Мясо из пробирки, производство молока без коров, выращивание овощей без почвы — сегодня сельское хозяйство и пищевую промышленность нельзя представить без современных технологий и передовых научных открытий.
Что мы будем есть в будущем? Как будем «программировать» продукты на клеточном уровне? И при чем тут космонавты? О перспективах пищевой индустрии наука.рф рассказали ведущие российские эксперты.
От мотыги до умного трактора
Сегодня производство любого продукта окружено облаком технологий. Искусственный интеллект, программирование и генетика становятся главными спутниками пищевой промышленности и сельского хозяйства. И мы сталкиваемся с доказательством этого каждый день — завтракая, обедая или ужиная.
Такие молекулы ученые конструируют в лабораториях — «собирают» нужную последовательность ДНК, в которой зашифрованы ферменты с нужными свойствами. При этом по структуре рекомбинантные ферменты соответствуют своим натуральным аналогам — они абсолютно безопасны и не ухудшают вкус или качество продукта.
И таких нововведений не стоит бояться — они вполне естественны и закономерны. Как отметил эксперт, тот же каменный век кончился не потому, что закончились камни — просто появились новые технологии. И так же все устроено в пищевой промышленности. «От камней перешли к плугу, от плуга к трактору, от него — к умному трактору, потом — к ИИ, который выступает в роли „помощника“ во многих сферах. Конечно, искусственный интеллект не может заменить ученого, но он помогает оптимизировать работу и может взять на себя объемные рутинные задачи», — рассказал директор ФИЦ Биотехнологии РАН.
Мангодыня и другие гости из будущего
Сегодня биотехнологии трансформируются очень быстро — они уже сильно превзошли достижения XX века. Смелые идеи фантастов прошлого кажутся обыденностью на фоне современных научных разработок.
Сейчас мангодыни в магазинах мы не встретим, но при желании создать такой фрукт для ученых-селекционеров не составит труда. По словам Алексея Федорова, биотехнологии сейчас активно используют инженерный подход. Благодаря ему специалисты могут моделировать желаемый результат, чтобы решать конкретные задачи в короткие сроки.
«Например, для создания инноваций в биотехе и в биологии в целом начинают применяться инженерные принципы. Это новое направление называется инженерной или синтетической биологией. Благодаря ему вы можете целенаправленно исследовать и „программировать“ какие-то свойства животного или растения, а не просто выращивать культуры и ждать, что получится. Вы заранее знаете, что искать, и исследуете только то, что нужно, а не изучаете десять тысяч голов скота, пока вам не повезет найти одного теленка с уникальными свойствами», — пояснил ученый.
В поисках нового белка
По словам исследователей, одна из главных задач биотехнологий будущего — расширить рынок продуктов и предложить новые источники питательных веществ, в первую очередь, белков. Население планеты растет: по прогнозам ООН, в ближайшие 30 лет людей станет больше еще на 2 миллиарда, а к середине 2080-х годов на Земле будет проживать до 10,4 млрд человек. Но уже сейчас пищевая промышленность не успевает обеспечивать белком всех: в рационе людей наблюдается дефицит этих веществ, и ситуация, скорее всего, будет усугубляться.
«При норме 70 г в сутки на человека мы имеем только 60. Почти половина человечества испытывает дефицит белка, а часть и вовсе „голодает“. Поэтому у научного сообщества встает вопрос, как прокормить человечество и обеспечить всех полноценным животным белком», — обратил внимание д. б. н., заместитель директора Института ветеринарии, ветеринарно-санитарной экспертизы и агробезопасности Университета РОСБОТЕХ Дамир Удавлиев.
Главным источником белка пока остается мясо — в разных его видах может содержаться около 30-40% этого важного строительного материала для человеческого организма. Однако исследователи пытаются создать его «искусственные» аналоги.
НеМясо уже на прилавках
«Сегодня, в условиях „зеленой“ экоповестки перед нами ставятся противоречивые задачи: с одной стороны, нам нужно, как минимум, не увеличивать (а лучше и уменьшать) поголовье скота, чтобы снизить негативное влияние на окружающую среду и сократить объемы производственных отходов. С другой стороны, так как население нашей планеты растет, нам для пропитания нужно больше белка. Поэтому и появляются идеи для инновационных продуктов — это, например, и мясо „из пробирки“, и растительные аналоги мяса, которые не уступали бы натуральному по вкусу и содержанию полезных компонентов, а то и превосходили бы его», — рассказал Алексей Федоров. Эксперт также пояснил, что «мясное» название в этих случаях условно.
Конечно, такие продукты не уступают своим мясным аналогам по свойствам, но мясом по определению они не считаются — а значит, подойдут еще и вегетарианцам и веганам.
Белок из насекомых или завтрак космонавта
Но как быть с новостями о том, что в наш рацион могут войти насекомые? Ведь в мире уже строятся фермы, где выращивают сверчков, саранчу, муравьев, мух черная львинка. Первые такие точки появляются и на карте России — необычные компании заработали в Новосибирске и Чехове (Московская область).
Безусловно, белок насекомых считается хорошей альтернативой привычному нам «мясному» белку. Но, как обращают внимание эксперты ФИЦ Биотехнологии РАН, речь идет вовсе не о поедании личинок. Ученые хотят лишь взять полезные вещества, которые есть у насекомых, и использовать их для обогащения продуктов — то есть как пищевую добавку в виде муки или протеинового порошка. Кроме того, производство такого продукта будет более экологически чистым, чем разведение скота — источника большого количества отходов, в том числе выбросов аммиака и метана.
«Дело в том, что мы не берем насекомых из природы — речь идет о ферме с идеальными условиями. Такие насекомые содержат много белка, который человеком хорошо усваивается. По аминокислотному составу этот белок очень похож на мясо», — объяснила Алина Осьмакова.
Она рассказала, что для того, чтобы вырастить корову, нам нужно намного больше ресурсов. Насекомые же очень быстро размножаются и увеличивают биомассу, и при этом относительно нетребовательны к пище — в отличие от скота, под корма для которого заняты огромные площади плодородных земель.
«Намного меньше пространства понадобится и для разведения насекомых — такие фермы можно создавать и в городе. Кроме того, тех же коров нужно вакцинировать и лечить — поэтому в их мясе могут быть и антибиотики, и другие элементы, не очень полезные для нашего организма», — добавила эксперт.
По словам Алины Осьмаковой, в современной науке важно не просто найти более доступные и безопасные для окружающей среды альтернативы мясу, а создать «профилактическое» или «лечебное» питание. И белковый концентрат, который получают из насекомых, может решить эту задачу — кроме того, в него можно добавить легко усваиваемое железо и витамины.
Пока что в нашей стране такой пищевой ингредиент не зарегистрирован как пищевая добавка, поэтому сейчас он может применяться только для кормовой промышленности. Но в перспективе он мог бы войти в рацион спортсменов, космонавтов, а также людей, которым нужна белковая диета по показаниям врача.
Безусловно, в некоторых традиционных кухнях насекомых издавна используют в пищу. Как отметил Дамир Удавлиев, согласно подсчетам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в мире их едят минимум 2 млрд человек. А съедобными считаются на сегодняшний день 1,9 тысячи видов насекомых.
Но выбор продуктов питания всегда остается за человеком. Замороженных тараканов на прилавках мы вряд ли увидим, а вот протеиновые батончики или мука для выпечки с добавлением белка насекомых не заставят себя ждать — такие товары уже можно встретить в некоторых магазинах в России и за рубежом.
Как нас будут кормить водоросли и бактерии
Ученые предлагают и другие альтернативные источники белка — например, микроводоросли, которые можно выращивать в промышленных масштабах. В первую очередь, речь идет о хлорелле и спирулине (Arthrospira). По словам Дамира Удавлиева, их можно разводить в бассейнах, трубах или специальных мешках. Причем для их производства не нужны большие пространства — для получения 1 кг белка из водорослей требуется площадь в 1,6 м². Кроме того, эти растения и цианобактерии способны не только производить белок, но и очищать воду.
«Их производство особенно экологично в интегрированных биосистемах, где водоросли одновременно могут использоваться для переработки отходов. Однако на сегодняшний день установки для выращивания и переработки водорослей в больших объемах находятся в разработке. Но у водорослей очень прочные клеточные стенки, что крайне негативно сказывается на усвояемости такого белка человеком», — поделился ученый.
Но на этом список находок биотехнологов не заканчивается — бактерии и другие генетически измененные микроорганизмы тоже могут производить большие количества белка. Дамир Удавлиев обратил внимание на то, что в СССР микробиология помогла увеличить объем продукции многих отраслей промышленности.
Сегодня бактерии и другие микроорганизмы используют для производства сельскохозяйственных кормов, витаминов и пищевых добавок — в том числе на основе ранее неиспользуемого сырья. Например, кормовой белок можно получать с помощью бактерий, растущих на природном газе.
Альтернативное молоко
Следом за обновлением мясной промышленности меняется и молочная. Новые технологии позволяют усовершенствовать природный продукт и получать «рекомбинантное молоко» с улучшенными свойствами — например, с белками, которые помогали бы приобрести иммунитет к определенным болезням.
Кроме того, сегодня ученые-биотехнологи разрабатывают способы получения альтернативного молока, то есть такого продукта, который включал бы все необходимые компоненты и микроэлементы, но производился бы искусственным путем — без коров. И некоторые компании уже научились искусственно производить белки, на 100% идентичные ключевым белкам коровьего молока! Кстати, на производство литра такого «молока из биореактора» потребуется примерно в 25 раз меньше исходного сырья по сравнению с аналогичным продуктом животноводства.
Сегодня молочная продукция в нашей стране пользуется спросом: более половины россиян употребляют хотя бы одну порцию молочных продуктов в день. Однако часть людей сталкиваются с непереносимостью лактозы — молочного сахара. Такая проблема распространена среди коренных жителей Африки, Азии, Латинской Америки, а на территории России она чаще всего встречается у коренного населения Сибири. В среднем на симптомы непереносимости лактозы жалуется до 48% наших взрослых соотечественников.
И как раз в таких случаях на помощь приходит растительное молоко — кокосовое, банановое, рисовое, злаковое. Или, если быть точнее, «продукт на растительной основе», ведь по ГОСТам здесь та же история, что и с мясом — «молоком» может называться только традиционный продукт, произведенный коровой.
У человека всегда остается выбор
Чтобы помочь новым продуктам «родиться» и «прижиться» в нашем мире, понадобятся особые специалисты. Поэтому уже сейчас начинают появляться новые профессии в этой сфере — подробнее об этом читайте в нашей статье.
Знают об этом перспективном направлении и школьники. Для будущих биотехнологов проводятся различные мероприятия — например, 9 февраля, в честь дня российской науки ведущие отечественные исследователи ответили на вопросы учеников профильных естественнонаучных классов Москвы на площадке музея «БИОТЕХ» на ВДНХ.
«Я буду поступать либо на направление, связанное либо с биотехнологиями, либо с биоинформатикой — я уверена, что за этим будущее! К тому же я всегда думала, что науки, которые никогда не умрут — это биология, физика, математика и химия. Я уже много раз была в лабораториях — например, в детском технопарке „Альтаир“ я создала два проекта, занималась проектной деятельностью я и в РНИМУ им. Пирогова», — поделилась Ангелина, ученица 10 профильного естественно-научного класса школы № 1391 после мероприятия.
Все сводится к тому, что сфера будет развиваться. И в будущем человек, придя в магазин, сможет решить — положить ему в корзину традиционные продукты или товары, созданные с применением новых технологий. И пусть пока последние стоят дороже, в будущем у них есть все шансы не только занять свою нишу, но и стать доступнее и, что самое главное, полезнее своих «прародителей».
Полина Казакова
