Какие способы производства искусственного мяса предлагают ученые, чтобы победить продовольственный кризис?
Вы любите румяные шашлыки, сочные говяжьи стейки и ароматные горячие котлеты? У нас для вас две новости. Плохая заключается в том, что в обозримом будущем мяса на всех не хватит. Сегодня каждый год человечество съедает более 66 миллиардов животных.
Еда будущего: птичку жалко…
Сколько живности надо, чтобы прокормить человечество в течение года
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.
Из чего состоит синтетическая говядина
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 справиться 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 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.
КСТАТИ
Сам 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.
