CC BY
12
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Д-р техн. наук М. В. Матвеев
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СБАЛАНСИРОВАННОГО ПИТАНИЯ В XXI в.
Изложены технологические особенности биотехнологий,
позволяющие обеспечивать население экологически чистой
пищей в любой климатической зоне в неограниченном количестве.
Существуют три основные экономические причины разработки биотехнологий экологически чистой пищи:
1) обеспечение продовольственного достатка, ликвидация проблемы голода в густонаселенных развивающихся странах со значительной долей бедного населения;
2) возможность производства методами биотехнологий недорогой экологически чистой пищи;
3) обеспечение сбалансированного питания в масштабах, достаточных для снабжения всего населения.
Важное значение имеет не только калорийность питания, но и его сбалансированность по белку, витаминам, незаменимым аминокислотам и микроэлементам. Ранее этому показателю практически не уделялось внимания.
Схема направлений биотехнологий экологически чистой пищи для обеспечения сбалансированного питания представлена на рис. 1.
Интенсивные биотехнологии производства пищи
Трансгенная биотехнология - динамично развивающееся направление современной биоиндустрии и современного сельского хозяйства. Широкомасштабное применение генетически модифицированных культур обещает резкое повышение продуктивности сельского хозяйства в ближайшем будущем. В настоящее время посевы трансгенных растений (ТР) уже занимают значительные площади в ряде стран мира (рис. 2).
В то же время наряду с положительными результатами, касающимися высокой эффективности ТР, в обществе нарастает беспокойство, связанное с потенциальной экологической опасностью широкого их применения. Поэтому разработка методов научно обоснованных оценок агроэкологических рисков, связанных с применением трансгенных
культур, является весьма актуальной и практически значимой задачей [1].
Рис. 1. Направления биотехнологий экологически чистой пищи для обеспечения сбалансированного питания
Особенности биологических процессов открыли новые перспективы и возможности применения биотехнологий для промышленного производства экологически чистой пищи в неограниченных масштабах.
5
г
.0 ГЗ ^
X X
<и X
о ц
X г
П5
а. £
1- г
Ч к
о
с X
Ч <и (3
П5 ГЗ
3 .
о
ц
с
60
50
40
30
20
10
0
Рис. 2. Площади под трансгенными растениями в 2001 г.: 1 - в мире; 2 - в США; 3 - в Аргентине; 4 - в Китае
Микроорганизмы имеют более низкие показатели энергетической интенсивности по сравнению с многоклеточными организмами (например млекопитающими), хотя абсолютная скорость их развития выше. У клеток микроорганизмов высокие скорости обмена веществ, роста, усвоения энергии обусловлены большим содержанием в них генетической информации [3]. Поэтому они синтезируют необходимые человеку вещества в сотни раз быстрее, чем растения, и в тысячи раз быстрее, чем животные.
Это открывает колоссальные перспективы для интенсификации процессов получения экологически чистой пищи и повышения их рентабельности. Реализация биологических процессов в промышленных условиях сделала возможным получение в специализированных аппаратах (ферментерах) необходимых продуктов в любой географической зоне и в любое время года. Масштабы промышленного производства и управление процессами позволяют обеспечить необходимое количество пищевых продуктов и значительно снизить их себестоимость.
Экологически чистая пища
Важное преимущество биотехнологий для получения экологически чистой пищи - это замена в сельском хозяйстве химических препа-
ратов на биологические. При этом достигается снижение антропогенной нагрузки на природную среду.
Снижение качества и питательной ценности кормов, несбалансированность по витаминам и незаменимым аминокислотам, низкое содержание белка наносят животноводству огромный ущерб. Основной кормовой добавкой, поставляемой биотехнологической промышленностью для сельского хозяйства, является кормовой белок. В настоящее время потребность РФ в микробиологическом белке для кормопроизводства составляет более 2 млн. тонн в год.
В России ежегодно образуется значительное количество отходов зерна, в том числе пораженного различными микроскопическими грибками, реализация которого даже на корм запрещена из-за его токсичности. Утилизация такого зерна представляется важной экологической задачей. Выходом из сложившегося положения является разработка новых технологий производства кормового белка из дешевого сырья.
Сущность новой биотехнологии заключается в получении из зер-номукомольных отходов путем гидролиза кормового микробиологического белка с помощью специально подобранных высокоэффективных штаммов микроорганизмов. В результате микробиологического синтеза получается биомасса, содержащая 45-55% протеина в готовом продукте, при этом себестоимость продукции существенно снижается.
Сбалансированное питание
В настоящее время воздействие негативных факторов окружающей среды увеличивается, а резистентность людей к ним уменьшается. Снижение потенциала защитных сил организма современного человека вызвано в значительной степени несбалансированностью питания, которое особенно необходимо при высоких физических, эмоциональных нагрузках, загрязненности окружающей среды. В таких условиях находятся военнослужащие, милиционеры, лица, пострадавшие в результате аварий, стихийных бедствий, работники экологически вредных производств.
Перечисленные группы населения в России составляют около 20 млн. человек, поэтому биотехнологическая промышленность может иметь в лице государства постоянного покупателя своей продукции.
Последние полтора десятилетия наблюдается неуклонный рост требований потребителей к качеству и полезности для здоровья пищевых продуктов. Для удовлетворения этого спроса производители продуктов особое внимание уделяют замене синтетических добавок ингредиентами, полученными из природных источников. Во многих случаях синтетические и химические добавки заменяются бактериальными культурами.
Так, бактериальные культуры широко используются в хлебопекарной промышленности, улучшая как вкус, так и консистенцию продукции.
Большие перспективы имеет применение молочнокислых микроорганизмов, например, в качестве заменителей нитратов и других химических веществ в производстве мясопродуктов [2] .
Комплексная переработка в асептических условиях дрожжевой биомассы позволяет вырабатывать биологически активные вещества: пептидно-нуклеотидные компоненты, технические жиры, витамины группы В, альбумины, РНК-концентраты, отдельные аминокислоты и их смеси, фосфолипиды и др.
Сахарозаменители создаются с целью замены сахара для больных, страдающих диабетом и ожирением, а также для сокращения импорта сахара и его заменителей в Россию. Сахарным диабетом больны 2% населения России (около 3 млн. человек), приблизительно столько же -ожирением и практически все население страдает кариесом зубов [4].
Ежегодный дефицит сахара в России достигает более 4 млн. тонн, который покрывается в основном за счет импорта. В перспективе биотехнологии позволят производить сахарозаменители в объеме, необходимом для ликвидации существующего в настоящее время дефицита.
Незаменимые аминокислоты и витамины должны обеспечить возможность существенного повышения биологической полноценности питания. Ориентировочная потребность в аминокислотах - 300 тыс. тонн в год, в витаминах - 10 тыс. тонн в год [4].
Дефицит белка как важнейшего компонента сбалансированного питания уже давно вырос в проблему глобального масштаба. Возможности его получения из традиционных источников ограничены. Поэтому в XXI в. экономически эффективные промышленные технологии производства белка на основе биотехнологий стали чрезвычайно актуальными. Белковые продукты успешно используются людьми с повышенным содержанием холестерина в крови. Таких людей в России около 4,5 млн. человек [4].
Поскольку существенно улучшить экологическую обстановку в России в ближайшее время не представляется возможным, необходимо задействовать дополнительные внутренние биологические защитные механизмы организма человека. При этом следует учитывать ограниченность финансовых возможностей как рядовых россиян, так и в целом системы здравоохранения и экологических фондов.
Список литературы
1. Вельков В. В., Соколов М. С., Медвинский А. Б. Оценка агро-экологических рисков производства трансгенных энтомоцидных растений // Агрохимия. 2003. № 2.
2. Матвеев М. В. Экология, биотехнология, прибыль. М.: НПО «Медбиоэкономика», 2000.
3. Печуркин Н. С. Энергия и жизнь. Новосибирск: Наука, 1988.
4. Федеральная целевая программа «Развитие промышленной биотехнологии на период 1996-2000 гг.», утвержденная постановлением Правительства РФ от 28 февраля 1996 г. № 209.
Канд. хим. наук Н. П. Храмеева д-р хим. наук О. Т. Касаикина
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ АНТИОКСИДАНТОВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Характеризуются современные способы сохранения качества продуктов питания с помощью химических добавок. Исследованы механизм и кинетика взаимодействия растительного полифенола с пероксирадикалами и биоспецифическими сорбентами с целью стабилизации пищевых напитков в процессе хранения.
Пища с точки зрения химии - это совокупность неорганических и органических веществ. В процессе приготовления пищи и хранения готовых пищевых продуктов происходит множество химических реакций. Основную роль при этом играют окислительные деструкции составных компонентов продуктов (прежде всего жиров и полифенолов), поэтому ученые многих стран уделяют этой проблеме большое внимание.
Развитие окислительных процессов в продуктах приводит к появлению в жирах соединений пероксидного (Я-О-О-Я/) характера, альдегидов, кетонов, низкомолекулярных кислот. В результате жиры теряют свою пищевую ценность, становятся токсичными. Задолго до появления отчетливых признаков порчи в жирах начинают разрушаться жирорастворимые витамины, уменьшается содержание непредельных жирных кислот, пигментов и т. д. Развитие окислительных процессов приводит к тому, что большое количество пищевых жиров переводится в категорию технических или вообще не используется.
