ИСКУССТВЕННАЯ И СИНТЕТИЧЕСКАЯ ПИЩА
А. НЕСМЕЯНОВ, АКАД.
Одна из извечных, и коренных проблем человечества - обеспечение пищей. Я полагаю, что теперь химия созрела до такой степени, что должна включиться в помощь сельскому хозяйству в коренном вопросе - производстве самой дорогой, и дефицитной пищи - белковой, включиться непосредственно, а не только на вспомогательных фронтах производства удобрений, инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, консервантов, и т. д. Дефицит во многих странах мира белковой пищи (график 1.) говорит о том, что проблема эта назрела достаточно остро. Население нашей планеты неуклонно растет. Ожидается, что к 2000 году население Земли достигнет 5 - 6 миллиардов человек, и для новых двух миллиардов едоков надо готовить ресурсы пищи. Конечно, Советский Союз, и другие развитые страны находятся в более благополучном положении. Однако для нас отнюдь не безразлично положение в странах Южной Америки, Африки, и Южной Азии, уже сейчас страдающих от резкого дефицита полноценного белка.
Изыскивать быстро реализуемые источники пищи ■ (в первую очередь белка) должны биологи, и сельскохозяйственники - в своей области, химики - в своей. Напомню, что белок в пищевом тракте переваривается, разбиваясь на кирпичи, из которых он построен 20 аминокислот, в числе которых 9 незаменимых, которые ни человек, ни животное не могут синтезировать в своем организме, а должны получить готовыми в составе пищи. Человеку в сутки в среднем нужно 80 г белка, или (немного больше) смеси аминокислот, в том числе 30 г незаменимых. Идеальна пища сбалансированная, такая, в которую входило бы - нужное соотношение углеводов и жиров (это энергетическая часть пищи), и белков (это ее структурная часть). Белки, в свою очередь, должны быть сбалансированы по аминокислотному составу. Такой идеально сбалансированной пищей является женское молоко (график 2, 3.)
На этих графиках сплошной линией отложено содержание незаменимых аминокислот в процентах в женском молоке.
Сокращенные названия этих аминокислот даны на горизонтали. Простой пунктир - состав белка коровьего молока, а пунктир с точками - белок яйца, линия из тире и двух точек - мясо. На графике (2) все четыре ломаные линии близки к совпадению. Это животные белки. С растительными белками картина иная. (3).
В пшенице, и кукурузе резкая недостача лизина, в сое - некоторая нехватка лейцина и т. д. В общем, достаточно большой разброс. В выравнивании этого разброса, и смысл смешанного питания. Есть, однако, и другая возможность добавкой синтетических аминокислот к мучным, зерновым продуктам выровнять аминокислотный состав таких наиболее ходовых продуктов, как хлеб или богатые несбалансированными белками бобовые. Основные дефицитные аминокислоты - это лизин, метионин, триптофан. Синтетический метионин у нас применяется для выравнивания состава белковой пищи только в животноводстве. Производство лизина налаживается. Балансирование по аминокислотам можно, и должно проводить также и в пище человека, как это уже делают в некоторых странах. Чтобы злаковая, бобовая, и вообще растительная пища была полноценной, надо или увеличить количество животных белков в рационе, или, что много проще, и дешевле, осуществить добалансирование добавкой трех синтетических аминокислот. Эксперимент показывает, что в случае болезней, выведших из строя пищеварительную систему, поддерживать жизнь больных можно, питая их смесью 20 аминокислот, углеводов, витаминов, и солей. То же справедливо, и для здоровых.
Способы синтеза всех аминокислот известны. В последнее время разработаны новые способы синтеза незаменимых аминокислот, в частности, исходя из метана, через нитрометан. Цены таких аминокислот, как лизин, и метионин, которые производятся в большом масштабе для целей животноводства, ниже, чем цены эквивалентного количества белка мяса. Ведь в мясе около 80% воды и только до 18% белка. В будущем путь индустриального синтеза смеси аминокислот, и превращения их в пищевые формы, как я покажу далее, несомненно, возможен.
Есть и еще путь, основанный на использовании гораздо более дешевого, чем животный белок, растительного белка. Конечно, этот растительный белок можно использовать, как корм для сельскохозяйственных животных.
Внизу на таблице показана судьба корма в животноводстве. 100 кормовых единиц (сбалансированного корма) содержат 8,5 кг белка, 60 кг углеводов, и 5 кг жира. В результате скармливания таких 100 единиц животное отдает в виде белка мяса 1 кг, жира 1 кг, углеводы теряются практически все. Почти такой же результат на курах. Несколько лучший - на яйцах и особенно на молоке.
Все же потери белка, сведенные в нижней части таблицы, огромны, и в мясном животноводстве приближаются к 90%. Углеводы, которые по весу составляют львиную долю сбалансированного корма, теряются почти все. Вот почему так экономически заманчива задача в трехчленной пищевой цепи первичный белковый продукт - животное - человек, миновать среднее звено, а именно - животное.
Работы такого направления развернулись во многих странах мира. В ГДР в контакте с нами идет исследование по превращению в пищу белка растительных отходов, в Англии разработано получение белка из люцерны и превращение его в молоко, минуя корову. В США из белка сои готовят курятину, ветчину, и мясные блюда.
Однако в настоящее время есть и более простой путь.
На графике (5) сравнивается аминокислотный состав женского молока (непрерывная черта) с составом микробиологического белка - дрожжей кандида, выращенных на парафиновой фракции нефти (тире-точка^ - линия), дрожжей торула, микобактерий (пунктир), и хлореллы. Здесь совпадение с женским молоком более близкое, чем у растительных белков, и почти неотличимое от мяса. Особенно хорошо это видно на следующем графике (6), который сделан иначе. В нем за единицу принято содержание каждой аминокислоты в женском молоке, и его состав изображен, следовательно, горизонтально. Ординаты точек каждой ломаной - это отношения содержаний данной аминокислоты в том или другом белке к ее содержанию в молоке. Видно, как кривая для белков пшеницы идет вниз с минимумом опять на лизине. Зато кривые мяса и белка дрожжей близки между собой, и (по своим ординатам) к белку молока. Словом, микробиологический белок высококачествен. Кроме того, продуктивность микроорганизмов на много порядков выше продуктивности животных и птиц. За сутки тонна дрожжей способна дать 1 000 тонн потомства, то есть до 400 тонн белка. Сейчас дрожжи разных видов производят из сельскохозяйственного сырья, и начали производить из парафинов нефти. Все они предназначены для животноводства. Но их можно использовать и, как белковую основу пищи человека.
Как же дрожжевой белок может быть использован непосредственно для приготовления пищи человека, не только полноценной, но, и вполне вкусной? Для этого пока разведены два пути. Первый - ферментативный гидролиз дрожжей, который дает сумму аминокислот, содержащихся в дрожжевом белке с присутствием более крупных структурных единиц - дипептидов и т. д. Этот гидролизат легко очищается на ионообменнике от всего постороннего, чист, приятен на вкус, и может служить основой для кулинарии. Превращение этого гидролизата в кушанье - задача, идентичная превращению в кушанье смеси синтетических аминокислот. Уже сейчас - на начальных стадиях исследований - из аминокислот смеси гидролизатов дрожжей можно приготовить приятные по виду и вкусные, ароматные блюда бульон, жареное, и заливное мясо и т. п. Весьма ценно, что сухой гидролизат дрожжей может храниться неограниченное время.
Другой путь использования белка дрожжей - механическое или химическое разрушение оболочки клетки, и отделение всего белка. Получается белый безвкусный порошок. Он, как и всякий другой чистый безводный белок, способен храниться неограниченное время.
Эти два вида белкового ресурса дрожжей должны быть переработаны в привычные вкусные, ароматные блюда. Создание вкуса в обычном смысле - сладкий, кислый, соленый, горький - не представляет трудностей всякий повар сахарит, солит, уксусит и тем меняет вкус продукта. Не составляет трудностей и введение интенсификаторов вкуса, они известны. В синтетическую пищу, как, и в обычную, можно вводить и пахучие, и возбуждающие аппетит пряности.
С запахом пищи много сложнее. Запах появляется в результате термической обработки. Сырая высокомолекулярная пища не обладает ни вкусом, ни запахом всякий может проверить это на примере отмытого до бесцветности мяса, крутого яичного белка, крахмала, муки. Лишь в результате печения, жарения, и т. д. появляются аппетитные запахи. Реже они сопутствуют пищевому продукту с самого начала, например, во фруктах. Запахи при современной технике исследуются газожидкостной хроматографией, и в каждом кушанье обусловлены многими десятками разнообразных летучих соединений. По счастью, из этого разнообразия оказывается возможным выбрать немногие определяющие запах вещества, и вводить их в пищу. Конечно, следует использовать, и традиционные отдушки пищи - чеснок, лук, лавровый лист, перец, и т. д. Интересно, что эти, и другие запахи можно, так сказать, запечатывать в микропористые, растворимые в горячей воде порошки вроде декстринов, в которых эти запахи хранятся, видимо, неограниченное время. Порошок - смесь аминокислот гидролизата дрожжей, интенсификаторов вкуса, солей, и запечатанного запаха лаврового листа засыпают в кипяток, и питательный, вкусный бульон готов. Бульон - пример бесструктурной пищи. Гораздо более сложной задачей является структурирование пищи. Механическая структура во многом определяет вкус. Волокнистая структура мяса, нежно-волокнистое строение рыбы, покрытые пленкой полужидкие шарики икры - если не воссоздать всех этих, и ряда других структур, не будет, и синтетической пищи. Более того, можно создать блюда, имеющие вид, и определенную структуру, например, рисового зерна или ломтиков картофеля, но отличающихся таким же высоким, как в мясе, содержанием полноценного белка.
Эта задача находится в процессе разрешения.
Уже получены первые, иногда, и не вполне удачные, опытные образцы синтетической пищи. Их еще нельзя судить строго. Образцы эти, как я думаю, доказывают, что при дальнейшей работе удастся добиться полной имитации привычных съестных продуктов, и пойти по пути создания новых. Конечно, легче было бы начать с бесструктурных продуктов - паштетов, колбас, -, но хотелось убедиться, разрешима ли более трудная задача. Теперь мы можем уверенно сказать, что она разрешима. Впереди огромная работа не только химиков, но, и физиологов, и медиков, и пищевиков. Для того, чтобы эти исследования были проведены ко времени, когда развернется работа дрожжевой промышленности, необходимо уже сейчас организовать на одном из заводов выпуск ферментного гидролизата дрожжей, и на его основе суммы очищенных аминокислот. Это планируется Управлением микробиологической промышленности. И второе, не менее важное - осуществить на том же заводе выпуск чистого дрожжевого белка. Тогда физиологи проведут исследования, и смогут установить, что лучше для организма гидролизат или белок. Без систематического выпуска необходимого количества исходного продукта никакая окончательно доведенная до производства искусственной пищи исследовательская работа не может быть завершена.
О каких масштабах может идти речь?
Допустим, что мощности по производству кормовых дрожжей превысят 3,35 миллиона тонн. Такое количество содержит 1,4 миллиона тонн белка, эквивалентного 8,3 миллиона тонн мяса, поскольку в мясе лишь 17 - 18% белка. (Все это предназначено для животноводства.) Каждый произведенный сверх этого миллион тонн дрожжей содержит примерно 400 тысяч тонн белка, что эквивалентно 2,4 миллиона тонн мяса, при условии, что мы научимся извлекать этот белок полностью. (Пока удается извлечь 70%-) Это весьма значительное дополнение к белковым ресурсам страны, если иметь в виду, что в СССР в 1969 году произведено 11,6 миллиона тонн мяса в убойном весе, что соответствует примерно 6 миллионам тонн мяса для потребителя. Таким образом, за счет лишнего миллиона тонн дрожжей можно увеличить ресурсы эквивалентной мясу пищи на 40%. Кроме того, дрожжи богаты витаминами, жирами, интенсификаторами вкуса.
Есть, и другой очень простой путь использования дрожжевого белка или гидролизата - добавление его в каждый, условно говоря, бесструктурный вид пищи - муку, паштеты, сосиски, и колбасные изделия, макароны, и т. д.
Однако, как вы видите, можно изготовлять, и структурированную пищу. Я представляю себе, что из запасов микробиологического белка или синтетических аминокислот путем структурирования, витаминизации, снабжения микроэлементами, и соответствующей отдушки на заводах будут создаваться готовые для употребления сразу или после подогревания самые разнообразные привлекательные кушанья, скомпенсированные по составу, и приспособленные к потребностям возраста, особенностям здоровья, и работы. Такая готовая к употреблению кулинария раскрепостит женщин. Запасы исходного белка или аминокислот будут недоступны порче, и потраве вредителями, и многим другим внешним угрозам.
Наука, и техника достигли такого уровня, что уже можно приступить к осуществлению мысли Менделеева, сказавшего «Как химик, я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды, и земли помимо обычной культуры, то есть на особых фабриках, и заводах, но надобность в этом еще очень далека от современности, потому, что пустой земли еще везде много..., и я полагаю, что при крайней тесноте народонаселения раньше, чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках, и заводах, люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получения массы питательных веществ, и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов, подобных дрожжевым, пользуясь водою, воздухом, ископаемыми, и солнечной теплотой»
Читайте в любое время
