Три блискучі інновації в синтетичній їжі

Останніми роками рух чистої етикетки робить прогрес у харчовій промисловості. Традиційні методи виробництва продуктів харчування, що спираються на важку переробку та штучні інгредієнти, втрачають популярність серед нинішніх споживачів, тоді як швидкозростаючі харчові стартапи, які похвалились продуктами категорії "для вас", продовжують завойовувати частку ринку. Хоча багато ароматизаторів, що використовуються у харчовій промисловості, все ще виробляються із застосуванням синтетичної хімії та нафтохімічних сировинних продуктів, попит споживачів до природних ароматизаторів також зростає. У той же час більшість харчових продуктів не є повністю «синтетичними»; основне джерело всієї їжі, яку ми їмо сьогодні, все ще є з рослин і тварин, навіть якщо на цьому шляху є деякі хімічні та біологічні модифікації. Тут ми окреслимо кілька блискучих нововведень у синтетичній їжі:

NASA та проект синтезу продуктів харчування

У період з 1960-х до 1970-х років Науково-дослідний центр НАСА Еймс приступив до проекту з виробництва їжі без використання традиційно споживаних живих організмів, таких як врожаї чи худоба. Основною передумовою проекту було те, що астронавти продовжуватимуть досліджувати космос під час довших і довших місій. Простір і вага, доступні для зберігання продуктів харчування на борту космічних кораблів, будуть обмежені, а для харчування людського екіпажу знадобляться інші процеси. Хоча вирощування їжі вважалося життєздатним варіантом, швидкість і площа вирощування їжі обмежували б кількість їжі, доступної в будь-який момент часу. Натомість програма досліджувала прості хімічні методи, які могли регенерувати їжу за допомогою відходів та ракетного палива.

Було опубліковано кілька публікацій про процеси, розроблені для отримання їстівних вуглеводів з води, вуглекислого газу та електрики. Ці процеси базувались на електрохімічному розщепленні води на водень та кисневий газ. Газ водню реагував би з діоксидом вуглецю, уловлюваним при видиху аерокосмічної екіпажу, з утворенням метану. Потім метан перетворюється у формальдегід шляхом обережного часткового окислення киснем і веде до серії каталізованих реакцій, які утворюють формальний цукор або гліцерин із формальдегіду. Формозний цукор подібний до типових цукрів, які ми їмо, таких як глюкоза, сахароза або фруктоза, тому люди можуть легко їх засвоювати для отримання енергії. Гліцерин є загальним проміжним продуктом, що утворюється в організмі людини на шляху до метаболізму цукрів, а також є їстівним продуктом. Ці чисті вуглеводні продукти можуть додатково взаємодіяти, утворюючи довгі полімери, подібні крохмалю, або використовувати безпосередньо як підсолоджувачі.

Загальна система виробництва їжі буде обмежена лише кількістю електроенергії, доступної для проведення реакції електролізу з утворенням водню, і може забезпечити основну кількість вуглеводних калорій, необхідних людям. Ліпіди та білки також необхідні для збалансованого харчування, але хімічні процеси, необхідні для отримання цих харчових сполук, складні та трудомісткі. Щоб обійти ці проблеми, дослідники запропонували використовувати бактерію, Hydrogenomonas eutropha, яка живиться газоподібним воднем, вуглекислим газом та мінералами, і перетворює їх на багату білком добавку, яка також містить ліпіди, вітаміни та інші необхідні поживні речовини. Тіло людини. Хоча в цьому процесі тут буде використаний живий організм, бактерії можуть виробляти біомасу швидко і без великого обслуговування. Таким чином, цілий раціон можна було б виготовити, використовуючи лише прості хімічні та біологічні технології, які можна було б розмістити в космічному кораблі. Однак ця технологія ніколи не була впроваджена в практичній формі для космічних місій.

Синтез їжі з використанням електрики

Нещодавно у спільному проекті між Центром технічних досліджень VTT Фінляндії та Технологічним університетом Лаппеенранти дослідники розробили метод виробництва високобілкового харчового продукту з води, вуглекислого газу, бактерій та електрики. Як і бактеріальний процес, згаданий раніше, використовувані тут бактерії є особливим типом, який може перетравлювати газ водень, що утворюється в результаті електролізу води та вуглекислого газу, що уловлюється при спалюванні викопного палива, і перетворювати їх у їстівну біомасу.

Команда вчених щойно зробила їжу з електрики - і це може бути рішенням для голоду у світі https://t.co/RhowrhVLuv #Finland

- Бухгалтерський облік Землі (@EarthAccounting) 5 серпня 2017 р

Проект "Їжа від електроенергії" може зменшити викиди парникових газів як енергоефективний альтернативний спосіб створення продуктів харчування. На відміну від традиційного сільського господарства, яке покладається на перетворення енергії сонячного світла на цукор за допомогою фотосинтезу, електроенергія, уловлювана безпосередньо від сонячних панелей, може використовуватися для живлення процесу. Розраховано, що цей метод у десять разів ефективніший, ніж виробництво сільськогосподарських культур на основі рослинництва. Інша перевага полягає в тому, що процес можна легко масштабувати і не вимагає великих земельних ділянок; багатоповерховий склад міг би виробляти таку ж продукцію, що і поле посівів. Крім того, хімічні пестициди та добрива, які зазвичай стікають та завдають шкоди місцевому навколишньому середовищу, не будуть потрібні для виробництва продуктів харчування на основі бактерій. Інші способи застосування цієї технології включають домашні пристрої, які вироблятимуть їжу на попит для регіонів, які борються з достатнім запасом їжі, і можуть зменшити вплив глобального недоїдання.

Синтетичне м'ясо

Інші роботи, очолювані НАСА, включають дослідження технологій синтетичного м'яса. З тих пір ця робота була розподілена на різні академічні дослідницькі проекти та стартап-технології. Синтетичне, або культивоване, м’ясо спирається на ту саму біотехнологію, розроблену для створення тканин, що заміщають, та органів, що використовуються в медичній галузі. Стовбурові клітини бажаної тварини (корови, свині, риби тощо) вирощують у багатому на поживні речовини бульйоні в стерильних умовах. Стовбуровим клітинам рекомендується диференціюватись у м’язову тканину за допомогою спеціалізованого середовища, що містить фактори, що сигналізують про зміну клітин. Дозрілі м’язові тканини «вправляються» шляхом розтягування для сприяння росту м’язів і збираються після досягнення бажаного розміру. Потім м’ясоподібний матеріал формують і ароматизують, отримуючи м’ясний продукт, схожий на м’ясо тварини

Масштабне вирощування м’яса в основному нестійке. Думаєте, синтетичне м’ясо - це відповідь? http://t.co/xxRLAxC9qE pic.twitter.com/yIYy9xzHyH

- Сучасний фермер (@ModFarm) 30 вересня 2014 р

Синтетика та не тільки

Термін "синтетичний", як правило, має негативний відтінок у нашому сучасному світі. Поки ринок стабільно рухається до продуктів, що отримуються природним шляхом, зростаючі екологічні проблеми та глобальні соціально-економічні проблеми можуть зажадати від харчової промисловості покладатися на харчові продукти, отримані синтетичним шляхом. По мірі просування в майбутнє поєднання як синтетичної, так і натуральної їжі і надалі залишатиметься основою нашого раціону.

________________________________
Потрібна консультація харчового вченого чи хіміка-смакодавця? Зв’яжіться з позаштатним вченим з питань харчування.

Kolabtree допомагає компаніям у всьому світі наймати експертів на вимогу. Наші фрілансери допомагали компаніям публікувати наукові статті, розробляти продукти, аналізувати дані тощо. Потрібна лише хвилина, щоб повідомити нам, що вам потрібно зробити, і отримати котирування від експертів безкоштовно.