Не мясом единым
Человеку ежедневно требуется примерно 100 граммов белков, из них две третьих должны поступать из животных продуктов, что эквивалентно 300 граммам мяса или рыбы в день. Для почти половины населения Земли это немыслимая роскошь.
Идея использовать для производства пищевого белка дрожжи возникла в конце XIX века. В Первую мировую войну в Германии в год производили до десяти тысяч тонн дрожжей для пищевых эрзацев, а в тридцатых годах XX века во всем мире заработали заводы по переработке в кормовой белок отходов самых разных производств, от патоки и молочной сыворотки до гидролизованных серной кислотой опилок и кукурузных кочерыжек. В шестидесятые годы XX века вывели штаммы дрожжей, способных питаться нефтепродуктами. Заводов по переводу нефти на корм скоту понастроили по всему миру, от Англии до Японии. К счастью, в семидесятых годах разразился нефтяной кризис, и к середине восьмидесятых производство белка из нефти практически прекратилось. К счастью — потому, что нефтяной белок и отходы его производства оказались настолько сильными аллергенами, что заболеваемость бронхиальной астмой в городе Кириши Ленинградской области, расположенном возле комбината «Киришинефтеоргсинтез» с крупнейшим советским производством белково-витаминного концентрата (БВК), была раз в десять выше среднестатистической.
Сейчас БВК, или белок одноклеточных организмов (БОО), получают главным образом из дрожжей, выращенных на отходах пищевой промышленности, и используют в качестве добавки к кормам для сельскохозяйственных животных. Но в дрожжах слишком много нуклеиновых кислот: чем быстрее клетки делятся, тем больше в них ДНК и РНК. Пуриновые основания в организме человека превращаются в мочевую кислоту, нарушают пуриновый обмен и вызывают заболевания суставов и почек. Два грамма нуклеиновых кислот в день в дополнение к обычной диете — максимум, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Поэтому в человеческом питании применяют добавки только из пивных дрожжей — источника витаминов группы В и других биологически активных веществ. У дрожжей и водорослей, в том числе у популярной хлореллы, есть ещё один недостаток — прочная клеточная стенка, из-за которой содержимое клеток плохо усваивается.
Животные едят корма с добавкой БОО из дрожжей или хлореллы с удовольствием и пользой для здоровья. Толстая клеточная стенка в пищеварительной системе коровы или курицы переваривается без проблем; пуриновые основания скотине не страшны: мочевая кислота в организме животных превращается в мочевину.
Перспективный объект для получения пищевого белка — нитчатые одноклеточные цианобактерии (сине-зелёные водоросли) рода Spirulina. В отличие от бактерий и грибов «спирулина» способна усваивать атмосферный азот. В мелких прибрежных заливах и прудах со щелочной водой биомасса спирулины удваивается за три-четыре дня. Сбившиеся в клубки спиральные нити (длиной несколько миллиметров) с заполненными газом вакуолями всплывают на поверхность, а ветер и прибой выбрасывают их на берег. Местами берега африканского озера Чад покрыты толстым слоем биомассы. У спирулины тонкая клеточная стенка, и переваривается она легче, чем хлорелла или дрожжи. В ней в два раза меньше нуклеиновых кислот, чем в дрожжах, много витаминов, микроэлементов, полиненасыщенных жирных кислот и 65-70% от сухого веса почти идеального по составу белка. Но в качестве продукта питания спирулину используют только бедные мексиканцы и африканцы, у которых она валяется под ногами. Всем остальным её продают в таблетках по цене биологически активной добавки, хотя все, что нужно для её выращивания, это много солнца и щелочная среда в водоёме.
В тропических странах тысячи лет готовят лепёшки из углеводного сырья, перебродившего под действием различных плесневых грибков, компенсируя тем самым нехватку белков и витаминов. Технология промышленного производства таких лепёшек давно отработана, но не стала популярной даже в тропиках, хотя из пшеничной муки при этом получается полезный и, по описаниям, вкусный продукт, обогащённый витаминами и содержащий до 70% белка, к тому же лучшего по питательным свойствам, чем белок злаков. Главная причина непопулярности — консерватизм потребителей.
В семидесятых годах XX века британское министерство сельского хозяйства после тщательных испытаний питательной ценности и безвредности дало разрешение на продажу микопротеина — выращенного на искусственной среде мицелия (проще говоря, волокон плесени) мутантного штамма известного фитопатогена — грибка Fusarium graminearum. По виду и структуре прессованный мицелий напоминал крабовые палочки (их делают из филе дешёвой рыбы и бульона от крабовых консервов), по вкусу напоминал мясо, а по питательной ценности был лучше. В мясе в пересчёте на сухой вес содержится около 60% белков и 40% жира; в микопротеине — 50% белков, 15% жиров (более полезных, чем говяжий жир), 10% углеводов и 25% полезных для здоровья пищевых волокон. В Англии и США можно купить полуфабрикаты блюд на основе грибного белка. С точки зрения эффективности синтеза белка ни одно сельскохозяйственное животное «в подмётки» не годится микроорганизмам. Для простоты сравнения сведём в таблицу всего два показателя: общую биомассу (без рогов и копыт, но с костями и хрящами, которых у микробов нет) и выход чистого белка на один килограмм корма.
Выход продукции (в граммах) на килограмм углеводных кормов.
Производитель белка / Общая биомасса / Чистый белок
корова — 70 — 15
свинья — 200 — 40
курица — 240 — 50
грибок фузариум — 1 080 — 135
Из килограмма углеводов в составе питательной смеси фузариум синтезирует больше килограмма биомассы — но закон сохранения вещества при этом не нарушается. Это не сухой вес, а общий — у плесени и коровы это в основном вода. В качестве дополнительного источника азота для синтеза аминокислот через питательную среду пропускают газообразный аммиак или добавляют мочевину и другие азотсодержащие вещества.
Выращивать белки в биореакторе выгоднее, чем в стойле, и по другим причинам. Бройлер от пятидесятиграммового цыплёнка до килограммовой куриной тушки вырастает за полгода. Микроорганизмы при благоприятных условиях удваивают биомассу за несколько часов, то есть по скорости производства белка микробы в сотни раз эффективнее, чем животные.
Прокормить микробов намного дешевле, чем свиней или кур. На любом заводе по переработке сельхозпродуктов отходы, содержащие массу углеводов, витаминов и микроэлементов, отдадут на дочернее или смежное производство БОО даром; и поблагодарят за то, что не надо возиться с их обезвреживанием. Правда, для выращивания микробов необходимо сложное оборудование, но один оператор может заменить десятерых трактористов, пастухов и мясников.
Микробиологический заводик может каждые сутки производить из отходов традиционных производств десятки тонн полезной и питательной биомассы. То же количество белка можно получить, если каждый день резать стадо коров или других меньших братьев. В отличие от животных, микробы не нуждаются в пастбищах и полях — значит, каждый завод по производству биомассы освобождает площадь для садов и лугов.
Микроорганизмы как источник пищевого сырья, в отличие от трансгенных растений и животных, вызывают у потребителей намного меньше опасений. Хлеб, сыр, вино, пиво с незапамятных времён делают с помощью микробов, и это никого не пугает.
Идея использовать для производства пищевого белка дрожжи возникла в конце XIX века. В Первую мировую войну в Германии в год производили до десяти тысяч тонн дрожжей для пищевых эрзацев, а в тридцатых годах XX века во всем мире заработали заводы по переработке в кормовой белок отходов самых разных производств, от патоки и молочной сыворотки до гидролизованных серной кислотой опилок и кукурузных кочерыжек. В шестидесятые годы XX века вывели штаммы дрожжей, способных питаться нефтепродуктами. Заводов по переводу нефти на корм скоту понастроили по всему миру, от Англии до Японии. К счастью, в семидесятых годах разразился нефтяной кризис, и к середине восьмидесятых производство белка из нефти практически прекратилось. К счастью — потому, что нефтяной белок и отходы его производства оказались настолько сильными аллергенами, что заболеваемость бронхиальной астмой в городе Кириши Ленинградской области, расположенном возле комбината «Киришинефтеоргсинтез» с крупнейшим советским производством белково-витаминного концентрата (БВК), была раз в десять выше среднестатистической.
Сейчас БВК, или белок одноклеточных организмов (БОО), получают главным образом из дрожжей, выращенных на отходах пищевой промышленности, и используют в качестве добавки к кормам для сельскохозяйственных животных. Но в дрожжах слишком много нуклеиновых кислот: чем быстрее клетки делятся, тем больше в них ДНК и РНК. Пуриновые основания в организме человека превращаются в мочевую кислоту, нарушают пуриновый обмен и вызывают заболевания суставов и почек. Два грамма нуклеиновых кислот в день в дополнение к обычной диете — максимум, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Поэтому в человеческом питании применяют добавки только из пивных дрожжей — источника витаминов группы В и других биологически активных веществ. У дрожжей и водорослей, в том числе у популярной хлореллы, есть ещё один недостаток — прочная клеточная стенка, из-за которой содержимое клеток плохо усваивается.
Животные едят корма с добавкой БОО из дрожжей или хлореллы с удовольствием и пользой для здоровья. Толстая клеточная стенка в пищеварительной системе коровы или курицы переваривается без проблем; пуриновые основания скотине не страшны: мочевая кислота в организме животных превращается в мочевину.
Перспективный объект для получения пищевого белка — нитчатые одноклеточные цианобактерии (сине-зелёные водоросли) рода Spirulina. В отличие от бактерий и грибов «спирулина» способна усваивать атмосферный азот. В мелких прибрежных заливах и прудах со щелочной водой биомасса спирулины удваивается за три-четыре дня. Сбившиеся в клубки спиральные нити (длиной несколько миллиметров) с заполненными газом вакуолями всплывают на поверхность, а ветер и прибой выбрасывают их на берег. Местами берега африканского озера Чад покрыты толстым слоем биомассы. У спирулины тонкая клеточная стенка, и переваривается она легче, чем хлорелла или дрожжи. В ней в два раза меньше нуклеиновых кислот, чем в дрожжах, много витаминов, микроэлементов, полиненасыщенных жирных кислот и 65-70% от сухого веса почти идеального по составу белка. Но в качестве продукта питания спирулину используют только бедные мексиканцы и африканцы, у которых она валяется под ногами. Всем остальным её продают в таблетках по цене биологически активной добавки, хотя все, что нужно для её выращивания, это много солнца и щелочная среда в водоёме.
В тропических странах тысячи лет готовят лепёшки из углеводного сырья, перебродившего под действием различных плесневых грибков, компенсируя тем самым нехватку белков и витаминов. Технология промышленного производства таких лепёшек давно отработана, но не стала популярной даже в тропиках, хотя из пшеничной муки при этом получается полезный и, по описаниям, вкусный продукт, обогащённый витаминами и содержащий до 70% белка, к тому же лучшего по питательным свойствам, чем белок злаков. Главная причина непопулярности — консерватизм потребителей.
В семидесятых годах XX века британское министерство сельского хозяйства после тщательных испытаний питательной ценности и безвредности дало разрешение на продажу микопротеина — выращенного на искусственной среде мицелия (проще говоря, волокон плесени) мутантного штамма известного фитопатогена — грибка Fusarium graminearum. По виду и структуре прессованный мицелий напоминал крабовые палочки (их делают из филе дешёвой рыбы и бульона от крабовых консервов), по вкусу напоминал мясо, а по питательной ценности был лучше. В мясе в пересчёте на сухой вес содержится около 60% белков и 40% жира; в микопротеине — 50% белков, 15% жиров (более полезных, чем говяжий жир), 10% углеводов и 25% полезных для здоровья пищевых волокон. В Англии и США можно купить полуфабрикаты блюд на основе грибного белка. С точки зрения эффективности синтеза белка ни одно сельскохозяйственное животное «в подмётки» не годится микроорганизмам. Для простоты сравнения сведём в таблицу всего два показателя: общую биомассу (без рогов и копыт, но с костями и хрящами, которых у микробов нет) и выход чистого белка на один килограмм корма.
Выход продукции (в граммах) на килограмм углеводных кормов.
Производитель белка / Общая биомасса / Чистый белок
корова — 70 — 15
свинья — 200 — 40
курица — 240 — 50
грибок фузариум — 1 080 — 135
Из килограмма углеводов в составе питательной смеси фузариум синтезирует больше килограмма биомассы — но закон сохранения вещества при этом не нарушается. Это не сухой вес, а общий — у плесени и коровы это в основном вода. В качестве дополнительного источника азота для синтеза аминокислот через питательную среду пропускают газообразный аммиак или добавляют мочевину и другие азотсодержащие вещества.
Выращивать белки в биореакторе выгоднее, чем в стойле, и по другим причинам. Бройлер от пятидесятиграммового цыплёнка до килограммовой куриной тушки вырастает за полгода. Микроорганизмы при благоприятных условиях удваивают биомассу за несколько часов, то есть по скорости производства белка микробы в сотни раз эффективнее, чем животные.
Прокормить микробов намного дешевле, чем свиней или кур. На любом заводе по переработке сельхозпродуктов отходы, содержащие массу углеводов, витаминов и микроэлементов, отдадут на дочернее или смежное производство БОО даром; и поблагодарят за то, что не надо возиться с их обезвреживанием. Правда, для выращивания микробов необходимо сложное оборудование, но один оператор может заменить десятерых трактористов, пастухов и мясников.
Микробиологический заводик может каждые сутки производить из отходов традиционных производств десятки тонн полезной и питательной биомассы. То же количество белка можно получить, если каждый день резать стадо коров или других меньших братьев. В отличие от животных, микробы не нуждаются в пастбищах и полях — значит, каждый завод по производству биомассы освобождает площадь для садов и лугов.
Микроорганизмы как источник пищевого сырья, в отличие от трансгенных растений и животных, вызывают у потребителей намного меньше опасений. Хлеб, сыр, вино, пиво с незапамятных времён делают с помощью микробов, и это никого не пугает.