Искусственная пища и ее проблематика
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
В последнее время все больше говорят об искусственной пище. При всем многообразии поглощаемых нами продуктов они состоят из немногих компонентов: белков, углеводов, жиров вместе с небольшими дозами витаминов и неорганических соединений — солей кальция, магния, натрия и т. д. Что касается жиров — основных энергетических ресурсов тела, то синтез их довольно прост. Искусственное сливочное масло можно приготовить, раздельно изготовляя глицерин из пропилена и жирные кислоты из углеводородов. Полученному жиру запах и консистенция придается с помощью летучих примесей. Труднее синтезировать жиры типа растительного масла, однако и эта проблема вполне разрешена.
Мировые запасы углеводов и вовсе не ограничены. Но тут вся беда в том, что большая часть этих ресурсов находится в форме, непригодной для питания, например в виде целлюлозы.
С помощью же фермента глюкоамилазы уже сейчас удалось гидролизовать крахмал и превратить его в глюкозу. На последующей стадии с помощью другого фермента, глюкоизомеразы, глюкоза превращается во фруктозу — сироп, мало отличимый по вкусу от природного сахара.
Еще больший эффект сулит использование в качестве источника углеводов целлюлозы. Исследования в этом направлении идут по пути применения фермента целлюлазы. Посмотрите, как проста и лаконична принципиальная схема процесса:
Целлюлоза > Целлюлаза > Глюкоза
Освоение технологии этого процесса открыло бы человечеству безграничные ресурсы пищевых углеводов.
Самая ценная часть пищи — белки. Они незаменимы уже потому, что содержат необходимый нам азот, которого нет ни в жирах, ни в углеводах. Синтезировать их весьма трудно из-за бесконечного разнообразия их сложной, нерегулярной структуры. Однако есть другой путь. Белки в организме полностью гидролизуются, превращаясь в аминокислоты, из которых каждая клетка организма строит свои белки. Нужно только доставить в организм достаточное количество аминокислот: он сам свяжет их нужным образом. Значит, вся загвоздка в том, чтобы разработать дешевые индустриальные методы синтеза всех аминокислот. Задача эта вполне разрешима, стоит лишь обратиться за помощью к могущественным ферментам.
Суточная потребность человека — около ста граммов аминокислот. В год это приблизительно 10 миллионов тонн на 250 миллионов человек. Эта величина — крохи в сравнении с тем гигантским количеством сельскохозяйственных продуктов, которое сейчас поступает к нашему столу. Однако для промышленности органической химии это большая цифра. Чтобы искусственные пищевые аминокислоты были достаточно дешевы, синтез должен быть простым, коротким и без побочных продуктов.
Учеными проводятся интенсивные исследования по синтезу с помощью ферментов ряда незаменимых аминокислот, таких, как фенилаланин, триптофан, диоксифенилалайин и другие. Велик интерес химиков к превращению аминокапролактама в лизин — недорогого сырья в биологически важное соединение. Причем это превращение идет без образования отходов.
Очевидно, синтетические аминокислоты способны повысить качество и нашей обычной пищи. Добавляя их в привычные блюда, можно восполнить недостаток тех или иных «естественных» аминокислот.
Наконец, можно «сконструировать» искусственную еду, эквивалентную мясу или рыбе, хотя наше физиологическое естество восстает против самой мысли об этом. Почему-то искусственная пища ассоциируется обязательно с пилюлями.
Между тем аминокислоты и другие составные части пищи нетрудно превратить в съедобные и вкусные, не отличимые от натуральных продукты. Кстати, что касается вкуса, то по своей природе большинство пищевых веществ совершенно его не имеют. Крахмал, белок яйца в сыром виде, хорошо отмытое мясо не действуют на наши вкусовые органы.
Вкус и запах создают случайные летучие вещества — спутники естественных пищевых продуктов, которые в них присутствуют или возникают при поджаривании, варке или другой обработке, либо при добавлении пахучих специй (чеснок, лук, перец и т. д.). Строение молекул некоторых из этих вкусовых веществ известно. Оно просто, и специи могут быть легко синтезированы.
Таким образом, индустриальный синтез вкусной и идеально питательной пищи из простых, существующих в природе материалов принципиально возможен. Приводившиеся примеры — лишь малая толика того, на что вообще «способны» ферменты.
Автор: С. Варфоломеев.