3.1.1.   Микроорганизмы и пищевые продукты

Оставим на время в стороне проблемы, связанные с сельским хозяйством, о котором речь пойдет в других разделах, и обра­тимся к производству пищевых продуктов и напитков. Это про­изводство основано на переработке сырья, в основном постав­ляемого сельским хозяйством, или же на использовании опре­деленных веществ. Все органические вещества, применяемые в пищевой промышленности, в принципе могут использоваться микроорганизмами. Уже одно это говорит о ключевой роли микробиологии при производстве продуктов питания: здесь мик­робы могут играть и положительную, и отрицательную роль. Последняя, видимо, более выражена: не случайно меры предо­сторожности против нежелательной деятельности микробов за­нимают такое важное место при производстве пищи и ее потреб­лении. Размножение микробов может вызвать нежелательные изменения качества пищевых продуктов или их внешнего вида. При этом нередко образуются вещества, обладающие токсиче­ским действием. Понятно, что явная порча пищи и связанные с этим экономические убытки весьма нежелательны, однако наи­более опасным следствием размножения микробов в пищевых продуктах является образование токсинов. Некоторые микроор­ганизмы при подходящих условиях образуют токсины, вызываю­щие серьезные заболевания или даже смерть.

В биотехнологии микроорганизмы играют положительную роль, поэтому возможности их применения для сохранения пищи уже, чем при ее производстве. Ниже мы приведем несколько примеров того, как используется биотехнология в первом вари­анте, однако в этой главе мы в основном рассмотрим те про­цессы, в которых микробы активно участвуют в производстве пищи. Мы обсудим также применение современных методов и знаний для интенсификации этих производств.

3.1.2. Две разновидности биотехнологии

Если рассмотреть, чем занимается сегодня биотехнология, то нетрудно убедиться, что существуют две ее разновидности, раз­личающиеся по ценности получаемых продуктов и по масштабу их производства. Различия эти ясны из табл. 3.1. Биотехнология маломасштабного производства, дающего дорогую продукцию специального назначения, сильно отличается от биотехнологии пищевой промышленности. Определяется это экономикой. Пищу получают из относительно недорогого сырья и относительно де­шевыми способами. Стоимость конечного продукта не оправды­вает дорогостоящих исследований по модернизации производ­ства, как это имеет место, например, при получении антибиоти­ков, да это и не требуется. Даже производство микробных фер­ментов и их использование в пищевой промышленности, связан­ное с применением сложной технологии, правильно было бы счи­тать биотехнологией крупномасштабного производства дешевых продуктов. 

Таблица 3.1. Два типа биотехнологий

Каждый, кто знаком с технической биохимией, знает, что получить ферменты высокой чистоты и специфичности — задача трудоемкая и сложная. Такие препараты дороги, и их не применяют при выработке пищевых продуктов. Здесь использу­ют полуочищенные ферменты. Очистку проводят до такой степе­ни, чтобы их можно было применять в относительно небольшом объеме. К исключениям относится тот случай, когда фермент иммобилизуют на твердом носителе, сквозь который пропуска­ют субстрат. В таких проточных реакторах фермент успешно ис­пользуется многократно, и это оправдывает применение высоко- очищенных препаратов. Не следует, впрочем, думать, что пер­спективы биотехнологии в пищевой промышленности ограниче­ны. Правильнее говорить о разумных пределах затрат на произ­водство пищи. Здесь нужен большой выход продукта и простая технология. По этим причинам главными в биотехнологии пи­щевой промышленности являются методы крупномасштабного производства продуктов.

3.1.3. Границы применения биотехнологии в пищевой промышленности

Спектр продуктов питания, получаемых при помощи микроорга­низмов, обширен: от вырабатываемых с древних времен за счет брожения хлеба, сыра, йогурта, вина и пива до новейшего вида пищевого продукта — грибного белка микопротеина. Микроорга­низмы при этом играют разную роль: используются продуцируе­мые ими ферменты или другие метаболиты, с их помощью сбра­живается пищевое сырье, а некоторые из них выращиваются  для непосредственного потребления. В пищевой промышленно­сти для осуществления процессов применяют как чистые куль­туры микроорганизмов, так и дикие формы, содержащиеся Bi значительном количестве в сырье, которые начинают размно­жаться при создании надлежащих условий. Последний способ  особенно характерен для традиционных бродильных произ­водств, зародившихся во времена, когда о микробах еще ничего не знали. В мире промышленного производства такие процессы обычно ведутся под гораздо более строгим контролем. Особен­но это относится к выбору штамма и чистоте культур используе­мых микроорганизмов.

До недавнего времени биотехнология использовалась в пи­щевой промышленности с целью усовершенствования освоенных процессов и более умелого использования микроорганизмов, но  будущее здесь принадлежит генетическим исследованиям по» созданию более продуктивных штаммов для конкретных нужд, внедрению новых методов в технологии брожения. Таким путем мы сможем повысить выход и качество выпускаемой продукции и освоить производство новых ее разновидностей.