Искусственные продукты питания / ИПП / искусственная пища

Искусственные продукты питания/ ИПП/ искусственная пища – пищевые про­дук­ты, полностью или частично произведенные из искусственно созданных ингредиентов.

Эти ингредиенты получают в основном из по­боч­ных про­дук­тов пе­ре­ра­бот­ки пищевых ма­те­риа­лов. В ка­че­ст­ве сы­рья для про­изводства ИПП ча­ще все­го ис­поль­зу­ют продукты из растительного белка (кон­цен­тра­ты и изо­ля­ты), а так­же кон­цен­тра­ты белков мо­лоч­ной сы­во­рот­ки.

Исследования и экспериментальные поиски кулинаров, алхимиков, медиков и биологов по созданию ИПП велись на протяжении всей истории кулинарии.

Основными мотивами таких поисков были, во-первых, стремление создать доступные заменители дорогих продуктов и, во-вторых, желание использовать отходы пищевого производства, превратив несъедобное в съедобное.

Примерами успешных находок на этом пути были соус гарум, желатин, маргарин, бульонные кубики, глутамат натрия.

Рост городского населения в XIX и начале ХХ веков, периодическое обострение проблемы голода в связи с войнами и кризисами актуализировали необходимость гарантированного производства доступных продуктов питания. Вместе с тем, развитие науки и технологий, особенно, химии, биологии и медицины, создавали возможности успешного решения этой задачи.

Целенаправленные научные исследования по созданию ИПП после Второй мировой войны в разных странах велись примерно по трем основным направлениям:

1) разработка экономически доступных методов получения изолированных белков и отдельных аминокислот и их смесей из растительного, животного и микробного сырья; 2) создание методов структурирования из белков и их комплексов с полисахаридами ИПП, имитирующих структуру и вид традиционных пищевых продуктов; 3) исследование натуральных пищевых запахов и вкусов и искусственное воссоздание их композиций.

В других странах поиски по этим направлениям велись крупными корпорациями-производителями продуктов питания. В США эту работу также вели финансируемые бюджетом научные центры военного и космического направления.

В СССР исследования по проблеме ИПП активно проводились в 60—70-х годах ХХ века под руководством академика А. Н. Несмеянова в Институте элементоорганических соединений (ИНЭОС) АН СССР.

Созданные к настоящему времени искусственные продукты питания можно разделить на три основные группы: (1) синтетические продукты питания, (2) аналоговые или имитированные продукты, (3) ком­би­ни­ро­ван­ные про­дук­ты.

В 1966 году американский писатель-фантаст Гарри Гаррисон (Harry Harrison) написал книгу о перенаселении и дефиците пищи «Подвиньтесь! Подвиньтесь!» (англ. Make Room! Make Room!). Позднее в 1973 году Ричардом Флейшером по этой книге был снят нашумевший фильм «Зелёный Сойлент» (англ. Soylent Green). По сюжету большая часть населения выживает за счет продуктов, производимых корпорацией «Сойлент». Самым питательным и качественным признан «Зеленый Сойлент», якобы изготавливаемый из океанского планктона, но на деле оказавшийся продуктом переработки человеческих тел.

Рекламные плакаты фильма «Зеленый сойлент».

Антиутопия отражала вполне реальное направление научных поисков способов переработки биологического сырья и отходов в продукты питания. Это было связано и с земными проблемами и со стремлением человечества в космос, где именно биосинтез должен был обеспечить людей пищей.

Исследования и практика создания искусственной пищи развивалась по нескольким направлениям. Первым и самым результативным, было направление микробиологического синтеза.

В начале 1960-х годов ряд европейских компаний обратили внимание на возможность выращивания микробов на таком субстрате, как углеводороды нефти, для получения белка одноклеточных организмов - БОО (англ. Single Cell Protein - SCP), содержащего все необходимые человеку аминокислоты.

Были найдены способы переработки спиртов, парафинов и даже сырой нефти в дешевый пищевой белок при помощи грибков, бактерий, одноклеточных водорослей и других микроорганизмов. Ощутимым технологическим достижением было получение продукта, состоящего из высушенной микробной биомассы, выросшей на метаноле. Процесс шел в непрерывном режиме в ферментере с рабочим объемом 1,5 млн. литров.

В Советском Союзе, имевшем колоссальные запасы нефти и значительные объемы не перерабатываемых отходов, также велась большая исследовательская работа в этом направлении.

Задача промышленных микробиологов состояла в создании мутантных форм микроорганизмов, резко превосходящих своих природных собратьев, т.е.

получение сверхпродуцентов полноценного белка.

Ученым удалось получить микроорганизмы, которые синтезируют белки вплоть до концентрации 100 г/л (для сравнения: организмы дикого типа накапливают белки в количествах, исчисляемых миллиграммами).

В качестве продуцентов микробного белка исследователи выбрали два вида всепожирающих микроорганизмов, способных питаться даже парафинами нефти: мицелиальный гриб Endomycopsis fibuligera и дрожжеподобный грибок Candida tropicalis.

В качестве субстрата для роста сверхпродуцентов белка использовались проблемные биологические отходы пищевых производств – куриный помет, пивная дробина и т.п..

Все проведенные испытания показали, что получаемый продукт не токсичен, а значит, из смеси парафинов нефти, куриного помета и растительного углеводного сырья можно получать полноценный микробный белок. Таким образом, одновременно был найден путь эффективной утилизации отходов, что и сейчас составляет одну из основных проблем развития промышленного птицеводства.

Белки, выделенные из выросших на субстрате грибков и поставлявшиеся на пищекомбинаты под названием «биомасса», были очищены и дезодорированы, т.е. не имели вкуса, запаха, цвета, по форме представляли собой порошок или пасту.

В конце существования СССР (в 1989 году) годовое производство такой искусственной белковой биомассы превысило 1 млн. тонн.

Следует заметить, что переработка всего 2% ежегодной мировой добычи нефти способом микробиологического синтеза позволяет произвести до 25 млн. тонн белковой массы — количество, достаточное для питания 2 млрд. человек в течение года.

Другим направлением развития производства синтетических продуктов является тканевый инжиниринг, биотехнология, позволяющая вырастить съедобную искусственную органическую ткань. Такой продукт получил название искусственное мясо, «мясо из пробирки» или культивируемое мясо (англ. cultured meat). Речь идет о продукте никогда не являвшемся частью полноценного животного, а выращенном в лабораторных условиях в виде культуры клеток.

О задаче создания искусственного мяса, еще в 1930-х годах высказался даже Премьер-министр Великобритании Уинстон Черчилль (Winston Churchill): «Мы избежим нелепости выращивания целой курицы, чтобы съесть грудку или крыло, выращивая эти части отдельно в подходящей среде».

Принципиально синтез искусственного мяса выглядит так: матрица коллагена в биореакторе засевается мышечными клетками, которые затем заливаются питательным раствором, обеспечивающим рост ткани.

Но ощутимые результаты в этом направлении были получены только на рубеже ХХ и XXI столетия. Исследовательский консорциум, возглавляемый американской корпорацией NSP (Nature’s Sunshine Products,Inc.) в 2002 году из клеток золотой рыбки вырастил синтетическую съедобную субстанцию, похожую на рыбное филе.

В 2001 году дерматолог Виет Вестерхоф (Wiete Westerhof) из Амстердамского университета, врач Виллем ван Эйлен (Willem van Eelen) и бизнесмен Виллем ван Коотен (Willem van Kooten) запатентовали процесс производства «мяса в пробирке».

Патенты на производство искусственного мяса также получили несколько авторов в разных странах. Среди них американец Джон Вейн (Jon F. Vein,US Patent 6,835,390 B1) и академик РАСХН Иосиф Рогов (в 2006 г.).

В 2003 году Орон Кэттс (Oron Catts) и Ионат Цурр (Ionat Zurr) из медицинской школы Гарварда продемонстрировали общественности во французском городе Нанте «стейк» шириной несколько сантиметров, выращенный из стволовых клеток лягушки, который был приготовлен и съеден на глазах публики.

Организация «Люди за этическое отношение к животным» (РЕТА) в 2009 году учредила премию в 1 млн. долларов тому, кто создаст искусственное куриное мясо.

Сооснователь корпорации Google Сергей Брин выделил грант в 250 000 евро группе профессора Марка Поста (Mark Post) из университета Маастрихта (Нидерланды) на создание съедобного синтетического мяса.

Гамбургер из искусственного мяса перед приготовлением.

Через два года работы, 5 августа 2013 повар Ричард Макгоун в Лондоне перед телекамерами приготовил гамбургер, содержавший 140 граммов культивированного мяса выращенного группой профессора Поста. Правда, эксперты (диетолог Ханни Рутцер и кулинарный футуролог Джош Шонвальд) посчитали, что «мясо» слишком сухое и обезжиренное.

Культивированное мясо «Мемфис митс» в чашке Петри.

После этого, еще как минимум две компании - Memphis Meats в США и SuperMeat в Израиле начали выращивать искусственное мясо.

На практике синтетическое мясо остается очень дорогим продуктом, пока не способным конкурировать по стоимости с натуральным. Но очевидно, что это - вопрос совершенствования технологий и увеличения масштабов производства.

Другой вопрос – вкусовые свойства продуктов из искусственного мяса, но современные вкусовые и ароматические добавки, вероятно, помогут решить эту проблему.

Еще один тренд в развитии технологий производства искусственной пищи – создание питательных смесей для человека, наподобие детского питания. Многие из этих продуктов преследуют решение конкретных задач - снижения веса или наоборот ускоренного роста мышечной массы, восстановления в постоперационный период.

Но многие исследователи продолжали предпринимать попытки создать комплексную, компактную, эффективную и дешевую пищевую смесь, способную полностью удовлетворить потребности человеческого организма в пище. По замыслу технологов – это должен быть растворимый в воде порошок, содержащий все вещества необходимые для жизнедеятельности человека и собранные в оптимальной пропорции.

Такой продукт был разработан в 2013 году американским программистом и предпринимателем Робом Райнхартом (Rob Rhinehart).

В качестве названия для этого продукта было использовано уже известное слово сойлент – состоящее из корней двух английских слов soybean — соевые бобы и lentil — чечевица.

Роб Райнхарт и его сойлент.

В январе 2013 года Роб Рейнхарт приобрел 35 ингредиентов, которые, как он узнал из учебников по биохимии питания, необходимы организму для выживания. Ингредиенты, которые он приобрел, включали: глюконат калия, карбонат кальция, мононатрийфосфат, различные углеводы, оливковое масло, жирные кислоты и т.п. Рейнхарт смешал все ингредиенты в блендере и добавил в них воды, после чего выпил получившийся коктейль.

В течение 30 дней он ничего не ел кроме сойлента. В течение еще двух месяцев он питался преимущественно сойлентом, выявляя и исправляя дальнейшие проблемы, и продолжал совершенствовать формулу продукта. Рейнхарт писал об эксперименте в своем блоге, и это привлекло внимание сайта Хакер Ньюз (Hacker News), что в итоге привело проект на краудфайндинговую платформу Тилт (Tilt). На Tilt Сойлент собрал 1,5 млн. долларов в предзаказах, что способствовало развитию проекта «Сойлент» из концепции в коммерческий продукт.

В апреле 2014 года Сойлент поступил в продажу в торговую сеть «Севен Илевен» (7-Elevens). К апрелю 2018 года Сойлент продавался более чем 8 000 магазинах сети по всем США. Сейчас его планируют продавать и через грандиозную торговую сеть Уолмарт (Walmart).

Самой распространенной, широко применяемой и разнообразной группой искусственных пищевых продуктов являются аналоговые или имитированные продукты. Эти продукты, создаются так, чтобы внешне они напоминали привычные натуральные продукты, при этом они состоят из субстратов, искусственно изготовленных или выделенных из натуральных органических продуктов.

Чаще всего в качестве субстрата для имитированных продуктов используются сейтан (текстурированная клейковина), соевый белок, сурими, морковная, свекольная и лимонная клетчатка, выделенные молочные белки (казеин, сывороточные белки), сухие растительные жиры.

Кроме основного компонента в со­став имитированных продуктов вклю­ча­ют так­же пищевые добавки: за­гус­ти­те­ли, ге­ле­об­ра­зо­ва­те­ли, аро­ма­ти­за­то­ры, кра­си­те­ли и другие ком­по­нен­ты, по­зво­ляю­щие при­дать про­дук­ту тре­буе­мые тех­но­ло­гические и по­тре­би­тель­ские свой­ст­ва. Для по­вы­ше­ния пи­ще­вой цен­но­сти до­бав­ля­ют ви­та­ми­ны, ан­ти­ок­си­дан­ты, пре- и про­био­ти­ки, пи­ще­вые во­лок­на и другие ин­гре­ди­ен­ты.

Следует обратить внимание, что аналоговые и имитированные продукты не совсем одно и то же.

Например, аналоговые сыры – американская «моцарелла», американский «пармезан» изготавливаются из пищевого казеина, т.е. из высушенного молочного белка, который в принципе является основой любого сыра. А имитированный сыр тофу – сделан вообще не из молочного продукта, а из сои без использования молочных белков.

Мы полагаем, что первым имитированным продуктом, получившим широкое распространение уже в 70-х годах XIX века, можно назвать относительно дешевый заменитель сливочного масла - маргарин.

Сегодня существует множество имитированных продуктов из различных видов сырья.

Прежде всего, стоит назвать заменители коровьего молока из растительного сырья - соевое, овсяное, миндальное, рисовое «молоко».

Эти продукты готовятся из измельченного зерна, бобов или ядер орехов путем приготовления из них взвесей на водной основе с последующим отстаиванием и процеживанием.

По цвету и консистенции они напоминает коровье молоко с некоторой спецификой во вкусе.

Первоначально эти напитки были дешевыми заменителями коровьего молока, но позднее, стали широко применяться для употребления людьми с индивидуальной непереносимостью молочного сахара – лактозы.

А в ХХ веке в связи с распространением движения веганов, вообще не употребляющих продуктов животного происхождения, стали удобной альтернативой реальному молоку животных.

Имитированное молоко подвергается переработке молочнокислыми бактериями в аналоговые «кисломолочные» продукты, которые называют альтернативными йогуртами.

Альтернативный йогурт из миндального молока.

Особое место среди имитированного молока занимает соевое молоко.

Особенностью соевого молока является то, что оно не только является продуктом, готовым к употреблению, но и выступает в качестве пищевого сырья второго уровня. Из него изготавливаются другие имитированные продукты - соевый йогурт – йофу, соевый творог, соевый сыр – тофу и соевая «спаржа» - фучжу.

Соевый йогурт – йофу.

Соевый «сыр» – тофу.

Фучжу – плёнки, снятые с соевого молока. В России этот продукт иногда некорректно называют соевой спаржей, видимо, за некоторое внешнее сходство с белой спаржей.

Широкая гамма имитированных продуктов изготавливается из сейтана.

Чаще всего это имитированные «мясные» продукты, используемые в вегетарианской, веганской и постной кухне.

Фарш из сейтана зашприцованный в колбасную оболочку.

Жареный шницель из сейтана.

Имитированное утиное мясо из сейтана.

Также имитированные «мясные» продукты изготавливаются из текстурированного соевого белка. Его получают методом экструзии (продавливания через формующие устройства) и последующего мокрого прядения для превращения его в волокна, которые затем собирают в жгуты, пропитывают склеивающей массой (гелеобразователями), прессуют и режут на куски. Куски формуют таким образом, чтобы они напоминали реальные мясные блюда. Перед приготовлением блюд, соевые аналоги замачивают на несколько часов в воде.

Соевый «шницель».

Соевый «бефстроганов».

Иногда имитированными называют продукты, изготовленные из мяса механической обвалки (ММО). На наш взгляд, это некорректно и вносит терминологическую путаницу. Все же продукты из ММО имеют естественное происхождение.

Набирает популярность имитированная икра. Ее используют не только как самостоятельный продукт, но и для создания изысканных по виду, сложных блюд, в основном, для украшения, в салатах, в суши, роллах и т.п.

Изначально в 1960-х годах ее изготавливали в СССР из белка куриных яиц.

Такой продукт имел форму шариков и обладал плотной структурой, легко окрашивался разными цветами. Имитировали, естественно, дорогие виды икры – черную зернистую икру осетровых пород и красную икру лососевых.

Позже имитированную икру стали делать из смеси желатина с молоком, растительными белками и т.п.. Но такая икра имела короткий срок хранения, поэтому не стала популярной на рынке. Вскоре появились альтернативные имитации икры на основе гелеобразователей с экстрактами морских водорослей.

Недостатком имитированной икры можно считать отсутствие жидкости - рассыпчатость и слишком идеальную форму икринок.

Такая икра выглядела довольно натурально и хранилась гораздо дольше, поэтому завоевала рынок достаточно быстро. Кроме того, альгиновая кислота, содержащаяся в водорослях и, соответственно, в имитированной икре, полезна, поскольку нормализует работу желудочно-кишечного тракта, стабилизирует кровяное давление и улучшает обмен веществ.

Выпускаемая сегодня имитированная икра бывает трех основных видов — (1) из морских водорослей, (2) из рыбного бульона с загустителем (обычно агар) и (3) из икры менее ценных пород рыбы — мойвы, трески и палтуса. Этот третий вид икры окрашивается пищевыми красителями, чтобы придать сходство с осетровой икрой.

Довольно популярный в России имитированный продукт – крабовые палочки и крабовое мясо из сурими. Сурими – композиция искусственных и натуральных компонентов. Измельченное мясо белых рыб (минтай, хек, путассу) с добавками сорбита, соли и полифосфатов отваривается на пару. Полученная масса смешивается с крахмалом, ароматизаторами, красителями и формуется в палочки, напоминающие извлеченное из панциря мясо краба.

В основной массе крабовых палочек к сурими еще добавляется соевый или яичный белок. Но есть продукты, в которых присутствует небольшая доля натурального мяса краба.

Крабовые палочки “Снежный краб».

«Клешни краба» из сурими.

Крабовые палочки используются как недорогой заменитель крабового мяса в салатах или роллах.

Сухие сливки – высушенные растительные жиры, мгновенно растворяющиеся в горячей воде, имитирующие сливки из коровьего молока.

Если цельное молоко, в принципе, может сушиться, то сливки, т.е. концентрированные молочные жиры, не сушатся, поскольку при высокой температуре происходит плавление масла и карамелизация лактозы. Структура и свойства продукта меняются. Поэтому для создания сухих сливок, используются растительные жиры.

Можно сказать, что порошок, называемый сухие сливки или кример (англ. creamer) является образцовым аналоговым или имитированным продуктом.

Искусственные яйца – имитированный продукт, о котором существуют довольно противоречивые данные. Согласно данным нескольких СМИ (гонконгская газета Ming Pao и янгонская «Нью лайт оф Мьянма») искусственные яйца существуют на рынке КНР и даже привлекли внимание контрольных органов. Сотрудники Главного государственного управления торгово-промышленной администрации КНР, проверявшие один из оптовых складов, обнаружили необычные яйца.

Проверяющие сообщили, что сырой желток и белок этих яиц имеют повышенную упругость, их можно было по отдельности взять рукой, и они не расплывались. Яйца имели необычный привкус.

Имитированное яйцо.

Между тем, Джордж Т. Ооммен, директор Центра перспективных исследований в области птицеводства, уверяет, что ему не известны методы изготовления искусственных яиц, неотличимых от настоящих.

Но другие источники довольно подробно описывают технологию изготовления искусственных яиц.

В теплой воде разводят карбонат калия, смешивают с желатином, бензойной кислотой и квасцами. В результате соединения этих веществ получается «белок». Чтобы получить «желток», к тем же ингредиентам добавляют лимонную кислоту и желтый пищевой краситель. После этого полученный «желток» выливают в форму и опускают ее в раствор карбоната калия. При этом слегка встряхивают ее, чтобы «желток» стал круглым. В этом растворе его держат около часа, споласкивают, подсушивают. После высыхания, «желток» опускают в форму для «белка» и снова производят такое же действие с раствором карбоната калия. Полученное «яйцо» помещают в смесь парафина, гипса и карбоната кальция, в результате чего происходит образование скорлупы, правда форма этих «яиц» несколько отличается от куриных.

Смысл изготовления искусственных яиц в том, что их себестоимость в 4 раза ниже, чем у настоящих.

Кроме таких синтетических яиц, изобретательными китайскими производителями выпускаются яичные имитации из недорогих компонентов растительного происхождения.

«Колбаса» из имитированного «вареного яйца».

Российским потребителям нередко приходится сталкиваться с имитациями дорогих продуктов, которые правильнее было бы назвать подделками. Таков, например, искусственный мед. Имитацию меда производят из свекловичного или тростникового сахара, кукурузы, сока арбузов, дыни и других сахаристых веществ. Искусственный мед не имеет ферментов и не обладает ароматом, свойственным натуральному. При добавлении к искусственному меду хотя бы небольшого количества натурального пчелиного меда он будет иметь слабо выраженный аромат, и содержать небольшое количество ферментов.

Близкая к имитированным продуктам категория – пища, создаваемая молекулярной кухней. В ней используются натуральные продукты, механически обработанные таким образом, что из них при помощи пищевых добавок (стабилизаторов, гелеобразователей, пенообразователей, красителей, ароматизаторов) можно создавать продукты необычной формы, текстуры и, главное, вкуса. При этом наряду с основами натурального происхождения, могут использоваться и искусственные съедобные материалы.

Третий вид искусственных пищевых продуктов - комбинированные продукты, которые наряду с компонентами естественного происхождения, также содержат ис­кус­ст­вен­но по­лу­чен­ные ин­гре­ди­ен­ты.

Наи­бо­лее рас­про­стра­ненные продукты этой категории - руб­ле­ные мяс­ные из­де­лия (колбасы, ветчина, тушенка) ко­то­рые со­дер­жат со­евые и молочные бел­ко­вые кон­цен­тра­ты или их сме­си с изо­ля­тами белков. К этой же категории относятся молочные и кисломолочные продукты, с добавлением растительных белков, жиров. И, конечно, комбинированные жиры: смеси жиров растительного и животного происхождения – маргарин, саломас и т.п.