Как биотехнологии помогают делать безопасные и экологически чистые ароматизаторы?

Пищевая промышленность вынуждена создавать продукты, которые не только имеют отличный вкус, но и полезны для человеческого здоровья и окружающей среды. И биотехнология сегодня может предложить эффективные инструменты для того, чтобы мы могли наслаждаться яркими, насыщенными вкусами без ущерба для нашего тела или природы.

Мы добавляем ароматизаторы в нашу еду с древних времен. На протяжении всей истории специи были полноценной валютой, т.к. имели высокую стоимость. Сегодня они, конечно, являются обычным товаром – но многим из нас будет трудно жить без привычного вкуса наших любимых блюд и напитков, который зачастую создается именно специями.

Ароматизаторы традиционно производились путем извлечения пахучих веществ из растений. Сегодня многие ароматические вещества производятся с использованием методов и технологий химической промышленности. Например, натуральный ванилин, извлекаемый из растения Ваниль, сегодня практически не используется. Большая часть ванилина, применяемого в современной пищевой индустрии, производится на предприятиях нефтехимического сектора – и всего лишь 1% поступает с заводов по переработке натуральной ванили.

В последние годы на рынок ароматизаторов проникла третья альтернатива: биотехнология. Большинство компаний, использующих данный подход, используют дрожжи или бактерии для производства ароматизирующих соединений путем ферментации. Биотехнологическая индустрия завоевывает рынок ароматизаторов благодаря преимуществам, которые она предлагает по сравнению с традиционными методами.

Здоровые подсластители

Одним из самых востребованных продуктов в индустрии вкусов является сахар. Но чрезмерное потребление сахара стало сегодня глобальной проблемой – сахар вызывает диабет, ожирение и болезни сердца, и эти заболевания сегодня стали настоящей эпидемией. Поэтому многие компании из сферы пищепрома ищут альтернативы. И биотехнология уже открыто выходит на этот рынок – например, швейцарская компания Evolva разработала метод производства подсластителя стевии путем ферментации, который продается уже по всему миру.

Тем не менее, задача замены сахара более здоровыми альтернативами по-прежнему остается существенной проблемой. Как говорят эксперты, пищевая промышленность хочет заменить сахар практически во всех категориях продуктов питания и напитков. Наибольших успехов удалось достичь в сфере производства напитков. Например, Pepsi Max уже 26 лет – это был один из пионеров рынка безалкогольных напитков, не содержащих сахара. Проблема же замены сахара в твердой пище до сих пор не решена.

Компания Stem, ранее известная как Cambridge Glycosciences, сегодня разрабатывает биологический метод извлечения из растений природных соединений, которые можно использовать в качестве подсластителей не только при производстве газированных напитков. Заменить сахар в твердой пище труднее, потому что он важен для получения требуемой текстуры. Он придает требуемый цвет, образует карамельное покрытие, кристаллизуется. Можете добавить в смесь для кекса вместо сахара экстракт стевии, и в принципе он будет сладким, но на самом деле он не будет на вкус таким же, как традиционная выпечка. Он просто не будет иметь требуемую текстуру.

Чтобы найти решение этой проблемы, компания фокусируется на природных соединениях, которые имеют химическую структуру, более похожую на структуру сахара, который мы извлекаем из сахарной свеклы или сахарного тростника. Stem в первую очередь стремится выйти на рынок печенья и бисквитов. Конечная цель – войти во все ниши продовольственной индустрии по цене, конкурентоспособной с сахаром. И в этом еще один сложный вопрос – чтобы успешно конкурировать с сахаром, заменители должны быть сопоставимы с ним по цене. В планах компании Sten, которая активно наращивает объемы производства с килограммов до тонн, – достичь конкурентоспособных цен в течение ближайших 5 лет. В то же время руководство компании планирует сосредоточиться на рынках, которые готовы платить больше за более здоровые альтернативы.

Вопрос стабильности поставок

По сравнению с традиционной экстракцией ароматических молекул из растений биотехнологические методы смогут обеспечить ценное преимущество – последовательность и стабильность производства. Ведь количество, качество и цена натурального сырья – в частности, той же сахарной свеклы – сильно колеблются в течение года.

Пищевой промышленности известны случаи, когда значительные погодные изменения оказывали влияние  на весь урожай – в результате попросту отсутствовала возможность купить требуемые ингредиенты. Из-за этого приходилось останавливать целые производственные направления. И биотехнологии являются альтернативным способом предоставления решения, близкого к природе, но значительно более стабильного с точки зрения объемов предложения и цены».

Примером успешного использования биотехнологий для производства ароматизаторов служит Isobionics, голландская компания, которая производит вещества с ароматом апельсина, грейпфрута, бергамота и имбиря. Изначально производился валенсен, аналогичный тому, который содержится в эфирном масле апельсина. Его производство напоминает процесс пивоварения, при этом получаемый продукт максимально близок валенсену, который получают из апельсиновой корки.

При этом такое производство практически не зависит от урожая. Например, купить натуральный валенсен можно только 1-2 раза в год. И его вкус в значительной степени зависит от того, сколько у солнца и сколько влаги получили апельсины, из которых добыта конкретная партия продукта. Продукция же компании Isobionics производится уже более 10 лет. Предлагаемый ей апельсиновый ароматизатор очень стабилен, он всегда приятно пахнет и имеет необходимый вкус. И, самое главное, его всегда можно производить столько, сколько требуется.

Эта технология позволяет избежать сбоев в уборке урожая, вызванных засухами и болезнями сельскохозяйственных культур. Например, несколько последних сезонов во Флориде наблюдается серьезная болезнь,  которая снизила производство апельсинов с 250 млн. коробок в год до примерно 70 млн. И продукция Isobionics является в этом случае прекрасным решением возникшей проблемы. К тому же предлагаемая цена на биотехнологический валенсен сравнима с природным сырьем.

Isobionics продает свой ферментированный валенсен с 2010 года и разрабатывает технологии производства 3-4 новых натуральных ароматизаторов в год. И спрос на такую продукцию достаточно высок – это подтверждается тем, что и что рынок биотехнологических ароматизаторов растет очень быстро.

Польза для окружающей среды

По сравнению с традиционными способами производства ароматических веществ биотехнология предлагает более безопасную альтернативу, которая позволяет, помимо прочего, уменьшить вред окружающей среде – даже природные источники могут оказать здесь больше негативного влияния. В частности, активная добыча ванили на Мадагаскаре стала причиной существенного поредения зеленых покровов острова, а при переработке бобовых культур образуются весьма токсичные сточные воды.

Для выращивания апельсинов требуется много воды – и ее в большинстве случаев необходимо подводить искусственно, поскольку эти фрукты часто выращиваются в местах с засушливым климатом, таких как Испания или Израиль. Затем фрукты необходимо транспортировать, разрезать, очищать и перерабатывать, чтобы выделить вещества, которые и обеспечивают вкус.

При этом объемы перерабатываемых плодов огромны. В апельсинах концентрация валенсена составляет менее 0,04%, и, чтобы получить 1 л этого вещества, нужно 160 000 апельсинов. При этом та же компания Isobionics утверждает, что ей не потребуется и килограмма сахара, чтобы получить такое же количество валенсена по ее технологии.

Такая же ситуация характерна и для большинства других ароматических соединений натурального происхождения. Так, представители компании Phytowelt GreenTechnologies говорят: «Вам понадобится урожай больше, чем с гектара малины, чтобы произвести один грамм малинового ароматизатора. Вам понадобится чертовски много малины, которую лучше есть, чем выделять из нее аромат. Эта биотехнологическая компания использует метод ферментации для производства R-альфа-лонона, основного соединения, обеспечивающего малине ее характерный запах.   

Как и Isobionics, Phytowelt использует сахар для брожения, но компания активно изучает и возможность использования древесных экстрактов в качестве сырья, чтобы сделать процесс более стабильным. Ее основная задача сегодня – углубиться в циклическую биоэкономику и использовать возобновляемое сырье для производства продукции, независимой от нефти.

Хотя их малиновый аромат продается по более высокой цене, его качество выше, чем у синтетических аналогов. Нефтехимическая отрасль также позволяет получать и другие вещества, которые, хотя и химически похожи на R-альфа-лонон, не имеют никакого аромата, а иногда в больших количествах могут быть даже токсичными.

В целом, снижение негативного воздействия на окружающую среду может быть значительным – сегодня все больше людей интересуются перспективой устойчивого развития. И биотехнологические методы производства более чем на 90% сокращают объем химических отходов и на 80% уменьшают выбросы углекислого газа. И это в полной мере соответствует концепции устойчивого развития.

Биотехнологии в вашей тарелке

По мере роста спроса на здоровые, экологически чистые и просто лучшие альтернативы для придания аромата продуктам и напиткам биотехнология будет присутствовать в пище, которую мы едим каждый день, во все больших объемах. Одним из ключевых барьеров для широкого распространения таких добавок является ценообразование. Многие химические методы были оптимизированы для получения ароматических молекул, которые пользуются высоким спросом при чрезвычайно низких затратах. Напротив, разработка биотехнологических альтернатив с нуля требует значительных инвестиций.

Поэтому с большой вероятностью можно предположить, что биотехнологические решения будут использоваться в первую очередь для самых дорогих ароматов, где есть проблема с поставками исходного химического сырья. И это даст биотехнологиям существенный стимул и материальные возможности развиваться дальше, чтобы становиться все лучше и лучше. И это неизбежно приведет к снижению цен на полученные с их помощью продукты. Но это не произойдет в одночасье, отмечают эксперты.

И разные компании ищут разные варианты решений этой проблемы на текущий момент. Например, компания Biosyntia активно использует технологию идентификации штаммов бактерий, участвующих в реакциях получения того или иного соединения. Руководство компании сравнивает свой метод работы со сжиганием стога сена вместо перебирания отдельных соломинок, когда требуется отыскать иголку.

Развитие биотехнологий и их активное использование в пищевой индустрии позволит производить продукты, которые будут более полезны для организма и доступны по той же цене, что и чисто химические аналоги. Кроме того, это поможет защитить окружающую среду от тонн углекислого газа и химических отходов.

И такие компании, как Isobionics, уже стабильно производят большое количество натуральных ароматизаторов, используя биотехнологические методы –  и получают существенную прибыль, что еще относительно редко встречается в мире промышленных биотехнологий. И перспективы развития этого направления просто потрясают! Как говорят представители той же Isobionics, на сегодняшний день они производят всего несколько ароматических веществ – а могут должны освоить технологии получения еще 40 000 других ароматизаторов.