближайшей перспективе не актуален.
Структура питания наших людей будет улучшаться в основном за счет повышения продуктивности сельского хозяйства и разработки новых методов сохранения продуктов, потери которых в мире огромны и достигают половины их общего производства.
Кандидат медицинских наук Б. Суханов.
Опубликовано в журнале «Наука и жизнь», № 1, 1977 г.
