Когда-то Марк Твен сказал: «Думаю, что любая пища, данная нам Богом, полезна, за исключением микробов». Великий писатель ошибался. Именно микробы (но, конечно, не болезнетворные) являются основой многих пищевых продуктов, и биотехнология играет важную роль в производстве таких продуктов.

Вино, пиво, квас известны с незапамятных времен, хотя роль микроорганизмов в их технологии стала ясна лишь в прошлом веке.

Хлеб. Уже в Библии упоминается «квасной» хлеб, основанный на дрожжевой закваске. Сейчас в мире производят пекарских дрожжей около 2 млн т/год!

Кисло-молочные продукты. Эти продукты биотехнологии также известны с древности, причем разные народы в качестве молочных заквасок использовали различные микроорганизмы. Отличались и технологии приготовления напитков.

Уксус также известен довольно давно, так как под действием уксусно-кислых бактерий вино превращалось в винный уксус. Сейчас уксус делают из спирта.

Лимонная кислота. Этот важный в кондитерской промышленности и в приготовлении соков продукт раньше действительно получали из лимонов – до тех пор, пока не был найден способ биосинтеза ее из сахара или даже отходов его производства – мелассы, а также из содержащих сахар гидролизатов древесины или зерна. Мировое производство лимонной кислоты – около 200 тыс. т/год.

Другие подкислители. Молочную кислоту получают путем брожения из глюкозы и используют как подкислитель в пищевой промышленности. Годовой объем – около 50 тыс.т/год. Кроме упомянутых кислот для этих же целей применяют получаемые биотехнологическим путем яблочную кислоту, а также итаконо- вую, глюконовую и фумаровую кислоты.

Сыр и восточные блюда из сои также получают с использованием микробиологических заквасок.

Глутаминовая кислота (глутамат). Синтезируется микроорганизмами и в виде белого порошка добавляется в пищу для усиления аромата мясных, рыбных, грибных изделий. Непременный компонент сухих супов и консервированных продуктов. Пионером использования усилителей вкуса является Япония.

Витамины. Применяют не только в медицине, но и в пищевой промышленности. Кроме уже упомянутых витаминов B₂ и B₁₂ в последнее время растет интерес к использованию в пище бетакаротина (провитамина А), также получаемого биотехнологическим путем.

Спирт. Развитие технологии позволило наряду с алкогольными напитками получать и чистый спирт путем брожения на различных сахарах или углеводах (в том числе и из переработанной древесины). Любопытно, что при изготовлении спирта получают пищевой диоксид углерода, используемый в производстве газированных безалкогольных напитков. Когда в 1985 г. в СССР в связи с антиалкогольной кампанией многие спиртовые заводы были закрыты, оказалось, что сократилось производство безалкогольных напитков из-за возникшего дефицита диоксида углерода.

Глюкозо-фруктозные сиропы. Углеводы из растений, содержащих сахара (сахарного тростника, сахарной свеклы, винограда), обычно обходятся дороже, чем из содержащих крахмал (пшеницы, ржи, кукурузы). Между тем крахмал – это полисахарид, который можно превращать в мальтозу или глюкозу, воздействуя на него (или просто на муку, крупку зерна) ферментами, которые называют амилазами. Глюкоза (виноградный сахар), однако, не очень сладкая, хотя питательность ее не ниже чем у сахарозы. Но если обработать раствор глюкозы другим ферментом – глюкозоизоме- разой, то глюкоза превращается в изомер – фруктозу, которая, наоборот, слаще сахарозы. В итоге получается глюкозо-фруктоз- ный сироп, в котором сахара стоят примерно на 30% дешевле, чем обычный свекловичный сахар. В кондитерской промышленности такой сироп используют весьма успешно.

Пищевой белок. Люди употребляют в пищу мясо ради получения белка, хотя содержание белка в мясе не так уж велико (в бактериях, например, в 2–3 раза больше) и обходится «мясной» белок довольно дорого: животное должно съесть примерно в 20–40 раз больше белка, чем от- него в конце концов получим в виде мяса. Поэтому давняя мечта биотехнологов – получить пищевой белок прямо из микроорганизмов, минуя пищевую цепь животных.

Этому мешает довольно высокое содержание нуклеиновых кислот в богатых белком бактериальных клетках (должно быть не выше 2–3%). Известны попытки использования биомассы мице- лиальных грибов рода Fusarium, на основе которой производят пищевой продукт микопротеин. Для вкуса и цвета в него вводят специальные пищевые добавки. В последнее время научились культивировать мицелий высших съедобных грибов (вешенки, опят, маслят и др.) глубинным способом, т.е. в ферментере. Так что в этом направлении у биотехнологии есть определенные перспективы.

Колбасы. Для получения хороших сортов колбас в фарш вводят специальные закваски определенных видов микроорганизмов, которые способствуют созреванию и приданию массе специфического приятного вкуса.

Ферменты. Мы уже упоминали об используемых в пищевой промышленности ферментах для получения глюкозо-фруктозных сиропов. Есть и другие применения ферментов.

Путем обработки молока ферментом бета-галактиозидазой получают «безлактозное» молоко, предназначенное для людей, которые не переносят содержащийся в молоке молочный сахар – лактозу.

На молочных заводах в качестве отхода часто выступает молочная сыворотка, содержащая до 5% лактозы, которая сама по себе не имеет широкой сферы применения. Обработка ее ферментом позволяет получить раствор глюкозы, на котором можно выращивать дрожжи, изготавливать спирт и многое другое.

Фермент пектиназа используется в производстве сидра из яблок, соков – при этом происходит осветление этих напитков за счет ферментативного растворения мути, состоящей в основном из пектинов. При растворении получаются сахароподобные вещества.

Фермент целлюлаза применяется при приготовлении растворимого кофе, а также для улучшения консистенции грибов и овощей.

Глюкозооксидаза используется для удаления кислорода из сухого молока, кофе, пива, майонезов, соков. Протеаза – для размягчения мяса.

Пищевые красители. Микроорганизмы или изолированные клетки высших грибов используют также для продуцирования пищевых красителей ярко-желтого, красного, синего цвета. Ведутся исследования по расширению палитры цветов таких красителей биотехнологического происхождения. Поскольку это не химия, такие красители действительно безопасны в использовании для пищевых целей.

Пищевые загустители. В качестве загустителей – желеобразных пищевых продуктов – биотехнология предлагает полисахариды микробного происхождения, например декстран (стабилизатор в производстве мороженого).

Пищевые консерванты. Консерванты – это вещества, добавляемые в пищевые продукты для увеличения срока их хранения. В народе распространено предубеждение против консервантов («это вредная химия!»). Не надо забывать, однако, что без применения консервантов в консервах часто развиваются опасные микробы, продуцирующие токсины, способные вызвать смертельное отравление.

Но есть весьма эффективные и безвредные консерванты биотехнологического происхождения, например низин, выделяемый специальными штаммами молочно-кислых бактерий. Микроскопическое добавление его в пастеризуемый продукт (молоко, зеленый горошек, вареный картофель, соки, супы) позволяет получить эффект, подобный эффекту жесткой тепловой стерилизации, с уничтожением спор и одновременно сохранением вкусовых качеств и целостности продукта в течение длительного времени.

Другой пример – консервант далъвацин, который действует на плесневые грибы, но не влияет на развитие бактерий.

«Отрицательная биотехнология». Вообще в пищевой промышленности посторонняя микрофлора обычно способствует порче продуктов. Поэтому многие усилия направлены на борьбу с посторонней микрофлорой. Консерванты – это лишь один из аспектов такой борьбы. Сегодня для описания мероприятий такого рода применяют термин «отрицательная биотехнология» (предохранение приготовленной пищи от проникновения и воздействия нежелательных микроорганизмов).