Чтение онлайн

По-видимому, найдётся читатель, который спросит: «Не лучше ли всё же вообще отказаться от подобных исследований для того, чтобы их не смогли использовать во вред человечеству?» Но тогда запрет распространялся бы и на разработку новых вакцин для профилактических прививок, новых антибиотиков; человек был бы отдан на произвол возбудителей болезней! Точно так же безрассудно было бы отказаться от бурно развивающейся биотехнологии. Она предоставляет небывалые возможности для защиты нашего здоровья, она указывает реальные выходы из экологических проблем, может содействовать ликвидации голода на Земле и помочь решить сырьевые и энергетические затруднения общества. Вопрос по-прежнему в том, на кого работают биотехнологи и кто пользуется результатами их исследований.

Сегодня на нашей Земле полмиллиарда человек не имеют в достатке пищи. В первую очередь ощущается нехватка продуктов — поставщиков белков, таких, как мясо, рыба, яйца, молоко и бобовые (фасоль, горох, соя). Проблема усугубляется тем, что население Земли возрастает примерно на 70 млн человек ежегодно; для того чтобы покрыть только дополнительную потребность в 2 млн т белка, обусловленную приростом населения, следовало бы выращивать богатую белком сою на площади 40 млн га. Как раз в регионах, где налицо нехватка белковых пищевых продуктов, отмечаются и наиболее высокие темпы прироста населения при слабом развитии сельского хозяйства и промышленности. Для того чтобы производить достаточные количества растительного белка, из которого сельскохозяйственные животные создают полноценный животный белок, сельскому хозяйству требуются большие количества азотных удобрений, выпускаемых промышленностью. Для получения 1 кг животного белка требуется 5—10 кг растительного белка. Таким образом, уже на этом этапе как бы «пропадает» («теряется») часть белка и это дополнительно к тем колоссальным потерям продуктов, которые имеют своими причинами «работу» вредителей сельского хозяйства, неаккуратность при уборке, транспортировке и хранении.

Микроорганизмы могли бы эффективно помочь решению продовольственных проблем человечества. Они ведь не только продуцируют лечебные средства, вино и сыр — они ещё и съедобны! В них содержатся полноценные белки, жиры, сахара и витамины.

Уже в 1521 г., после завоевания Мексики, испанец Бернал Диаз дель Кастильо сообщал, что ацтеки употребляли в пищу диковинные маленькие «пирожки», похожие на сыр. Сегодня нам известно, что эти «пирожки» были приготовлены из одноклеточных водорослей, живущих в мексиканских озерах. Удалённые на тысячи километров от Мексики, проживающие в Африке на берегах озера Чад туземцы племени канембу с незапамятных времен тоже потребляли в пищу одноклеточную синезелёную водоросль рода Spirulina. Эта водоросль в огромных количествах растет в оз. Чад, её вылавливают, высушивают и едят как овощи. В самом деле, водоросли — хорошие продуценты белка. Они удваивают свою массу всего лишь за шесть часов. Злакам для этого требуются две, цыплятам — четыре, поросятам — шесть недель, а телятам — два месяца. Поэтому во многих странах наука прилагает немалые усилия, чтобы создать «водорослевые фермы». Для этого требуются довольно обширные водные плоскости, то есть бассейны с большой площадью водной поверхности, в которых водоросли могут в достаточной степени облучаться солнечным светом, с помощью которого они образуют из углекислого газа, воды и питательных минеральных веществ сначала сахар, а потом белок. Потребление света и воздуха не требует никаких финансовых затрат; для побуждения водорослей к обильному росту необходимы лишь дешёвые минеральные добавки. На равновеликих площадях водоросль Spirulina образует в 10 раз больше белковой массы, чем пшеница, и к тому же с более высоким содержанием белка. При сборе урожая водоросли попросту «отцеживают» с помощью сетки, затем их сушат на воздухе и добавляют к ним вещества, улучшающие вкус; после этого продукт готов к потреблению и поступает в продажу. Почему же в районах, где население голодает, до сих пор не созданы подобные крупномасштабные фермы? Да только потому, что там отсутствует даже такая простейшая технология; к тому же во многих регионах крайне скудны запасы воды, которая очень дорога.

Виды водорослей, имеющие важное значение для биотехнологии: хлорелла — зелёная водоросль, которую для пищевых целей культивируют на специальных фермах. Синезелёную водоросль спирулину, также съедобную, нередко относят к бактериям (цианобактерии). Синезелёная водоросль анабена связывает азот воздуха и поставляет его водному папоротнику Azolla, растущему на восточно-азиатских рисовых полях (благодаря чему экономятся искусственные азотные удобрения).

Ещё быстрее, чем водоросли, растут бактерии, дрожжи и другие низшие грибы. Бактерии удваивают свою массу за время от 20 мин до двух часов, причём бактериальная масса может на 70 % состоять из белка.

Уже говорилось о том, что водоросли синтезируют белок в 100 000 раз быстрее, чем корова. При этом корова отдаёт нам в форме мяса примерно десятую часть питательных веществ, потребляемых ею в виде растительного корма; 0,9 корма коровы для питания людей пропадает! У бактерий, дрожжей и грибов почти вся масса питательных веществ преобразуется в белки, сахара и жиры, пригодные для использования человеком и животными.

Современная история микробиологического производства белка началась во время первой мировой войны в Германии, где с этой целью использовались дрожжи. Из-за нехватки продуктов питания пекарские дрожжи выращивали в промышленных масштабах и «начиняли» ими преимущественно колбасу и супы. Дрожжи имели то большое преимущество, что они питаются дешёвыми, обычно не используемыми сахаросодержащими растворами, преобразуя при этом сахар в высокоценный белок. Во время второй мировой войны с помощью дрожжевых «хлопьев» удалось спасти от голодной смерти тысячи людей. Но трудные времена прошли, а эта вынужденная мера была предана забвению.

Лишь в шестидесятых годах снова начали сооружать установки по производству белка с помощью микробов. Человечество нуждалось во всё больших количествах белка. Со временем было обнаружено, что микроорганизмы способны питаться не только сахаросодержащими питательными растворами, но и усваивать компоненты нефти — алканы [17] . Несъедобные для человека и животных твёрдые алканы — парафины — только микробы в состоянии утилизировать и преобразовать в ценный белок. В Советском Союзе осуществляется программа по изысканию наилучших «пожирателей» алканов. Уже в 1963 г. начали работать первые опытные установки. На предварительно очищенных пробах нефти росли штаммы дрожжей рода Candida, которые питались алканами и при этом очень быстро размножались и образовывали белок. Из 1 т нефти получалось около 1 т дрожжей, содержащих 600 кг белка. Мало того! Из уже не содержащей алканов остаточной нефти получалось гораздо более высококачественное дизельное топливо!

В самом начале производства дрожжей из алканов многие врачи и ветеринары выражали опасения, не окажется ли получаемый из алканов белок токсичным для высших млекопитающих. Однако многолетние в высшей степени добросовестные эксперименты показали, что дрожжевой белок безвреден. Кстати, благодаря многолетним исследованиям он теперь относится к наиболее изученным пищевым и кормовым средствам [18] .

Дрожжевой белок превосходит все кормовые растения по содержанию в нём питательных веществ. Опыты показали, что 1 т дрожжей способна заменить 7—8 т кормовых злаков. Первое большое предприятие по производству дрожжей на основе алканов начало функционировать в Советском Союзе в 1973 г. с производительностью 70 000 т в год. Сегодня в СССР действует восемь гигантских заводов по производству «алкановых» дрожжей. Такие же предприятия, где ценный белок производится из алканов нефти, функционируют в ГДР в г. Шведте (конечный пункт нефтепровода «Дружба»), а также в Румынии. В Китайской Народной Республике (нефтяные месторождения этой страны характеризуются высоким содержанием алканов) в настоящее время также сооружаются подобные «фабрики белка». Даже арабские страны — экспортеры нефти сейчас проявляют большую заинтересованность в этой биотехнологии, поскольку производить кормовой белок из собственной нефти при её колоссальных запасах экономически выгодно; ведь тогда не надо окультуривать земельные массивы в пустынях, которые занимают основную территорию этих стран. При налаженном биотехнологическом производстве отпала бы и потребность в дорогом импорте зерна, бобов, сои или рыбной муки.

Завод по производству высококачественного кормового белка из компонентов нефти (алканов) в г. Шведте (ГДР). В двух гигантских биореакторах при участии дрожжей рода Candida ежегодно производится 50 000 т белкового концентрата фермозина. Попавшая в центр фотографии заводская труба относится к сушильной установке, поскольку продукция завода — кормовой белок — поставляется в сельское хозяйство в сухом гранулированном виде в форме небольших цилиндриков.

Бактерии вида Methylophilus methylofrophus образуют из метанола, который получают дешёвым способом из угля или нефти, белковый корм (прутин).

В середине семидесятых годов в результате внезапного довольно сильного повышения цен на нефть страны, не имеющие собственной нефтедобычи, были вынуждены изыскивать другой, более дешёвый источник питательных веществ для белокпродуцирующих микробов. В качестве такового был предложен метиловый спирт (метанол). Его можно получать в очень чистом виде из каменного угля или нефти. В Англии на одной из установок для получения микробного белка из метанола «работает» Bacterium Methylophilus methylotrophus (при дословном переводе на русский язык это латинское наименование бактерии звучит так: «Бактерия, любящая метан и поедающая метан»); ежегодная «производительность» этой бактерии 50 000 т белкового корма прутин, используемого в основном при выращивании цыплят-бройлеров и откорме телят. Биореактор имеет 60 м в высоту, его вместимость 150 000 л абсолютно стерильного питательного раствора, в котором бактерии живут при 35 °С, потребляя исключительно метанол, аммиак и кислород воздуха. Бактерии непрерывно удаляются из биореактора; затем они обрабатываются горячим водяным паром (жизнедеятельность бактерий прекращается) и полученная в виде довольно крупных комков биомасса высушивается. В итоге получают зернистый продукт, имеющий цвет жжённого сахара; фирменное название этого продукта прутин.

Начиная с 1985 г. микробный белок используется также в пищевой промышленности для изготовления различных блюд и полуфабрикатов. В Англии специализированные магазины продают слоёные паштеты с начинкой, похожей по виду и вкусу на говяжью. В этом блюде даже можно ощутить «мясные волокна»! Новый биопродукт микопротеин (от греч. mykee — гриб, protein — белок) изготовляется из гриба фузариум. Он содержит 45 % белка и 13 % растительного жира, то есть не уступает по питательности многим сортам мяса. Грибные нити (мицелий) так «сплетаются» между собой, что появляется внешняя аналогия с мясными волокнами. А как известно, волокнистая пища чрезвычайно важна для хорошего пищеварения. Фузариум растёт на всех сахаристых веществах, например в Европе для этого используют отходы картофеля, а в Америке — корни кассавы [19] , фрукты или сахарный тростник. Наряду с «говядиной» из фузариума изготавливается также «куриное мясо». В скором будущем в магазинах можно будет купить не менее 10 видов пирожков, рубленые котлеты, лакомства и салаты, приготовленные с добавлением микробного белка.