ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ (искусственная пища), пищевые продукты, производимые техническим путём из природных пищевых ингредиентов; последние получают в основном из побочных продуктов переработки растительных материалов. В качестве сырья для производства искусственных продуктов питания чаще всего используют препараты соевого белка (концентраты и изоляты), а также концентраты молочной сыворотки. Концентраты соевого белка получают путём удаления водно-спиртовой экстракцией нежелательных компонентов соевой муки (побочного продукта производства соевого масла), изоляты - щелочной экстракцией обезжиренной соевой муки с последующим осаждением белка кислотой. В результате концентрация белка повышается с 40-55% (по массе) до 70-72% и 90-95% соответственно. Концентраты молочной сыворотки получают методом ультрафильтрации. В состав искусственных продуктов питания включают также пищевые добавки: загустители, гелеобразователи и другие пищевые гидроколлоиды, ароматизаторы, красители и прочие компоненты, позволяющие придать продукту требуемые технологические и потребительские свойства. Для повышения пищевой ценности добавляют витамины, антиоксиданты, пре- и пробиотики, пищевые волокна и другие ингредиенты. Основные технологические операции, используемые при изготовлении искусственных продуктов питания - термопластическая экструзия, эмульгирование, гелеобразование.
В США исследования в области производства искусственных продуктов питания проводятся начиная с 1950-х годов; основные задачи - расширение сферы применения и повышение рыночной стоимости обезжиренной соевой муки. В СССР подобные работы начаты в 1960-х годах по инициативе академика А. Н. Несмеянова с целью создания принципиально новых промышленных технологий производства пищи, в том числе позволяющих сократить пищевую цепь. Частичная замена в рационе мясных продуктов растительными и использование для питания человека белков зелёной биомассы, планктона, биомассы микроорганизмов и т. п. приводят к значительному экономическому эффекту и позволяют резко увеличить продовольственные ресурсы, поскольку сокращение пищевой цепи на одно звено обусловливает уменьшение расхода пищевых веществ и энергии примерно в 10 раз. Другая важная задача - получение продуктов с заданными составом и свойствами, в том числе для профилактики хронических заболеваний (так называемых функциональных продуктов питания), для диетического и лечебного питания.
Различают два вида искусственных продуктов питания - комбинированные продукты и аналоги. Первые представляют собой натуральные продукты, содержащие искусственно полученные ингредиенты. Наиболее распространены рубленые мясные изделия, которые содержат не менее 20-25% (по массе) текстурата соевого белка, получаемого термопластической экструзией обезжиренной соевой муки, соевых белковых концентратов или их смесей с изолятами. Аналоги имитируют натуральные пищевые продукты (например, белковая зернистая икра - аналог икры осетровых). Наиболее распространены аналоги молочных и мясных продуктов. Первые, в частности, предназначены для людей с аллергией к коровьему молоку (например, в США ею страдает около 10% детей). В качестве аналогов используют как традиционное соевое молоко, так и эмульсии, в том числе сухие, на основе изолята соевого белка.
Лит.: Толстогузов В. Б. Искусственные продукты питания. М., 1978; он же. Экономика новых форм производства пищевых продуктов. М., 1986; он же. Новые формы белковой пищи. М., 1987; Мессина М., Мессина В., Сетчелл К. Обыкновенная соя и ваше здоровье. Майкоп, 1995; Растительный белок: новые перспективы / Под редакцией Е. Е. Браудо. М., 2000; Лищенко В. Ф. Мировая продовольственная проблема: белковые ресурсы (1960-2005 годы). М., 2006.
Выращенное в лабораториях мясо начнут подавать в ресторанах Калифорнии уже в этом году. К 2020-му оно станет дешевле обычного, и на него начнут переключаться крупные сети фастфуда, а дальше дело дойдет до супермаркетов. Об этом заявила компания JUST, один из передовых разработчиков «мяса из пробирки». На это же рассчитывают Билл Гейтс, Сергей Брин, Ричард Брэнсон и многие другие инвесторы в технологию.
Аппетитно?
В 2008-м производство в лаборатории куска говядины весом 250 грамм обходилось в $1 млн. В 2013-м бургер, выращенный в Лондоне ради эксперимента, стоил $325 тысяч. Сейчас его цена упала до $11. В ближайшие несколько лет искусственное мясо гарантированно станет дешевле натурального. Зачем нам это надо, как ученые выращивают «Мясо 2.0», какой у него вкус и почему эта технология изменит наш мир.
Что не так с нынешним мясом?
Свинина, говядина, курятина. Вкусные и естественные продукты, к которым мы привыкли. Но, к сожалению, долго так продолжаться не может.
Первая, главная причина – глобальное потепление. Одна корова за год «выпускает» от 70 до 120 кг метана. Метан – один из парниковых газов, как и углекислый газ (CO2). Но его негативное влияние на климат в 23 раза сильнее. То есть, 100 кг метана от коровы – эквивалент 2300 кг диоксида углерода. Это примерно 1000 литров бензина. С машиной, потребляющей 8 литров на 100 км, можно каждый год проезжать 12 500 км, и только тогда вы сравняетесь во влиянии на климат с одной коровой, спокойно жевавшей травку на ферме. Ко всему прочему, коров и быков в мире намного больше, чем автомобилей. По последним оценкам, 1,5 млрд против 1,2 млрд.
Конечно, суммарно транспорт в мире способствует глобальному потеплению больше, чем мирные телушки. Один контейнеровоз или круизный лайнер «парит» как 80-150 тысяч машин. Но влияние скота нельзя недооценивать. На каждый 1 кг говядины в магазине – в атмосферу выбрасывается эквивалент 35 кг углекислого газа. Килограмм свинины – 6,35 кг CO2, килограмм курятины – 4,57 кг CO2. Сейчас оценивают, что 18% выбросов, влияющих на глобальное потепление, идут именно от домашних животных. Сколько бы заводов ни переходило на солнечную энергетику, сколько бы электромобилей ни выпускал Илон Маск, этот фактор с нами остается.
Проблема еще и в том, что человечество продолжает расти. По оценкам ученых, к 2050-му году нас будет 9,6 млрд. Урбанизация и рост среднего класса приведут к дополнительному повышению спроса на мясо. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, миру придется вырабатывать на 70% больше еды. И говорят, что с текущими технологиями это попросту невозможно.
Сколько мяса (и яиц) потреблялось в 2005-м, и сколько будет потребляться в 2050-м
Одним из тех, кто придерживается такого мнения, является Билл Гейтс. По его словам, если нас будет больше 9 млрд, накормить всех людей натуральным мясом попросту не получится. За последние несколько лет он инвестировал в дюжину стартапов, выращивающих мясо в лабораториях. Его примеру последовали Ричард Брэнсон и миллиардеры из Гонконга, Китая и Индии. В своем личном блоге в заметке о будущем продуктов питания в 2013-м Гейтс написал:
Выращивание животных на мясо требует много земли и воды, и серьезно вредит нашей планете. Если сказать прямо, у нас нет возможности прокормить больше девяти миллиардов людей. И в то же время мы не можем попросить каждого стать вегетарианцем. Поэтому мы должны найти варианты производства мяса без истощения наших ресурсов.
Вторая причина (её частично коснулся Билл Гейтс) – фермы и пастбища для животных занимают очень много места на планете. Очень много. Под содержание скота сейчас отведено 30% всей сухой поверхности Земли. Часто это пастбища на месте бывших лесов. Около 70% бывших лесов Амазонки теперь вырублены под выпас животных. А на 33% всех пахотных земель выращивается корм для скота. Места для людей и природы остается всё меньше.
Третья причина – это еще и невыгодно. Производство мяса – дико неэффективный процесс. Чтобы сделать 1 кг говядины, надо потратить больше 38 кг корма и почти 4 тысячи литров воды (учитывая поливы кукурузы и сои). На коров уходит в 20 раз больше пищи, чем требуется для устранения проблемы голода на планете. А если нас станет 9,6 млрд, для производства мяса не хватит воды (есть, конечно, вариант с опреснением, но это дополнительные затраты и другие проблемы).
Выращенное в лаборатории мясо уже сейчас требует в 100 раз меньше земли и в 5,5 раз меньше воды, чем натуральное мясо, при том, что технология еще не отшлифована. По последним оценкам ученых из Оксфорда, если мы сможем на него перейти, это на 78-96% уменьшит «выхлопы» парниковых газов от скота, снизит потребление энергии на 7-45% и сохранит 82%-96% пресной воды (такие сильные разбросы связаны с разными типами мяса).
Четвертая причина перейти на «мясо из пробирки» – понятно, уменьшение числа убийств и страданий животных. Кому-то этот фактор кажется бессмысленным, а для кого-то он является важнейшим. Организация по защите прав животных (PETA) вкладывает свои деньги в технологию выращивания наггетсов и бифштексов. В 2014-м она предложила $1 млн награды первому ученому, который выпустит на рынок выращенное в лаборатории куриное мясо:
Мы верим, что это первый важный шаг в создании экологически чистого, гуманно произведенного настоящего мяса в руки и рты тех людей, которые настаивают на поедании плоти животных.
Как делают мясо в пробирке
На самом деле, конечно, культивированное или «чистое» мясо (как его сейчас пытаются брендировать на Западе) выращивают не в пробирке, а в чашке Петри или специальном контейнере. Есть десятки компаний со своими подходами, но в целом процесс делится на три этапа:
1. Сначала собирают клетки, склонные к быстрому размножению. Это могут быть эмбриональные стволовые клетки, взрослые стволовые клетки, миосателлитные клетки или миобласты. На этом этапе ученым нужно животное (или идеально сохраненные клетки, но до этого еще не дошли).
2. Клетки обрабатывают, добавляя протеины, способствующие росту тканей. Потом их помещают в культуральную среду, в биореактор. Он выполняет роль кровеносных сосудов, снабжая клетки всем необходимым, и давая им условия для роста. Главный питательный элемент клеток – плазма крови животного (чаще всего – эмбриона). В неё добавляют смесь сахаров, аминокислот, витаминов и минералов. Чтобы мышечная ткань правильно развивалась, её выращивают под давлением, симулируя натуральные условия. Также в биореактор подаются тепло и кислород. По существу, клетки даже не подозревают, что они растут вне животного.
3. Чтобы сделать мясо трехмерным, а не плоским, лаборатории используют своеобразные «строительные леса». В идеале они тоже должны быть съедобными, и периодически двигаться, растягивая развивающуюся мышечную ткань, имитируя движения реального тела. Пока что на этом этапе не концентрируются, но все согласны, что без него создание сколько-нибудь правдоподобного мяса невозможно. Ни консистенция, ни текстура у массы, спокойно развивавшейся в чашке Петри, современного едока не обманут.
Полностью освободить животных от работы, как видим, пока не получается. И на первом, и на втором этапе пока что нужны элементы от реального тела. Но теоретически скоро можно будет обойтись без него. Стволовые клетки – клонировать или выращивать отдельно, а плазме крови – найти заменитель. Ученые говорят, что в идеальных условиях за два месяца выращивания культивированного мяса можно из 10 клеток свиньи получить 50 000 тонн продукта.
А вот те, кто называют это мясо «чистым» – слегка лукавят. Для его выращивания нужны консерванты, вроде бензоата натрия, чтобы защитить мясо от грибка. Также на разных стадиях используется коллагеновый порошок, ксантан, маннит и так далее. Если вы беспокоитесь, что «животных на фермах пичкают антибиотиками и всякой химией», с пришествием мяса из лабораторий ваши страхи усилятся.
Впрочем, по словам компаний-разработчиков, у культивированного мяса есть одно преимущество перед натуральным продуктом. Оно может оказаться полезным для талии. С некоторыми мясными продуктами, вроде бифштексов, важной частью текстуры и вкуса является жир. Фирмы, «выращивающие» мышечные клетки, могут контролировать, какой тип жира будет расти вместе с их мясом. Они могут давать развиваться только полезным жирам, вроде ненасыщенных жирных кислот омега-3, улучшающих работу сердца и ускоряющих обмен веществ.
Первая цель – фуа-гра
Есть одна еда, со стоимостью которой легко соревноваться. Печень перекормленного гуся или утки, один из самых дорогих видов мяса. По $50 за фунт, больше $110 за кг! С такой ценой «пробирочный» продукт уже сейчас кажется выгодной альтернативой. Выращивать гусиную или утиную печень в лаборатории ничуть не сложнее, чем куриные наггетсы, а прибыль гораздо больше.
Эксперименты с фуа-гра сейчас проводит компания JUST (бывшая Hampton Creek). Цель – начать её поставки в американские рестораны уже в этом году. У компании есть опыт запуска успешных продуктов на рынок. В ее портфолио – майонез без яиц и шоколадные чипсы, популярные у веганов.
Борцы за права животных давно выступают против методов, которыми делается фуа-гра. Гусям и уткам на фермах насильно запихивают трубку с пищей в горло и кормят до тех пор, пока те не могут ходить. У них нарушается процесс обмена веществ, а печень, пытаясь всё это обработать, раздувается в 10 раз больше своих нормальных размеров.
Кормежка на ферме, делающей фуа-гра
В сети полно видео от активистов, прорвавшихся на американские фермы и тайно снявших состояние находящихся там животных. Особого шума наделали кадры крысы, съедающей живого гуся сзади, потому что он не способен себя защитить (детали расписывать не хочется, желающие углубиться в тему могут до сих пор найти видео на ютубе). После разгоревшегося скандала Калифорния запретила производство и продажу фуа-гра на своей территории. Для тамошних любителей деликатеса лабораторная фуа-гра станет шансом легально купить продукт, не пересекая границы штата. А сторонники гуманного обращения с животными смогут спать спокойно. Команде JUST нужен только один гусь-донор, и крыс к нему точно не подпускают.
Есть только одна, ма-аленькая проблемка. Гурманов, согласных отдать любые деньги за свою фуа-гра, почти невозможно переубедить. Они тонко различают вкус (или, по крайней мере, так думают), и не хотят компромиссов. Им проще пойти на черный рынок или потратить полдня, съездив за своей любимой печенью. А то, что лабораторное мясо экономит им пару сотен долларов, вообще не фактор. JUST, MosaMeat и другие лаборатории говорят, что на этих клиентов они, по правде, почти не рассчитывают. Им важнее, чтобы каждый новый покупатель, решивший попробовать фуа-гра, сначала шел покупать их продукт.
Фуа-гра из лаборатории
Главная сложность в том, что продукт из лабораторий должен быть точь-в-точь как то мясо, к которому мы привыкли. Об этом говорит СЕО компании MosaMeat Питер Верстейт:
Когда они пробуют продукт, у них должно быть впечатление, что это мясо. Не «это выглядит как мято» или «это похоже на мясо», это просто должно быть мясо. В этом главная сложность.
Грубо говоря, тут работает эффект "зловещей долины". Знаете, когда в фильмах или играх проще принять что-то совершенно новое, или что-то очевидно фальшивое, чем прекрасную компьютерную графику человека, выполненную на 99%? Мы прекрасно научились отличать этот 1%, потому что мы сталкиваемся с лицами людей ежедневно. Попытка точно отразить реального человека может достичь обратного эффекта – нам будет казаться, что это какой-то страшный робот или инопланетянин, надевший человеческую кожу.
С искусственным мясом – та же история. Грубо говоря, если вкус вам полностью незнакомый, мозг говорит «О, это что-то новое». А если вкус похож на 99%, но есть какое-то отличие, у мозга другая реакция – «Я знаю, что это, но с ним что-то не так». Нам посылается сигнал – яд, отрава! Невкусно, хочется выплюнуть, некоторых может даже тошнить. А если от вашей еды некоторых людей тошнит, это большая проблема.
Лабораторное мясо
За последний 1% «похожести» сейчас и борются разработчики мяса из биореактора. Главная проблема – текстура. Мясо, которое росло на кости, имеет мышцы и жир в конкретной консистенции, которую очень тяжело повторить. Поэтому до выращенного стейка еще несколько лет. А вот бургеры и наггетсы делают уже сейчас, и к их вкусу особых претензий нет
До этого еще далеко
В мае 2013 года в Лондоне сделали первый бургер из культивированного мяса. Он состоял из 20 000 тонких полосочек мышечной ткани и стоил $325 тысячи, которые поступили от анонимного мецената (потом оказалось, что это был Сергей Брин). Попробовав бургер, кулинарный эксперт Ханни Руцлер дала свою оценку:
У него очень сильный вкус, даже на месте прожарки. Я знаю, что здесь нет жира, и он не такой сочный, как мне хотелось бы, но вкус очень интенсивный, он бьет по рецепторам. Если бы мы вслепую оценивали вкус, я бы сказала, что этот продукт ближе к мясу, чем к соевой копии.
Разработки 2018 года по вкусу еще больше похожи на натуральное мясо. И цена у них намного адекватнее – от $11,36 за кг (некоторые фирмы пока выставляют ценники $1000-$2400, но их цены тоже быстро идут вниз). Пол Шапиро, автор бестселлера «Чистое мясо: как выращивание мяса без животных произведет революцию в обеде и в мире», попробовал последние лабораторные версии говядины, курятины, рыбы, утки, фуа-гра и чоризо (испанских свиных сосисок). По его словам,
По вкусу они точно как мясо, потому что это и есть мясо.
Но не у всех пока такие прогрессивные взгляды. В исследовании 2014 года 80% американцев сказали, что не готовы есть мясо, выращенное в лаборатории. В 2017-м только 30% заявили, что открыты к тому, чтобы включить такое мясо в свою диету, и иногда употреблять его взамен традиционному. Среди тех, кто против всех этих «экспериментов сумасшедших ученых», за продуктом даже закрепилась кличка. Его уничижительно называют «франкен-мясом».
Похоже на настоящее?
Сторонники культивированного мяса и компании, которые его разрабатывают, считают, что время на их стороне. Пол Шапиро говорит:
Посмотрите на примеры истории. Раньше лед добывали на озере, и массивными кусками везли на продажу. Теперь мы получаем лед в комфорте нашей кухни. Мы называем это «морозилка», и не видим в этом ничего искусственного. Мороженое, йогурты, пиво, всё это изменилось благодаря технологиям. Надо принять, что так же будет и с мясом. Другого пути у нас нет.
Около трети суши используется под выращивание крупного рогатого скота. В результате деятельности животноводческого сектора возникают до 15% парниковых газов и ежегодно тратятся миллиарды тонн пресной воды. При этом поголовье часто страдает от болезней, а потребитель раз от раза рискует столкнуться с сальмонеллой, кишечной палочкой и другими инфекционными возбудителями. По мнению учёных, спасти постоянно растущее население и экологию сможет только искусственное мясо.
Первые эксперименты по созданию мяса из пробирки были проведены NASA в 2001 году. Тогда учёным удалось вырастить из клеток золотой рыбки продукт похожий на рыбное филе. В конце 2009 года нидерландские биотехнологи вырастили мясной продукт из клеток живого поросёнка. Ещё через 4 года в Лондоне пожарили котлету из искусственно выращенного мяса, которое по текстуре и вкусовым качествам напоминало говядину.
Это важно
Путать имитацию мяса и синтетически выращенный продукт не стоит. В первом случае в качестве мясозаменителя используют темпе, соевый текстурат и специи, а во втором - мы имеем дело с настоящим мясом, выращенным в лаборатории. Имитация мяса похожа на натуральный продукт только по вкусу, тогда как биотехнологии позволяют получить самый настоящий фарш никого не убивая.
Как делают искусственное мясо?
Технологию выращивания синтетического мяса можно разделить на два этапа:
- Забор стволовых клеток;
- создание условий для их выращивания и деления.
После забора стволовые клетки помещаются в биореактор, где создаётся специальная губка-матрица, в которой произрастает будущее мясо. В процессе выращивания клетки обильно снабжаются кислородом и питательными веществами, необходимыми для быстрого роста. Так как искусственно выращенное мясо представляет собой мышечную ткань, биотехнологи создают особые условия для тренировки клеток и образуемых из них волокон.
В настоящее время учёные научились производить в пробирке два вида мяса:
- Несвязанные между собой мышечные клетки (своеобразная мясная жижа);
- клетки, соединённые в связанные между собой волокна (более сложная технология, обеспечивающая привычную структуру мяса).
Синтетическое мясо - польза и вред
Только в США, по данным экологической организации EWG, до 70% выпускаемых антибиотиков уходит на содержание животных. Большая часть из них попадает в наши желудки вместе с мясом, которое мы едим. Мясо из пробирки лишено подобных недостатков, так как производится в стерильных условиях. Вместе с лекарственной угрозой многократно снижаются риски заражения опасными заболеваниями, возбудители которых, несмотря на все проверки, могут содержаться в любом куске мяса. Кроме того, специалисты уже сейчас говорят о возможности регулировать жирность конечного продукта, что позволит создавать «здоровое» мясо.
Также польза искусственного мяса заключается в экономии природных ресурсов. Учёные из Амстердамского и Оксфордского университетов подсчитали, что в будущем рассматриваемая технология позволит сократить производственные площади на 98%, а расход энергоресурсов и воздействие на окружающую среду - на 60%.
Что же касается возможных побочных эффектов от перехода на синтетическое мясо, то о них пока рано говорить. В настоящий момент не проведено ни одного клинического исследования, доказывающего вред этого продукта.
Рынок искусственного мяса - перспективы развития
По данным EWG, к 2050 году мировое потребление мясных продуктов увеличится в 2 раза. Рано или поздно современные методы производства мяса не смогут удовлетворить возрастающий спрос. Поэтому, человечеству не остаётся ничего другого, как идти по пути выращивания лабораторной говядины и свинины в промышленных масштабах.
Производство первого искусственного бургера обошлось учёным в 320 тыс. долларов. Сегодня его цена сократилась в 30 000 раз до 11 долларов. Недалёк тот час, когда синтетическая котлета с идеальным содержанием белков и жиров будет стоить дешевле котлеты из обычного фарша. С этого момента развитие индустрии будет уже не остановить.
«Мясо в пробирке» – продукт, который никогда не был частью живого полноценного организма. Современные исследовательские проекты трудятся над созданием экспериментальных образцов мяса, чтобы в ближайшем будущем установить его промышленное производство. В перспективе создание полноценной культивированной мышечной ткани, которая решит и этическую сторону вопроса, и обеспечит пищей нуждающиеся регионы. Полученное мясо не может считаться вегетарианским, поскольку оно выращено на основе животного, а не растительного (соевого/пшеничного) белка.
Сейчас культивация мяса стоит дорого. В будущем, когда технология будет освоена пищевыми концернами, себестоимость продукта не будет превышать цену обычной .
Что нужно знать о продукте будущего, чем он отличается от обычного мяса и на каком этапе находятся современные исследования?
С чего все началось
Промышленное производство мяса задевает не только этические, но и экологические проблемы. Более того, найти качественный мясной продукт на прилавках – весьма тяжелая задача. Производители часто используют в производстве антибиотики и гормоны, которые ставят под сомнение пользу и безопасность готового продукта. Содержание скота и промышленное производство мясных товаров влияет на выработку парниковых газов, расход пресной , рациональное распределение территорий – и это не окончательный список.
Кормовые пастбища и поля для промышленного скота занимают 30% полезной суши всей планеты, а огороды/сады/парники и поля занимают всего 4-5%.
Решать глобальные проблемы с экологией и качеством мяса нам предстоит уже в ближайшие годы. На сегодня существует всего 2 пути: создание мяса на основе растительного ( / /) или животного белка.
Один из отличных вариантов решения проблемы нашла американская компания Beyond Meat. Они первыми выпустили котлеты на основе растительного белка, которые по вкусу и питательной ценности равны натуральному мясу. Котлеты также «шкварчат» при жарке и абсолютно идентичны по вкусу /курице/ . Единственный нюанс – котлеты обладают узнаваемым овощным запахом.
Современная пищевая промышленность больше заинтересована в мясе из животного белка. Поскольку ингредиент на основе овощей принято считать «имитацией мяса», а продукт, выращенный в пробирке, будет абсолютно идентичен органическому мясному отрубу.
Технология создания продукта
Мясо представляет собой мышечную ткань животного. Чтобы создать продукт в пробирке, необходимо получить те самые мышечные клетки животного. Чтобы эти клетки выросли в большой сочный отруб нужен . Животные клетки извлекают всего один раз, в дальнейшем они не потребуются – будет происходить синтез уже имеющегося материала.
Современная технологичная база предусматривает всего 2 варианта развития мяса в пробирке:
- формирование совокупности мышечных клеток, которые изначально не связаны друг с другом;
- формирование целой структуры мышц, которые уже связаны и пребывают в определенной зависимости.
Второй способ гораздо сложнее первого. Почему? Мышцы любого живого организма состоят из мышечного волокна – это длинные клетки, внутри которых концентрируется несколько ядер. Эти клетки не могут делиться самостоятельно. Мышечные волокна формируются только тогда, когда клетки-предшественники сливаются друг с другом для формирования новой структуры. Соединяться могут как клетки-спутники, так и эмбриональные стволовые клетки. В теории эти клетки можно поместить в специальную емкость, перемешать их и создать новую структурную единицу, но это возможно только в теории. Чтобы мышца выросла необходимо просчитать ее расположение, кровоснабжение, получение кислорода, удаление отходов и прочие нюансы. Более того, для нормального развития мышечной ткани придется выращивать еще несколько групп клеток, которые будут поддерживать ее и способствовать развитию. Мышечные волокна нельзя просто так растянуть или заставить развиться до нужного размера и состояния, поэтому процесс требует колоссальных усилий, времени и материальных средств.
В 2001 году дерматолог Виет Вестерхов, врач Виллем ван Эйлен и бизнесмен Виллем ван Коотен подали патент на производство мяса в пробирках. Их технология предусматривала создание биологической матрицы, в которую мышечные волокна самостоятельно введут коллаген. Затем клетки зальют питательным раствором и буквально заставят размножаться. Следом за группой ученых патент получил и американец Джон Вейн. Он также выращивал мышечную и жировую ткань на комплексной основе. В двух случаях удалось создать продукты питания, которые были идентичны курице, говядине и рыбе.
Существует заблуждение, согласно которому для производства мяса используют методы генной инженерии. На самом деле, натуральные клетки, из которых формируется отруб, растут ровно в той же мере, что и генно-модифицированные.
Компания «Memphis Meats» запустила уникальный стартап по разработке синтетического куриного мяса. Именно эта компания впервые вырастила куриное мясо в лабораторных условиях. Ученые решили воссоздать куриный наггетс не из бедра животного, а из обычной пробирки, что им успешно удалось. Технически наггетсы могут называться мясом, поскольку они созданы из стволовых клеток животного организма. Но процесс выращивания и формирования продукта оказался более чистым и экономичным. Синтетическое куриное мясо «Memphis Meats» в полной мере удовлетворило защитников окружающей среды, вегетарианцев, крупные промышленные концерны и рядовых обывателей.
Глава компании Ума Валети решила выпустить наггетсы под названием «Чистое мясо», что символизирует способ их создания. Ума утверждает, что крупные промышленные компании всерьез заинтересованы лабораторным мясом. Производство натуральной курицы/говядины/свинины с каждым годом становится более затратным и малоэффективным. Наггетсы от «Memphis Meats» сейчас стоят около 1000$. Чем быстрее технология начнет распространятся по всему миру, тем дешевле будет итоговая себестоимость продукта.
Проблемы научных исследований
Направление, которое специализируется на культивации мясных продуктов, развилось из области биотехнологии, вернее – тканевого инжиниринга. Направление развивается одновременно с другими отраслями, которые связаны с биотехнологиями. Главное препятствие, с которым столкнулись ученые – снижение себестоимости готового продукта. Но это еще не все, в полный список входят:
- Скорость размножения мышечных клеток. Ученые давно научились разделять стволовые клетки, но для промышленного производства мяса необходимо, чтобы они делились гораздо быстрее.
- Культура биологической среды. Среда, в которой будут развиваться клетки, отличается для каждого отдельного организма. К примеру, рыбе и овце нужна совершенно разная питательная среда. Чтобы наладить массовое производство, необходимо определить и проверить питательные среды для всего скота.
- Экология. Вопрос все еще остается туманным и малоизученным.
- Благополучие скота. Биологический материал, который необходим для развития мышечной ткани, нужно научиться синтезировать без животных, иначе в искусственном мясе нет совершенно никакого смысла. Исключение – разовое взятие материала для получения стволовых клеток.
- Целостность клетки. Чтобы получить качественный отруб из мышечных клеток необходим кислород и питательные компоненты. В организме живого животного этим занимаются кровеносные сосуды. Ученые создали специальную матрицу, которая наполняет клетки и способствует их росту. Но поиски максимально эффективного биореактора ведутся до сих пор.
- Безопасность для человека. Существует вероятность, что синтетическое мясо станет агрессивным аллергеном для некоторых групп потребителей. Аллергию может вызывать даже растительная среда, в которой будет развиваться клетка.
Чем искусственное мясо отличается от обычного
Вкус
Отличить культивированный стейк от натурального практически невозможно. Независимо от особенностей отруба, синтетическое мяса абсолютно идентично обычному. Его внешний вид также не вызывает вопросов. Единственное некритичное отличие – текстура. Мясо из пробирки более мягкое и нежное, чем натуральное, но это скорее преимущество, нежели недостаток.
Потребители утверждают, что характеристики культивированного мяса полностью идентичны размороженному отрубу. Он плохо маринуется и впитывает различные вкусы, но отлично подходит для употребления в пищу и создания универсальных блюд.
С сетью Whole Foods, которая реализует и растительное (на основе растительного белка), и натуральное мясо, приключился казус. Работники случайно расфасовали готовое искусственное куриное мясо в упаковку для натурального. За несколько недель, что потребители покупали мясо из пробирки вместо обычного, в компанию не поступило ни одной жалобы или вопросов. Потребители просто не заметили подмены, значит, синтетическое мясо вполне съедобно.
Качество
Ученые допускают, что производство искусственного продукта в промышленных масштабах потянет за собой увеличение химических добавок и искусственных гормонов. Заметим, что при производстве натуральных отрубов подобные меры исключены. Более того, все еще не существует точного плана разработки промышленного производства мяса без использования антибиотиков. Антибиотики необходимы для предотвращения инфекций и блокирования возможных возбудителей. Без их использования существует высокий риск заражения через пищу.
Мясо из пробирки все еще не пробралось на рынок по двум причинам:
- недоработанная технология;
- высокая себестоимость.
Главная цель ученых – создать продукт, который будет более качественным и полезным, чем уже имеющийся на рынке, поэтому с запуском незачем торопиться. Первое, что необходимо решить – процентное соотношение . В натуральном отрубе высокая концентрация , что ведет к повышению уровня вредного , ожирению, болезням сердца и сосудов. В искусственном мясе вопрос жира должен быть решен или сведен к возможному минимуму. Ученые рассматривают идею искусственного введения во время культивации. Эта идея аналогична тому, что животным вводят особые питательные корма на основе витаминов, полезных нутриентов и жирных кислот перед забоем.
Экология
Экологичность искусственного мяса вызвала волну дискуссий. К примеру, журналист Брендан Корнер и целый ряд владельцев патентов на синтетическую продукцию уверены, что защищают экологию. Производство синтетического мяса требует меньших ресурсов, минимального выделения парникового газа и практически не производит отходов.
У союза Union of Concerned Scientists свое мнение на этот счет. Маргарет Меллон, один из представителей союза, считает, что промышленное производство искусственных мясных отрубов затребует гораздо больше энергии и топлива, чем традиционные технологии. Она считает, что новый метод будет разрушительным и приведет к остаточному краху экологического равновесия.
Точно определить на чьей же стороне правда невозможно. В 2011 году проводили исследование, согласно которому производство синтетического мяса требует:
- на 7-45% меньше энергии;
- на 99% меньше промышленных земельных участков;
- на 82% меньше запасов жидкости;
- создает на 78% меньше выбросов парникового газа.
Но на момент проведения исследования не существовало технологий промышленного производства. А в основу опытов был заложен гипотетический процесс производства.
Экономичность
Сегодня, пока синтетическое мясо не представлено на полках магазинов, его стоимость высока: около 1 миллиона долларов на 250 грамм искусственной говядины. Чтобы приравнять эту заоблачную стоимость к реальной рыночной, необходимы инвестиции и повсеместное использование технологии. Сократить расходы может и технологический прогресс. Как только технологии выращивания мышечной ткани будут улучшены и оптимизированы, то стоимость мяса резко упадет.
October 26th, 2017
Помню когда я учился в институте времена были достаточно "гоолдные", а стипендии хватало, чтобы 2 раз в месяц съездить домой (Белгород-Старый Оскол). Так вот, в те времена популярно было "мясо" из сои. И сейчас наверное продается, я не замечаю, а тогда активно покупали пакетики с сухой смесью, которую замачиваешь, лепишь из нее котлеты и жаришь - получаются мясные котлеты без мяса. Мне вкус нравился, прикольно так. Я не большой фанат и ценитель мяса.
Судя по динамике в ближайшие 30−50 лет, чтобы накормить голодные рты, эту цифру нужно будет увеличивать вдвое, поскольку необходимо удовлетворять аппетиты развивающихся государств, где наблюдается демографический взрыв. Когда китайцы при Мао Цзэдуне строили светлое будущее, им в среднем в год доставалось 4 килограмма мяса на человека (примерно 11 грамм в сутки). Сегодня каждый из 1 миллиарда 379 миллионов жителей Поднебесной жарит, варит и тушит в среднем уже 55 килограммов мяса в год. А ведь есть еще и население Индии, которое по численности практически настигло китайских товарищей. И все они мечтают догнать по потреблению деликатесов Америку (янки в среднем поглощают 120 кг мяса в год) или Россию (73 кило).
Однако кому-то на планете все равно придется затягивать пояса. По подсчетам ученых, если делить по-братски, то ресурсов Земли хватит только для производства 40 килограмм мяса на каждого из 7 миллиардов людей, населяющих Землю. А ведь к 2060 году население планеты вырастет на четверть — до 9,5 миллиардов!
Впрочем, для заядлых мясоедов есть и хорошая новость. Ученые научились выращивать мясо из пробирки, которое по вкусовым и питательным свойствам ничем не уступает натуральному.
Как делают искусственное мясо
Грядущий продовольственный кризис стараются предвосхитить множество разработчиков искусственного мяса.
Большинство производителей предпочитают выращивать искусственное мясо из стволовых клеток животных. Это, конечно, более гуманный способ производства белка, нежели традиционное мясное производство. Но, как минимум, одним животным придется пожертвовать. В идеале выглядит это так: корову или поросенка холят и лелеют, содержат на экологически чистых пастбищах, дают отборные корма. Это делается для того, чтобы получить элитное и чистое на клеточном уровне мясо, затем зверушку «приносят в жертву». Его стволовые клетки станут материалом для выращивания сотен тонн мышечной массы в специальных биореакторах. Клетки поместят в теплый питательный раствор, где они будут очень быстро размножаться, пока не превратятся в некое подобие комочков фарша.
Технологии разных компаний различаются только в нюансах. Например американская фирма Memphis Meats создает в биореакторах мясо утки и курицы, культивируя клетки из эмбриональной сыворотки птенцов. Израильский стартап SuperMeat сделал ставку на выращивание куриной печенки. Кстати, SuperMeat, наряду с двумя другими израильскими лабораториями, получил серьезный контракт от правительства Китая. Власти Поднебесной настолько «распробовали на вкус» разработки биохимиков, что вложили 300 миллионов в развитие израильских технологий производства искусственного мяса. Но 300 миллионов это еще цветочки.
Победители «мясной» гонки будут пилить приз в 729 миллиардов долларов — в эту сумму оценивается объем мирового рынка производства мяса. Но все создатели свиных, куриных и иных «франкенштейнов» сталкиваются с одной неаппетитной проблемой. Белковая еда, которая получается на выходе, по вкусу очень отдаленно напоминает натуральное мясо. Дело в том, что, хотя в биореакторах имитируются такие же условия, как внутри тела живого существа, культивированное мясо получается пористым и эластичным.
Решить проблему, похоже, удалось стартапу под названием Impossible Foods, который добился наибольшей аутентичности по вкусовым параметрам. Это особенно удивительно, учитывая, что свою «говядину» они создают не из клеток животных, а из растительных материалов. Но основатель компании профессор биохимии Патрик Браун рассуждал следующим образом: настоящее мясо очень сложно вырастить из клеток, потому что это очень сложная ткань. Она состоит из десятков тысяч мышечных волокон, кровеносных сосудов, нервов, прослоек жировой и соединительной тканей. Гораздо проще разложить эту сложную материю на химические элементы и потом попробовать собрать воедино из сырья растительного происхождения. В проект поверили большие люди: среди инвесторов фигурируют самый богатый человек планеты Билл Гейтс и самый состоятельный бизнесмен Азии гонконгский предприниматель Ли Кашин. Биохимики Impossible Foods потратили 5 лет и 80 миллионов долларов на то, чтобы разложить вкус говядины на молекулы. Они изучали, почему сырое мясо практически безвкусно, но стоит кинуть его на сковородку, как кухня тут же наполняется соблазнительными ароматами. Почему кусок телятины шипит на сковородке. Из-за чего меняет цвет после термической обработки. Благодаря каким веществам образуется фирменный запах.
В итоге выяснилось, что ключевым компонентом, который дает мясу вкус и текстуру, являются гемы. Эти соединения входят в состав гемоглобина. В гемах содержится атом железа, и благодаря этому кровь способна насыщаться кислородом. Особо богаты этими соединениями мышечные волокна. Это своего рода кирпичики из которых строится живой организм. Гемы содержатся не только в живых организмах, но и в растениях. Например, в сое. Правда, процентное содержание гемов в тканях растений в тысячи раз меньше, чем в тканях животных. Однако биохимики нашли достаточно дешевый способ синтезировать «секретный ингредиент» из сои. В этом растении содержится леггемоглобин — сложные белки, которые так же обладают способностью связывать кислород и имеют большое структурное сходство с гемоглобином. Ученые объясняют это общим эволюционным происхождением. Проблема заключалась в том, что для производства такого количества гема, который содержится в одном килограмме мышечной ткани, необходимо настолько много сои, что производство никак не вписывается в рамки рентабельности.
Однако Патрику Брауну и его коллегам удалось справится с этой проблемой, позаимствовав решение у пивоваров. Они использовали тот же процесс брожения, в результате которого на свет появляется божественный пенный напиток. Гены, отвечающие за производство в сое леггемоглобина, «подсадили» штамму дрожжей Pichia pastoris, которые в биотехнологиях применяют для синтеза белков. Полученную массу подкармливали питательным раствором и на выходе получили гем уже в промышленных объемах.
Кроме того, они реконструировали запах мяса, используя растительные аналоги.
— Сделать нужный запах совсем нетрудно, надо только знать, в каких пропорциях смешать химические вещества, из которых он состоит, — говорит Стейси Симонич, химик из Университета штата Орегон.
Продукты питания будущего: уже в продаже
С 2016 года искусственная говядина начала свое триумфальное шествие по заведениям американского общепита. Его можно попробовать в Нью-Йорке, Лас-Вегасе, Сан-Франциско, Лос-Анджелесе и Техасе. В начале этого года Impossible Foods открыла лабораторию по производству своей «говядины» в промышленных масштабах. Предприятие способно синтезировать 454 000 кг искусственного мяса в месяц. По словам Патрика Брауна, этого достаточно, чтобы обеспечить искусственными бургерами 1000 ресторанов. Он уверен, что от желающих попробовать диковинку не будет отбоя. Как утверждают гурманы, отличие только в том, что бургеры от Impossible Foods стоят 12 долларов — в два раза дороже обычных.
Как заставить людей, находящихся в здравом уме и твердой памяти, переплачивать за бургер вдвое? Система аргументов производителей выглядит достаточно стройно. Они апеллируют к самым светлым человеческим чувствам.
— Покупая гамбургер из синтетического белка, человек совершает благородный поступок — он помогает обществу! — считает Патрик Браун, специалист по молекулярной биологии. — Чтобы создать килограмм мяса, нам требуется в 20 раз меньше сельхозугодий и в 4 раза меньше воды. При этом в 8 раз сокращаются выбросы парниковых газов.
Как буренки портят воздух
— Казалось бы, какое отношение коровки имеют к глобальному изменению климата. Но ученые подсчитали: каждый день корова съедает примерно 15−20 килограмм травы.
— Во время переработки этой зеленой массы пищеварительная система животного ежедневно выделяет 500 литров метана.
— В целом мясная промышленность выбрасывает в атмосферу 18 процентов парниковых газов, производимых человечеством. Примерно так же загрязняет воздух и автомобильный транспорт.
На сознательность давит и другой пионер движения — голландский биохимик Марк Пост из Университета Маастрихта. Именно он в 2013 году представил публике первую в мире котлету, выращенную из стволовых клеток животного.
— Я думаю, уже через 25 лет правительства заставят производителей традиционного мяса платить экологический налог, — утверждает голландский профессор. — Примерно то же самое происходит и в автомобильной промышленности. Например, Германия объявила о запрете производства машин с двигателями внутреннего сгорания с 2030 года. Так расчищается путь более экологичным электромобилям. Считаю, нынешние дети доживут до того дня, когда будет запрещено выращивать животных на убой. Произойдет это через 50−60 лет. Но уже сейчас традиционное мясо можно продавать с надписью на упаковке: «При производстве этого продукта страдало и было убито животное».
Какие еще альтернативные способы производства еды развиваются в мире
Белок из бактерий
Этот метод придумали финские ученые из Технологического университета Лаппеенранты и Технического исследовательского центра VTT. Он основан на выращивании в биологическом реакторе специальных водородных бактерий. Это микроорганизмы, которые в качестве строительного материала для клеток используют углерод. Его полным-полно в атмосферном углекислом газе. Чтобы усваивать углерод, водородным бактериям нужен источник энергии — молекулярный водород (не случайно их назвали в честь этого химического элемента). А вот он уже на дороге не валяется. Зато он образуется в биореакторе, где вода под воздействием электричества разлагается на кислород и водород, такой любимый этими бактериями. В итоге клеточная масса начинает расти и в аппарате образуется питательный бульон. Затем раствор фильтруют, сушат и подают к столу в виде порошка белого цвета.
КСТАТИСам того не подозревая, каждый человек в среднем съедает за свою жизнь 5 килограммов насекомых, подсчитал энтомолог Олег Бородин, доцент кафедры зоологии биологического факультета Белорусского государственного университета. Личинки, тля, жуки и червяки попадают в наш организм в основном вместе с фруктами и овощами.
Шитбургер не желаете?
Этой дурнопахнущей научной темой занялся японский ученый Мицуюки Икеда из лаборатории Окаяма. Ему удалось синтезировать мясо из человеческих отходов. Изначально по заказу компании, обслуживающей канализацию Токио, он изучал проблем утилизации городских отходов. В ходе исследований Икеда обнаружил в канализационном иле бактерии, которые перерабатывали экскременты в протеин. Икеда выделил из коричневой массы чистый белок, приправил красителями, вкусовыми добавками и получил из «вторичного продукта», воспетого Владимиром Войновичем, еще один вид искусственного мяса. Японцы окрестили его шитбургером. Вот его пищевая ценность: 63% белков, 25% углеводов, 3% жиров и 9% минералов.
А знали ли вы, что одно время активно разрабатывали