Живая посуда, суперкостюм для мяса и другие биотехнологии будущего для человека
Биотехнология — это наука о том, как использовать естественные биологические процессы и организмы для решения технологических задач. Методы этой дисциплины «работают» в пищевой промышленности, экологии, энергетике, утилизации и переработке отходов, сельском хозяйстве, фармацевтике и химической сфере. Сегодня биотехнология стала основой научно-технического прогресса и повышения качества жизни, сохраняя гармонию человека с окружающим миром. Одно из направлений биотехнологии — это экологичная модернизация продуктов питания. То, что мы потребляем в пищу, должно быть полезным для человека и не наносить вреда планете. Именно над такими проектами работают в БиоТехе Университета ИТМО.
Думай о старении смолоду
Мир стремительно меняется, но неизменным остается одно — стремление человека прожить долгую и счастливую жизнь. Сложнее всего обеспечить высокое качество жизни старшего поколения. С возрастом организм человека становится более чувствительным к продуктам питания, а во многом именно правильное и здоровое питание обеспечивает продолжительность и качество жизни. Ученые БиоТеха разрабатывают функциональные продукты питания для здорового старения на основе вторичных продуктов переработки молока.
При изготовлении обогащенных продуктов питания специалисты создают сбалансированные по макро- и микронутриентнам, аминокислотам составы для того, чтобы усвоение белков было эффективным для конкретной категории людей. Молоко и продукты его вторичной переработки — это наиболее перспективный источник полноценных белков. Функциональные продукты обогащают питание человека полезными веществами, а также, что не менее важно, способствуют решению экологических проблем. При производстве сыра и других продуктов из молока остаётся сыворотка, которую чаще всего просто отправляют в канализацию. Но этот побочный продукт — основа для производства концентрата сывороточного или молочного белка. При правильном подходе ко всем этапам работы с сывороткой можно не подвергать опасности экологию, снизить нагрузку на очистные сооружения и избежать крупных финансовых затрат, отказавшись от экспорта белка зарубежных производителей.
Живая посуда
Растущее количество пластиковых отходов — одна из основных глобальных экологических проблем современного мира. Ежегодное производство пластика достигло 359 миллионов тонн, а количество пластиковых отходов к 2050 году составит 26 миллиардов тонн, при этом половина из них закончит свой путь в окружающей среде. Биоразлагаемые материалы помогут снизить количество пластика и влияние его отходов на окружающую среду, а значит и избежать ухудшения экологической ситуации.
Биоразлагаемый материал, который в БиоТехе получают из рисовой шелухи, ученые используют для создания экологичной и безопасной альтернативы одноразовой пластиковой посуде. Биоразлагаемую посуду можно взять в поездку на природу, использовать на производствах и магазинах для упаковки фруктов, овощей и других продуктов, в кофейнях и ресторанах. Люди регулярно используют огромное количество пластиковой упаковки и ее замена на биоразлагаемую значительно снизит давление на окружающую среду.
Процесс производства такой посуды включает в себя несколько стадий: создание смеси сырья и получение конечного продукта с помощью экструзии или горячего прессования. Сейчас ученые БиоТеха апробируют технологию в малых масштабах в лаборатории, но постепенно расширят свои возможности.
В конце XX века эксперты ВОЗ определили соотношение факторов обеспечения здоровья современного человека, выделив в качестве основных четыре показателя:
— условия и образ жизни людей (качество питания, сна, режим дня и т.п.) — 53-52%
— состояние окружающей среды — 20 %
— генетические факторы — 20%
— медицинское обеспечение —7-8%
Уроборос пищевых отходов
Развитие прогресса, увеличение численности населения и нерациональное использование природных ресурсов привело человечество к серьезным экологическим проблемам: территории лесов стремительно сокращаются, атмосферный слой истончается, мировой океан наполняется пластиком и полиэтиленом, ежемесячно вымирают десятки видов животных и растений. Отходы создают критическую ситуацию в мире, их необходимо не просто утилизировать, а делать это безопасно для окружающей среды.
Группа ученых БиоТеха проводит исследования процесса биотрансформации пищевых отходов личинками мухи Hekmetia illucens (Черная львинка). Личинка питается пищевыми отходами, накапливая белки и жиры. Взрослую личинку мух, богатую белком и жиром, ученые используют как кормовую добавку для животных, а в результате жизнедеятельности личинок образуется зоогумус — ценное органическое удобрение для применения в сельском хозяйстве. В итоге отходы возвращаются в природу, не загрязняя её, к тому же приносят пользу.
Суперкостюм для мяса
Мало произвести высококачественный продукт питания — его нужно защитить от воздействия вредных факторов. Ученые БиоТеха разработали биоразлагаемую пленку для покрытия формованных фаршевых изделий (сосиски, фрикадельки, котлеты), филе мяса и рыбы. Технология основана на растворах полисахаридов — белкового концентрата, полученного из коллагенсодержащих рыбных отходов с помощью электролиза воды. Пленка не просто защищает — она улучшает продукт.
Технология не снижает пищевой ценности продуктов и обладает свойствами биологически активных добавок благодаря наличию в ней пищевых волокон и полиненасыщенных жирных кислот. Покрытие имеет низкую калорийность, способность к экореабилитации организма человека путем сорбции и выведения вредных примесей. Пленку можно употреблять в пищу вместе с продуктом — она имеет выраженный матовый цвет, не имеет вкуса, запаха, обладает хорошей пережевываемостью. Её можно наносить на охлажденные, замороженные и термообработанные продукты. При этом обработанное мясо не теряет влагу при хранении и его можно жарить без масла — покрытие заменяет его полностью.
Возможно, помимо забот о технологическом «наследстве» для будущих поколений, человечеству стоит чаще задумываться о том, что мы оставим планете сегодня. При всей технологичности и эффективности этих проектов для их внедрения нужна культура экопотребления, пересмотр многих привычных ценностей, отношения к себе и окружающему миру. Ученые уже готовы к новому настоящему — дело за обществом.
Материал подготовлен совместно с БиоТехом Университета ИТМО