И.А. Сашина, А.С. Морозова, канд. техн. наук, ЗАО «ФЕРМА», Рязанская обл.

 Статья содержит информацию об искусственном мясе, о котором все больше говорят как в нашей стране, так и во всем мире. Рассмотрены основные исторические аспекты создания подобного мяса. Приведены данные о современных тенденциях в области производства искусственного мяса.

- Реклама -

 Искусственное мясо – продукт, который никогда не являлся полноценной тканью организма животного. Ученые современности из Европы, Америки и Азии трудятся над созданием экспериментальных образцов мяса, чтобы в ближайшем будущем производить его в промышленных масштабах. Перспектива‐получение полноценной культивированной мышечной ткани, которая и решит этическую сторону вопроса, и обеспечит пищей нуждающиеся регионы. Такое мясо не будет считаться вегетарианским, поскольку выращено на основе животного, а не растительного, например соевого, горохового или пшеничного,белка. Данная тематика вызывает огромный интерес во всем мире. В подтверждение этому проводимые международные конференции, на которых обсуждаются вопросы клеточной инженерии и 3D‐печати, выход на рынок и построение отношений с властью и потребителями. В документах конференции говорится о том, что тема искусственного мяса «одна из самых противоречивых, но она преобразит наш мир в лучшее».Среди участников мероприятий — ученые и бизнесмены из Нидерландов, Германии, Швейцарии, США, Канады, Великобритании и Японии.

Основные аспекты создания искусственного мяса

Считается, что промышленное производство мяса затрагивает экологические проблемы. Содержание скота и производство мясной продукции оказывают негативное влияние на экологию, поскольку способствуют появлению дополнительного количества парниковых газов (по данным Worldwatch Institute, на животноводство приходится более половины выбросов парниковых газов), большему расходу пресной воды, нерациональному распределению территорий(кормовые пастбища и поля для промышленного скота занимают 30% полезной суши всей планеты, а огороды,сады, поля — всего 4 – 5 %)и т.д. По данным Worldwatch Institute, животноводство ответственно за 85% эрозии почв, на его нужды уходит 40% производимого в мире зерна, которого хватило бы на то, чтобы прокормить почти 9 млрд человек. Кроме того, на содержание животных уходит примерно треть потребляемого топлива.

К тому же найти качественный мясной продукт на сегодняшних прилавках – довольно трудная задача. По мнению покупателей, при выращивании скота производители часто используют антибиотики и гормоны, что ставит под сомнение пользу и безопасность готового продукта [1].

Решить отдельные глобальные проблемы, связанные с экологией и качеством мяса, частично возможно с помощью создания «мяса» на основе растительного или животного белка. Одним из отличных вариантов является идея американской компании Beyond Meat. Она первой выпустила рубленые полуфабрикаты на основе растительного белка, которые по вкусу и пищевой ценности не уступали мясному аналогу. Котлеты издавали характерные звуки при жарке и были абсолютно идентичны по вкусу говядине, мясу кур,свинине. Но без минусов не обошлось. Небольшой нюанс – полуфабрикаты обладали узнаваемым овощным запахом.

И все же современная пищевая промышленность в большей мере заинтересована в мясе из животного белка. Поскольку ингредиенты на основе овощей принято считать имитацией мяса.

Отличительные особенности производства искусственного мяса

По сравнению с традиционной мясной индустрией производство искусственного мяса имеет ряд очевидных преимуществ: состав мяса в процессе получения подвергается строгому контролю; снижается до минимума риск различных заболеваний, связанных с употреблением пищи; отсутствует необходимость в широкомасштабном воспроизводстве животных. Способ получения такого мяса можно считать гуманным, поскольку отбор стволовых клеток животного не требует его убоя. Среди отличительных особенностей данного производства – отсутствие генной модификации.

В научно‐исследовательской корпорации мясной промышленности Австралии — Meatand Livestock Australia считают, что искусственное мясо — важная составляющая здоровой сбалансированной диеты.

Кстати, отличить культивированный стейк по внешнему виду или вкусу от натурального практически невозможно. Дегустаторы утверждают, что искусственное мясо более мягкое и нежное, что можно отнести скорее к его преимуществу, чем к недостатку. Интересный случай приключился в сети Whole Foods, которая реализует и растительное,и натуральное мясо. Работники случайно расфасовали готовое искусственное куриное мясо в упаковку для натурального. За несколько недель, что потребители покупали мясо, в компанию не поступило ни одной жалобы или вопросов. Покупатели просто не заметили подмены, а значит,искусственное мясо съедобно [2].

Потребители утверждают, что характеристики культивированного мяса полностью идентичны размороженному отрубу. Оно плохо поддается влиянию посолочных ингредиентов и впитывает различные вкусы, но отлично подходит для употребления в пищу и создания универсальных блюд.

Однако при изучении вопроса производства искусственного мяса исследователи дают противоречивые оценки.

Проведенные в 2011 г. компанией Environmental Scienceand Technology исследования на субстрате из цианобактерий показали, что общие экологические последствия производства искусственного мяса значительно ниже, чем у мяса, производимого традиционным способом, поскольку потребление энергии сокращается на 7 – 45 %, выбросы парниковых газов — на 78 – 96 %, земельные площади — в 100 раз, водные ресурсы — в 20 раз. Кэролин Маттик из Аризонского университета, напротив, считает, что искусственное производство нанесет больший вред экологии. Маргарет Меллон, представитель союза Union of Concerned Scientists, также уверена в том, что промышленное производство искусственных мясных отрубов потребует гораздо больше энергии и топлива, чем традиционные технологии. Она утверждает, что новый метод будет разрушительным и приведет к краху экологического равновесия. Согласно ее расчетам, создание в лабораториях куриного мяса со всеми необходимыми питательными веществами потребует больше энергозатрат, чем выращивание цыплят естественным образом.

На пути к созданию искусственного мяса

Идея создания мяса в лаборатории принадлежит Уинстону Черчиллю, который в 1931 г. якобы заявил, что «абсурдно выращивать целого цыпленка, чтобы съесть грудку или крылышко, ведь можно вырастить эти части отдельно в подходящей среде».

Первоначальные исследования по производству искусственного мяса были ориентированы на то,чтобы создать стабильный источник питания, пригодный для использования в длительных космических полетах, наряду с овощами, выращенными с помощью гидропоники или аэропоники. Сторонники данного направления утверждали, что такое мясо может быть полезным в экстремальных условиях Антарктиды, где вопросы обеспечения продовольствием довольно остры.

Впервые культивирование мышечных волокон удалось Расселу Россу в 1971 г., но тогда подобный эксперимент не нашел положительного отклика в научной среде. Спустя 20 лет дерматолог Виет Вестерхов, врач Виллемван Эйлен и бизнесмен Виллемван Коотен получили патент на производство мяса в пробирках. Их технология предусматривала создание биологической матрицы на основе мышечных волокон и коллагена. Затем клетки заливали питательным раствором, что способствовало быстрому их размножению. В это же время американец Джон Ф. Вейн подал заявку на патент на производство «тканевого инженерного мяса для потребления человеком» [5].

В 2001 г. Амстердамский университет получил патент на процесс производства культивированного мяса.

В 2013 г. голландцы впервые приготовили горячий бутерброд с котлетой, мясо для которой было создано доктором Марком Постом из Маастрихтского университета. Это вызвало настоящий ажиотаж. Например, австрийский специалист Ханни Рютцлер после дегустации выразила свои эмоции так: «Вкус довольно интенсивный, близок к мясу, но котлета несочная. Консистенция идеальна, но не хватает соли и перца». Несмотря на достижения в имитации органолептических показателей, стоимость такого бургера составляла 18 тыс. долл. за фунт. Некоторое время назад стоимость снизилась до 80 долл. за килограмм, т.е. 11 долл. за бургер. С началом массового производства ожидается большее снижение цены.

В 2016 г. в американской компании Memphis Meats успешно обжарили первую в мире фрикадельку из искусственно выращенного мяса. А компания Modern Meadow работает над «стейк‐фишками» — чем‐то средним между картофельным чипсом и вяленой говядиной.

Израильский стартап компании Super Meat был посвящен разработке способа получения синтетического куриного мяса. Созданное синтетическое куриное мясо в полной мере удовлетворило защитников окружающей среды, вегетарианцев, крупные промышленные комплексы.

Что касается России, то первые шаги к созданию искусственного мяса в нашей стране связаны с именами таких ученых, как И.О. Рогов, А.Б. Лисицын. Вместе с учеными Всероссийского научно‐исследовательского института экспериментальной ветеринарии им. Я.Р. Коваленко были проведены работы по созданию перспективных методов получения культурального мяса и формированию молодых научных кадров, способных работать на стыке таких наук, как биология, биотехнология, технология мяса и мясных продуктов, клеточная и тканевая инженерия. В настоящее время путем направленной миодифференцировки мультипотентных мезенхимных стволовых клеток in vitro получена биомасса, состоящая из клеток мышечной ткани. Для этой цели из костного мозга и жировой ткани крупного рогатого скота были выделены и охарактеризованы клеточные популяции с фенотипом исследуемых стволовых клеток. Учеными было установлено, что выделенные стволовые клетки способны формировать клетки жировой, костной и мышечной тканей при культивировании в индукционных средах in vitro [3, 4, 6].

 Технологические приемы получения искусственного мяса

Методы, необходимые для выращивания культивированного мяса, требуют от технолога получения живых мышечных клеток, а затем использования белка, который запускает рост клеточной культуры.

Культивированное мясо часто производится в виде полосок мышечного волокна. Процесс культивирования происходит в определенных условиях внутри биореактора. Для предотвращения развития патогенных микроорганизмов добавляются консерванты.

Современные технологии предусматривают два способа получения искусственного мяса:

  • формирование совокупности мышечных клеток, которые изначально не связаны друг с другом. Животные клетки извлекают всего один раз, поскольку в дальнейшем происходит синтез биологического материала;
  • формирование целой структуры мышц, которые уже связаны и пребывают в определенной зависимости. Клетки мышечного волокна -длинные, внутри них концентрируется несколько ядер. Эти клетки не могут делиться самостоятельно. Мышечные волокна формируются только тогда, когда клетки‐предшественники сливаются друг с другом для формирования новой структуры. Чтобы фрагмент мышцы увеличился в размерах, необходимо просчитать расположение мышцы, кровоснабжение, получение кислорода, удаление отходов и т.д. Мышечные волокна нельзя просто так растянуть или заставить развиться до нужного размера и состояния, поэтому процесс требует колоссальных усилий, времени и материальных средств.

 Основные проблемы в области создания искусственного мяса

Культивирование мясных ингредиентов развивается в рамках тканевого инжиниринга и параллельно в других отраслях, связанных с биотехнологией. Главное препятствие, с которым столкнулись ученые, – необходимость снижения себестоимости готового продукта. Производство мяса в лабораторных условиях в настоящее время очень дорого (около 1 млн долл. за 250 г говядины), потребуются значительные инвестиции, чтобы перейти к крупномасштабному производству. Тем не менее, в консорциуме «Мясо из пробирки» подсчитали, что совершенствование существующих технологий может значительно сократить расходы на производство лабораторного мяса. По утверждению специалистов компании, оно может стоить 3500 евро за тонну, что примерно в два раза выше стоимости несубсидируемого европейского производства обычного куриного мяса. Группы защиты животных поддерживают производство мяса в пробирке, поскольку это исключает эксплуатацию и убийство животных.

Кроме того, особо остро стоят вопросы, связанные со скоростью размножения мышечных клеток. Ученые давно научились разделять стволовые клетки, но для промышленного производства мяса необходимо увеличить скорость их размножения в несколько раз.

Существует вероятность, что синтетическое мясо станет агрессивным аллергеном для некоторых детерминированных групп населения. Ведь аллергию может спровоцировать даже растительная среда, на которой клетки будут развиваться.

Открытым остается вопрос пищевой ценности искусственного мяса. В натуральном отрубе высоко содержание насыщенных жиров, что ведет к повышению уровня холестерина, ожирению, болезням сердца и сосудов. Ученые разных стран пытаются произвести«здоровое» мясо в первую очередь за счет снижения содержания жира и регулирования содержания питательных веществ. Исследователи предполагают, что омега‐3 ненасыщенные жирные кислоты могут быть добавлены в культивируемое мясо для повышения его биологической эффективности. Здесь тоже имеется противоречие, поскольку изменить липидную фракцию традиционного мяса, обогатить его подобными полиненасыщенными жирными кислотами возможно путем изменения состава кормов для животных.

Иногда искусственное мясо пренебрежительно называют «франкенмясом», что отражает отношение к нему как к чему‐то неестественному, а, следовательно, не вызывающему доверия. Отсутствие жира и костей у такого мяса снижает его рыночную конкурентоспособность, поскольку костная и жировая ткани вносят ощутимый вклад в формирование вкуса и аромата готового продукта.

 Заключение

Технология получения искусственного мяса востребована, развивается быстрыми темпами. Эта тема затрагивается не только аналитиками и обозревателями, но уже и кинематографистами. В настоящее время снимается первый документальный фильм режиссера Лизы Маршалл, в котором основное внимание уделяется этому инновационному продукту и его влиянию на окружающую действительность.

Разработчики «мясных стартапов» верят в то, что через 5 – 10 лет искусственные фрикадельки и гамбургеры будут продаваться в магазинах по умеренной цене.

Учредители некоммерческой организации New Harvest Джейсон Матени и Владимир Миронов, считают, что искусственное мясо можно использовать в ресторанах быстрого питания, поскольку они не афишируют источники получения продовольствия.

Разумеется, всех нас довольно часто терзает сомнение при выборе –экология или сочный жареный стейк. Сможет ли завоевать искусственное мясо свою нишу на рынке, узнаем в обозримом будущем.

Литература:

  1. Thornton P.K. Livestock production: recent trends, future prospects /P.K.Thornton // Philosophical transactions of the royal society. –2010. –Vol. 365. –P. 2853 – 2867.
  2. Post M.J. Cultured meat from stem cells: Challenges and prospects /M.J.Post //Meat Science. –2012. –Vol. 92. –P. 297 – 301.
  3. Пат. 2314719 Российская Федерация, МПК7 C12N 5/06, A23 L 1/31. Способ получения мясного продукта / Рогов И.А., Валихов А.Ф., Демин Н.Я., Кроха Н.Г., Лисицын А.Б., Семёнов Г.В., Титов Е.И., Тутельян В.А., Рогов С.И., Эрнст Л.К.; заявитель и патентообладатель ФАО ГОУ ВПО Московский государственный университет прикладной биотехнологии. – № 2006119540; заявл. 06.06.2006; бюл. №2.
  4. Рогов И.А. Способ выращивания мяса in vitro. Обзор / И.А. Рогов, И.М. Волкова // Биозащита и биобезопасность. – 2012. – Т. IV. – № 3 (12). – С. 26 – 32.
  5. Toumisto H.L. Environmental impacts of cultured meat production / H.L. Toumisto, M.J.T.de Mattos// Environmental Science and Technology. –2011. – Vol. 45. – P. 6117 – 6123.
  6. Дифференцировка мультипотентных мезенхимных стволовых клеток, выделенных из костного мозга и жировой ткани крупного рогатого скота, в клетки мышечной ткани in vitro / И.А. Рогов, И.М. Волкова, К.В. Кулешов, И.П. Савченкова // Сельскохозяйственная биология. – 2012. – № 6. – С. 66 -72.