Замінник м’яса майбутніх мікробів є добрими джерелами білка - спектр науки
Дієта: мікроби можуть прогодувати світ
Ми споживаємо їх з ранковим йогуртом, з салатом або з прохолодним пшеничним пивом: нешкідливі або навіть корисні бактерії та дріжджі використовуються людиною у виробництві їжі з давніх часів. Молочнокислі бактерії підкислюють йогурт, пивні дріжджі перетворюють цукор з ячмінного солоду на спирт, а численні мікроби плівуть на листяних поверхнях. У дослідженні 2008 року дієтолог Олександр Хасльбергер виявив, що рослини салату колонізуються в середньому 10 5 лактобактерій на грам.
А ціанобактерії, також відомі як мікроводорості, здавна були частиною раціону людини: у 16 столітті тубільці, що мешкали в регіоні Мехіко на той час, збирали мікроводорості роду Spirulina з озера Тескоко. Навіть сьогодні мікроводорості все ще збирають, наприклад, з озера Чад у Центральній Африці, де мікроби сушать і їдять у вигляді печива під назвою "Діхе".
Зараз ці мікроби все частіше є предметом досліджень харчових продуктів. Тому що: Мікроби, тобто бактерії, дріжджі, одноклітинні гриби або водорості, мають високий вміст білка до 70 відсотків у сухій речовині. Для порівняння: яловичина забезпечує близько 60 відсотків білка, а яйця - 50 відсотків. Мікробний білок називають «одноклітинним білком». Деякі мікроорганізми також утворюють цінні ненасичені жири (одноклітинна олія) та вітаміни, особливо ті, що входять до сімейства групи В, для людини.
Мікроби не потребують великих орних земель
На відміну від виробництва м’ясних або олійних рослин, вони не потребують великих орних земель, їх можна вирощувати в біобаках. Там вони швидко розмножуються на всі види відходів, таких як залишки харчової промисловості. Крім того, вони іноді можуть зв’язувати та розщеплювати з повітря такі небажані речовини, як вуглекислий газ, азот (із добрив) або метан (із коров’ячих шлунків).
Ці мікроби вступають у гру, оскільки близько 20 мільярдів жителів планети доведеться забезпечити достатньою кількістю їжі в 2050 році. Цього неможливо зробити за допомогою нинішнього сільського господарства, яке характеризується, зокрема, великою кількістю тваринного білка, а також пальмової олії. Зрештою, споживання землі для вирощування кормів для тварин величезне. Крім того, є втрати азоту, викиди парникових газів, велике споживання води та втрата біорізноманіття. Сільське господарство відповідає за приблизно 25 відсотків викидів парникових газів і 70 відсотків споживання прісної води.
Деякі вчені, такі як Томаш Ліндер, мікробіолог з Університету Упсали, Швеція, вважають, що мікроби можуть допомогти зробити їжу більш стійкою. У довідковому документі за 2017 рік («Біоекономіка для стійкого забезпечення білками») Рада з біоекономіки також перелічує мікробний білок, крім бобових та м’яса in vitro. Є два варіанти: З одного боку, мікроби використовуються як виробнича машина, і їм рекомендується виробляти білки або жир у більших кількостях. Самі мікроби не їли. Так думає американський стартап “Perfect Day”, який виробляє молоко, не отримуючи його від корови. Дріжджі виробляють молочні білки казеїн та сироватковий білок.
З іншого боку, ви можете збирати і їсти мікробні клітини самостійно. За даними Ради з біоекономіки, білок має високу якість, оскільки має хороший амінокислотний склад, подібний до складу тваринного білка. Однак клітини містять багато нуклеїнових кислот, що досить шкідливо для людини, оскільки вони підвищують рівень сечової кислоти в крові і, отже, ризик подагри. Тому мікробну масу потрібно спочатку нагріти, завдяки чому клітини загинуть. Потім все це подрібнюють, щоб забезпечити засвоюваність клітинних стінок.
Мікробні замінники м’яса вже на ринку
Насправді на ринку вже є замінник м’яса, виготовлений з мікробів. Міцелій гриба Fusarium venenatum обробляється яєчним і картопляним крохмалем і випускається під назвою «Quorn». Він забезпечує білок, клітковину і трохи жиру.
Однак, коли їжа виробляється мікроорганізмами, слід враховувати також ризики для здоров'я: "Сюди входять алергени або токсини, які можуть виникнути під час виробництва", - говорить Ліндер. Наприклад, деякі мікроби, такі як ниткоподібні гриби та мікроводорості, можуть утворювати сильнодіючі токсини. Особливо страждають мікроводорості, які вирощуються у відкритих ставках. "Тому виробничі процеси повинні ретельно контролюватися", - каже мікробіолог.
Залежно від типу мікробів виробниче приміщення буде виглядати так: Для вирощування так званих "гетеротрофних" мікробів, які не можуть фіксувати CO2 з повітря, необхідні, наприклад, органічні субстрати. "Якби ці субстрати походили з рослин, потенціал економії з точки зору землекористування був би не таким великим", - говорить Ліндер. Альтернативою можуть бути нові технології фіксації CO2 з повітря для отримання таких поживних речовин, як метан, метанол, мурашина кислота або оцтова кислота.
Більше білка, менше споживання ресурсів
Те, що мікроби все ще мають переваги щодо землекористування, можна зробити висновок із комбікормового заводу, який експлуатувався в Англії до 1980-х років. Бактерією, яка тут обслуговувала сільськогосподарський сектор, був Methylophilus metylotrophus. Реактор доставив би чотири-п’ять мегатон сухих білків з мікробів на гектар. Урожайність того ж поля сої становить лише 3,3 тонни білків квасолі. Згідно з дослідженнями оцінки життєвого циклу Сергієм Сметаною, вченим Німецького інституту харчових технологій, у 2015 та 2018 роках виробництво мікопротеїну також ефективніше, ніж тваринні альтернативи, з точки зору споживання орних земель та прісної води.
Інші мікроорганізми, такі як ціанобактерії, навпаки, здатні до фотосинтезу і "автотрофно" забезпечують себе СО2. Однак їх переважно вирощують у великих ставках, а тому вони також споживають цінний простір. Дослідники Тимо Шмідт та Майкл Лакатос з Університету Кайзерлаутерн хочуть це виправити. У своєму проекті «Біофільм наступного покоління» в даний час вони намагаються вирощувати мікроводорості на фасадах будинків і, таким чином, обходитися без жодної ріллі, як нещодавно повідомляло «Süddeutsche Zeitung». Тоді мешканці могли їх збирати і їсти. Перший результат: фасадні культури використовують на 90 відсотків менше води та на 40 відсотків менше енергії, ніж водні біореактори. Дослідники розробили "міні-фабрики", які подібні до рушникових радіаторів і можуть бути встановлені як елементи фасаду. Але Тимо Шмідт визнає: "Системи існують, але поки що не працюють економічно".
Ще одна проблема, яка виникає при виробництві «одноклітинного білка»: азот також повинен бути доступним, оскільки лише кілька одноклітинних організмів можуть фіксувати його з повітря. Датський дослідницький проект просто використовує стічні води з очисних споруд для виробництва білкового порошку, який крім азоту забезпечує велику кількість фосфору. Біогаз із побутових відходів служить джерелом вуглецю.
Енергетичний баланс все ще близький до балансу свинини
На сьогодні, однак, усі виробничі системи були енергоємними, а отже, не обов’язково кращими для клімату. Мікробний білок досить погано виділяється з 5,8 кілограмами еквіваленту СО2. Для порівняння: виробництво свинини має відбиток СО2 від 4 до 6 кілограмів. Однак Віллі Верстреете, мікробіолог з Університету Гента, вважає, що відновлювані джерела енергії, такі як біогаз, сонячна енергія або енергія вітру, зменшать це значення до 1,7 кілограмів еквіваленту CO2.
Виробництво пальмової олії також проблематично з екологічної точки зору. Тут мікроби також продаються як носії надії: дослідники на чолі з Крісом Чаком з Університету Бата досліджують дріжджі Metschnikowia pulcherrima. Зазвичай він колонізує всі види фруктів, таких як виноград або вишня, а також квіти. Однак він може рости і на макроводоростях, які неїстівні людині, або просто на відходах, таких як деревні відходи або органічні відходи. Залежно від підвиду дріжджі утворюють густу олію, подібну до олійної пальми.
Футурологи також прогнозують, що мікроби колись зіграють важливу роль. Наприклад, американський аналітичний центр RethinkX нещодавно передбачив на 2030 рік, що класичній м'ясо-молочній галузі доведеться рахуватися з великими фінансовими збитками, оскільки рослинна або мікробіологічна їжа отримає величезні частки ринку.
Споживач як проблема
Однак, оскільки, як відомо, споживачі чутливі до того, що стосується споживання таких інновацій, як м'ясо in vitro або комахи, мікробний білок, ймовірно, спочатку буде широко застосовуватися у промисловості кормів для тварин, вважає шведський дослідник Ліндер. У аквакультурі тилапії близько 30 відсотків білка може надходити зі спіруліни, не впливаючи на ріст і здоров'я риб або не змінюючи колір і смак їх м’яса.
Свині, кури або риби також можуть переносити Methylococcus capsulatus як білкову добавку. Дослідники з Потсдамського інституту досліджень впливу на клімат у 2018 році підрахували наслідки отримання від мікробів 10–19 відсотків корму для тварин, необхідного у всьому світі до 2050 року: це призведе до економії шести відсотків при землекористуванні, восьми відсотків при втратах азоту та на сім відсотків менше викидів парникових газів.
Прихильники так званої синтетичної біології вже думають про крок далі: мікробами дуже легко маніпулювати генетично. Їх можна запрограмувати так, щоб вони не утворювали небажаних речовин. Наприклад, можна виробляти молоко без лактози або стимулювати вироблення бажаних речовин на міні-заводах, наприклад, щоб отримати більше ненасичених жирних кислот замість насичених, які в основному містяться в продуктах тваринного походження. На думку американської організації New Harvest, клітинне сільське господарство може навіть виробляти шерсть, шкіру або деревину в майбутньому. А масло водоростей, що виробляється в Баті, також може використовуватися як основна речовина для косметики та засобів для чищення або як біодизель.