Біотехнології в харчовій промисловості

Статистичні дані ООН з питань продовольства й сільського господарства свідчать про те, що проблема забезпечення населення нашої планети продуктами харчування викликає серйозне побоювання. За цими даними, більше половини населення Землі не забезпечено достатньою кількістю продуктів харчування, приблизно 500 млн. людей голодують, а близько 2 млрд. харчуються недостатньо або неправильно. До кінця XX в. населення нашої планети з урахуванням контролю народжуваності склало 7,5 млрд. людей. Отже, важке вже зараз положення із продуктами харчування може прийняти в недалекому майбутньому для деяких народів загрозливі масштаби.

Їжа повинна бути різноманітною й містити білки, жири, вуглеводи й вітаміни. Джерела енергії – жири й вуглеводи в певних межах взаємозамінні, причому їх можна замінити й білками, але білки не можна замінити нічим. Проблема харчування людей в остаточному підсумку полягає в дефіциті білка. Там, де сьогодні люди голодують, не вистачає насамперед білка. Установлено, що щорічний дефіцит білка у світі, за самими скромними підрахунками, оцінюється в 15 млн. т. Найбільшу популярність як джерела білка набули насіння олійних культур – сої, насіння соняшника, арахісу й інших, які містять до 30 відсотків високоякісного білка. За вмістом деяких незамінних амінокислот він наближається до білка риби й курячих яєць і перекриває білок пшениці. Білок із сої широко вже використовується в США, Англії й інших країн як коштовний харчовий матеріал.

Ефективним джерелом білка можуть служити водорості. Збільшити кількість харчового білка можна й за рахунок мікробіологічного синтезу, що в останні роки притягує до себе особливу увагу. Мікроорганізми надзвичайно багаті білком – він становить 70 – 80 відсотків їхньої маси. Швидкість його синтезу величезна. Мікроорганізми приблизно в 10 – 100 тисяч разів швидше синтезують білок, ніж тварини. Тут доречно привести класичний приклад: 400-кілограмова корова дає у день 400 грамів білка, а 400 кілограмів бактерій – 40 тисяч тонн. Природно, на одержання 1 кг білка мікробіологічним синтезом при відповідній промисловій технології буде потрібно засобів менше, ніж на одержання 1 кг білка тварини. Та й до того ж технологічний процес куди менш трудомісткий, ніж сільськогосподарське виробництво, не говорячи вже про виключення сезонних впливів погоди – заморозків, дощів, суховіїв, посух, освітленості, сонячної радіації й т.д.

Застосовуючи звичайні технологічні лінії по виробництву синтетичних волокон, можна одержувати зі штучних білків довгі нитки, які після просочення їх формоутворюючими речовинами, додання їм відповідного смаку, кольору й запаху можуть імітувати будь-який білковий продукт. Таким способом уже отримане штучне м'ясо (яловичина, свинина, різні види птахів), молоко, сири й інші продукти. Вони вже пройшли широку біологічну апробацію на тваринах і людях і вийшли з лабораторій на прилавки магазинів США, Англії, Індії, країн Азії й Африки. Тільки в одній Англії їхнє виробництво досягає приблизно 1500 тонн у рік. Цікаво, що білкову частину шкільних обідів у США вже дозволене на 30 відсотків заміняти штучним м'ясом, створеним на основі соєвого білка.

Штучне м'ясо, яке використовували при харчуванні хворих Ричмондского госпіталю (США) одержало високу оцінку головного дієтолога. Правда, коли хворим давали антрекот зі штучного м'яса, вони скаржилися на його тістуватість, хоча й не знали й навіть не догадувалися про те, що одержували не природний продукт. А коли м'ясо подавалося у вигляді дрібно нарізаних шматочків, дорікань не було. Обслуговуючий персонал також уживав штучне м'ясо, не догадуючись про підробку. Вони сприймали його як натуральну яловичину. Лікарі госпіталю відзначали також позитивний вплив раціону на здоров'я пацієнтів й особливо хворих атеросклерозом. До складу такого м'яса обов'язково включають спеціально оброблений штучний білок, невелика кількість яєчного альбуміну, жири, вітаміни, мінеральні солі, природні барвники, ароматизатори та інше, що дає можливість «ліпити» виріб із заданими властивостями, з огляду при цьому на фізіологічні особливості організму, для якого продукт призначений. Це особливо важливо в дієті дітей і людей літнього віку, хворих і видужуючих, коли необхідно лімітувати харчування по цілому ряді харчових компонентів, що досить важко зробити, використовуючи традиційні продукти. Таке м'ясо можна різати, заморожувати, консервувати, сушити або прямо використовувати для готування різних блюд.

Із 20 амінокислот, що входять до складу білків, 8 амінокислот люди не можуть синтезувати, і їх відносять до незамінних. Амінокислоти – це не тільки поживні речовини, але також ароматичні й смакові агенти, і тому вони широко використовуються в харчовій промисловості.

Як поживну добавку в їжу найчастіше вносять лізин і метіонін. Глутамат натрію й гліцин уживають як ароматичні речовини для посилення й поліпшення смаку їжі. У гліцину освіжаючий, солодкий смак. Його вводять у солодкі напої, і крім того, він проявляє там бактеріостатичну дію. Цистеїн запобігає підгорянню їжі, поліпшує пекарські процеси й якість хліба. Завдяки деяким бактеріям вдається одержувати близько 100 г/л глутамінової амінокислоти. Щорічно у світі добувають мікробіологічним способом 270000 т цієї амінокислоти, основна частина якої використовується на потреби харчової промисловості. За обсягом продукції друге місце після глутамінової кислоти займає лізин – 180000 т у рік. Інші амінокислоти синтезують у набагато менших кількостях.

Амінокислоти у великій кількості застосовують як добавку до рослинних кормів, які дефіцитні по метіоніну, треоніну, триптофану й особливо по лізину. Якщо у тваринних білках міститься 7 – 9% лізину, то в білках пшениці – тільки близько 3%. Внесення в корми лізину до вмісту 0,3 % дозволяє скоротити їх витрату більше ніж на 20%. За останні 15 років кількість амінокислот, що додають у корми, виросла в 20 разів. У багатьох країнах метіонін додають до соєвого борошна – білкової добавки кормів. Головна область практичного застосування амінокислот – збагачення кормів. Близько 66% загальної кількості амінокислот, одержуваних у промисловості, використовують у кормах, 31% – у їжі й 4% – у медицині, косметиці і як хімічні реактиви. На основі амінокислот готовлять штучний підсолоджувач – метиловий ефір L-аспартил-L-фенілаланіну, який у 150 разів солодший за глюкозу.