В Лондоне состоялось событие, вызвавшее большую радость экологов, вегетарианцев и представителей СМИ: населению планеты был продемонстрирован первый гамбургер, мясо которого было создано в лабораторных условиях.
Правды ради, ажиотаж был вызван не самим фактом достижения такого результата, а финансовой стороной вопроса — штучный гамбургер из артефактной говядины стоит порядка 330 тысяч долларов. Несмотря на запредельную стоимость «прототипа», ученые полагают, что работа такого рода необходима. Численность населения Земли растёт впечатляющими темпами и на графике выглядит как гипербола: если в 1800 году на планете жил миллиард человек, то в 1927 году — два миллиарда, в 1960 — три, в 1974 — четыре, в 1987 — пять, в 1999 — шесть, а в конце октября 2011 года численность человеческой популяции составила семь миллиардов! Несмотря на то, что темпы прироста слегка уменьшились, легко догадаться — восьмой миллиард появится примерно в 2021 году, а девятый — к 2030-му.
Согласно статистике, один человек за год съедает 33 курицы, одну свинью, три четверти барана и пятую часть коровы — всего 85 килограммов белка. Распределение качественного или просто обильного питания по планете крайне неравномерно, главным образом концентрируясь в странах так называемого «золотого миллиарда», и мечта короля Генриха IV о том, чтобы каждый крестьянин имел возможность есть курицу в воскресенье, для большинства населения Земли актуальна так же, как и для Франции XVII века — при том, что 1,7 миллиарда населения планеты страдает от ожирения.
Совсем недавно был обнародован достаточно жуткий факт: оказывается, социально-экономический статус каждого человека можно определить по химическому составу крови. Как пишет The Telegraph, исследование в данной области было проведено группой специалистов из Европейского центра по окружающей среде и здоровью человека в университете Эксетера. Возглавлявший группу экспертов эпидемиолог Джессика Тайрелл говорит, что им удалось проверить состав крови двадцати двух тысяч человек. Оказалось, что у людей с низким достатком в пробах крови оказалось больше тяжелых металлов и соединений. Дело в том, что бедные люди чаще едят полуфабрикаты и больше курят, подчеркивают специалисты. В целом, выяснилось, что химический состав крови бедных и богатых людей отличается самым радикальным образом. Всего ученые выявили 18 соединений, которые фигурируют в организме в зависимости от статуса.
Однако, даже передовым странам придётся к 2050 году удвоить потребление (и, соответственно, производство) мяса — просто ради того, чтобы сохранить хоть какой то баланс питания. Если Россия обладает достаточными площадями для пастбищ, неисчерпанными резервами увеличения КПД производства и населением, пока ещё не бьющим рекорды потребления, то Европа этим похвастаться не может. И, пожалуй, закономерно, что гамбургер из искусственного мяса был с такой помпой представлен именно на европейской территории — в ближайшие десятилетия на такую продукцию точно появится спрос.
Марк Прост, профессор университета Маастрихта, создатель искусственной говядины, подчёркивает, что такое производство — единственный правильный способ. «Сейчас, выращивая коров, мы наносим вред окружающей среде и заставляем животных страдать. А совсем скоро нам будет не хватать мяса и этот альтернативный способ превратится в основной» — сообщил профессор.
Процедура изготовления говядины достаточно проста, хотя и требует, как уже говорилось, существенных затрат из-за уникальности создания конкретного образца. Основным сырьём для гамбургера стоимостью в 215 тысяч фунтов стерлингов являются стволовые клетки — базовый «кирпичик» регенерации, способные обновляться и превращаться в клетки различных органов и тканей. Основные усилия науки в настоящее время направлены на получение из стволовых клеток человеческих тканей, которые могли бы использоваться при трансплантациях поврежденных мышц и хрящей, но технология воспроизводства мышечной ткани коровы для создания продуктов питания ничем принципиально не отличается.
Технология выглядит так: из мышцы коровы извлекаются клетки, которые, будучи помещены в питательную среду, начинают делиться и размножаться. Через три недели стволовых клеток насчитывается уже более миллиона. Их перекладывают в раздельные ёмкости, в которых они срастаются, образуя небольшие кусочки мышечной ткани длиной в один сантиметр и толщиной в несколько миллиметров. Готовые полоски складывают в небольшие брикеты и замораживают. Когда брикетов набирается достаточное количество, их объединяют в единый кусок — прямо непосредственно перед готовкой. Получаемое мясо имеет белый цвет, но ученые стараются сделать свой продукт максимально близким к привычному, для чего предполагается окрашивать его в красный цвет с помощью мышечного миоглобина. Пока ведётся разработка производства миоглобина, используется свекольный сок. Торжественно съеденная пятого августа котлета получила привычный вид именно благодаря данной добавке. Кроме того, для привычности вкуса был добавлен шафран и специи, а также панировочные сухари. Участники трапезы сообщили, что вкус синтетического мяса практически идентичен обычному.
Попутно независимое исследование показало, что на выращивание говядины в лаборатории затрачивается на 45% меньше электроэнергии, чем в среднем на разведение скота в стойлах. Также на 96% сокращаются выбросы парниковых газов — крупный рогатый скот обильно производит метан — и требуется на 99% меньше земли. Таким образом, при отработке производственного процесса, искусственное мясо действительно может стать весьма доступным продуктом питания — тем более, что динамика роста человеческой популяции действительно может означать скорое создание спроса на такую альтернативу.
Сама идея синтетической пищи далеко не нова — французский шеф-повар Пьер Ганьер в 2009 году создал «первое в мире полностью синтетическое блюдо». Известный французский шеф-повар работал над этим рецептом совместно с химиком Эрве Тисом, основоположником молекулярной гастрономии. По сообщению лондонской «Таймс», рецепт, куда входит аскорбиновая кислота, глюкоза, мальтит и лимонная кислота, получил название le note à note. По существу это возбуждающая аппетит закуска из шариков желе со вкусом яблок и лимона, кремообразных внутри и с корочкой снаружи.
Концептуально о создании пищи искусственным путём начали задумываться сразу после возникновения органической и даже неорганической химии. Ведь пища есть не что иное, как соединение водорода, кислорода, углерода и азота с примесями иных элементов таблицы Менделеева — и возможность раз и навсегда решить проблему голода долгие годы казалась очень близкой. Сам Д. И. Менделеев писал: «...Еще возможно, что из угля, с его помощью сделают, произведут питательные вещества, потому что в угле все для этого начала содержатся».
В конце Второй мировой войны немецкие химики получили из угля, воды и воздуха даже заменитель сливочного масла. И по внешнему виду, и по запаху, и по вкусу оно было похоже на настоящее масло, совершенно не портилось. Но оказалось вредным. Дело в том, что получить совершенно чистыми исходные вещества — жирные кислоты — не удалось. Существенно развить успех и подтвердить правоту Менделеева удалось в 60-70 гг. прошлого века. Занимались этой проблемой донецкие химики под руководством академика АН УССР Р. В. Кучера, в Донецком институте физико-органической химии и углехимии Академии наук УССР после кропотливых исследований был получен белок из угля. Добавляя его к корму животных, зоотехники отмечали ускорение роста живого веса свиней, телят, домашней птицы на 25 процентов.
Однако, массовая искусственная пища этого периода была отлична от «натуральной», но принципиально не особо от неё отличалась — в качестве природного сырья использовалось вторичное сырье мясной и молочной промышленности, семена зерновых, зернобобовых и масличных культур и продукты их переработки, зеленая масса растений, гидробионты, биомасса микроорганизмов и низших растений. Многое из этого списка присутствует в продуктах обычного супермаркета наших дней, так что вхождение искусственной пищи в повседневный рацион можно считать состоявшимся.
Сегодня в промышленном масштабе получают такие вещества, как сахарозу, глюкозо-фруктозный сироп, растительное масло, изоляты белков (из сои, пшеницы, обрата молока), крахмал, витамины, аминокислоты, вкусовые вещества (инозинат и глутамат натрия, аспартам, сахарин), пищевые красители, консерванты и т. д. Мировое производство аминокислот превышает 700 тыс. т/год, глюкозо-фруктозных сиропов — более 3 млн. т/год. Только в США ежегодно из бобов сои получают порядка 400 тыс. т белка.
Теория же искусственной пищи вместе с первыми успешными образцами синтезированной еды фактически обязана своим созданием советскому учёному, одному из создателей химии элементоорганических соединений А. Н. Несмеянову. Наряду с этим основным направлением своей деятельности — металлоорганические соединения широко используются в современной химии в качестве промежуточных веществ при многостадийном синтезе важных продуктов: лекарств, красителей, инсектицидов, гербицидов — Александр Николаевич работал над искусственной белковой пищей. Несмеянов одним из первых начал говорить о том, что получение продуктов питания традиционными способами становится нерентабельным.
Жиры и углеводы получить путем синтеза довольно легко. До использования стволовых клеток было два пути производства белка — синтез аминокислот и использование чистой белковой массы, производимой, например, дрожжами. Дополнительно группа Несмеянова работала над задачами имитации натуральной консистенцию животного продукта, способами синтеза запахов — важный аспект соответствия микроэлементного и витаминного состава искусственной и натуральной пищи тоже был решён. В середине шестидесятых годов в лаборатории А. Н. Несмеянова проводится дегустация искусственной красной икры. По мнению участников этой церемонии икру практически невозможно отличить от натуральной.
«Зернистая икра» готовилась на основе высокоценного молочного белка казеина, водный раствор которого вводили вместе со структурообразователем (желатином) в охлажденное растительное масло, в результате чего образовывались «икринки». Отделив от масла, «икринки», промывались, дубились экстрактом чая для получения эластичной оболочки, окрашивались с использованием небольших количеств солей трехвалентного железа, которые давали черную окраску при взаимодействии с задубленными икринками, затем обрабатывались в растворах кислых полисахаридов для образования второй оболочки. После добавления соли и композиции веществ, обеспечивающих вкус и запах (вытяжку из селедки и немного рыбьего жира), на выходе получали деликатесный белковый продукт, как уже говорилось, практически неотличимый от натуральной зернистой икры. Демонстрировалась установка по производству чёрной икры «ЧИБИС», что расшифровывалось как «черная икра белковая искусственная».
Искусственное мясо, пригодное для любых видов кулинарной обработки, группа академика Несмеянова получала продавливанием через формующие устройства и мокрым прядением белка для превращения его в волокна, которые затем собирали в жгуты, промывали, пропитывали склеивающей массой (студнеобразователем), прессовали и резали на куски. Жареный картофель получали из смесей белков с натуральными пищевыми веществами и студнеобразователями (альгинатами, пектинами, крахмалом).
В промышленных условиях технологию производства чёрной икры попытались упростить, и в результате вкус уже не имел такого соответствия, в чём легко убедиться: банки искусственной икры встречаются практически в любом магазине. Однако, ничто не мешает развить уникальный задел и с использованием новых технологий выйти на качественно новый уровень заменителей. Тем более, что европейские учёные полагают наличие массового спроса на такую продукцию уже в ближайшем будущем. Оправдается ли их прогноз — покажет время.
Андрей Полевой
