Диетология – 134. Искусственные и генетически измененные продукты
Диетология – 134. Искусственные и генетически измененные продукты
Общие сведения
Искусственные и генетически измененные продукты, а также всевозможные суррогаты и заменители традиционной пищи, представляют собой значительный сегмент современной пищевой индустрии. Появление таких продуктов обусловлено различными историческими, экономическими, медицинскими и технологическими факторами. В одних случаях суррогаты создавались в условиях дефицита натурального сырья, в других их разработка была продиктована необходимостью коррекции рациона питания при специфических заболеваниях. С развитием биотехнологий и генной инженерии возникла принципиально новая категория продовольствия, направленная на решение глобальных проблем обеспечения человечества пищей в условиях ограниченных сельскохозяйственных ресурсов.
Заменители кофе
Заменители кофе исторически возникали в периоды экономических или военных блокад, когда поставки натурального кофейного зерна были невозможны. В Европе массовое распространение кофейных суррогатов началось в начале девятнадцатого века во время Наполеоновских войн, когда в результате континентальной блокады прекратился ввоз колониальных товаров. В этот период во Франции активно пропагандировалось употребление цикория. Аналогичные процессы происходили во время Первой и Второй мировых войн. В блокированной Германии кофе производили из желудей дуба, пшеничных отрубей, яблок, инжира и фиников.
По своей сути большинство заменителей лишь имитируют вкус традиционного напитка и не содержат кофеина. В качестве сырья могут использоваться спаржа, ячмень, морковь, соя, хурма, картофельные очистки, шиповник и топинамбур. Наиболее известным вариантом является цикорий, который ценится за содержание инулина и способность не повышать уровень сахара в крови, что делает его востребованным в диетическом питании. Существуют и кофеиносодержащие альтернативы, например, южноамериканская гуарана, а также традиционные индейские травяные сборы.
Современные технологии позволяют создавать искусственный кофе методами биоинженерии. В биореакторах культивируются специальные бактерии, синтезирующие продукт, идентичный натуральному кофе по химическому составу и вкусовым качествам. Развитие данного направления рассматривается как экологическая альтернатива традиционному земледелию, способная снизить масштабы вырубки лесов Амазонии под кофейные плантации.
Заменители молочного жира
Разработка заменителей молочного жира, известных как спреды, началась в тысяча девятьсот шестидесятых годах в США и Швеции. Основным стимулом послужили медицинские исследования того времени, связывающие высокое потребление животного холестерина с развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Концепция спреда заключается в частичной или полной замене молочного жира растительными маслами, такими как пальмовое, кокосовое, подсолнечное или соевое.
Первое массовое внедрение спредов произошло в скандинавских странах. В Финляндии государственная программа по борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями, включавшая популяризацию спредов и физической культуры, привела к многократному снижению смертности от профильных патологий. В Советском Союзе производство аналогичных продуктов стартовало в тысяча девятьсот семьдесят четвертом году.
Процесс производства заменителей молочного жира близок к фармацевтической промышленности. Для придания растительным жирам консистенции и внешнего вида сливочного масла используются эмульгаторы, глицериды и пищевые красители. Продукт дополнительно обогащается витаминами, в частности токоферолом, и антиоксидантами. Технологическим преимуществом таких продуктов являются длительные сроки хранения. Согласно позиции Всемирной организации здравоохранения, заменители молочного жира признаются безопасными для здоровья при условии отсутствия в их составе трансжиров.
Сахар и его историческое развитие
Сахар имеет долгую историю трансформации из редкого медицинского средства в массовый продукт питания. Само слово имеет индийское происхождение, именно в Индии впервые было освоено получение сладкого вещества из тростника. Античные источники, в частности труды Плиния, описывают индийский сахар как разновидность меда из тростника, применяемую исключительно в медицинских целях.
В Средние века технологии выращивания сахарного тростника были переняты арабами, которые создали плантации в Египте, на Сицилии и в южной Испании. В Европе эпохи Возрождения монополию на производство и торговлю сахаром захватила Венеция. После открытия Америки испанцы быстро внедрили культивирование сахарного тростника в новых колониях. Долгое время сахар оставался дорогим товаром, доступным только обеспеченным слоям населения, и часто рассматривался как лекарство.
Переход сахара в категорию общедоступной пищи произошел в девятнадцатом веке благодаря разработке технологии его экстракции из сахарной свеклы. Первые успешные опыты датируются тысяча семьсот сорок седьмым годом, а промышленное производство было инициировано во Франции декретом Наполеона. Параллельно, в тысяча семьсот девяносто девятом году, русский химик Яков Есипов разработал технологию очистки свекловичного сока с помощью извести, что положило начало масштабной сахарной промышленности в Российской империи.
С точки зрения пищевой ценности белый рафинированный сахар практически полностью состоит из углеводов. Коричневый сахар, позиционируемый как более полезный, отличается лишь незначительным присутствием микроэлементов, таких как кальций, железо и магний, доля которых составляет около двух процентов, что не делает его полноценным источником витаминов по сравнению с фруктами. Независимо от исходного сырья, гликемический индекс чистого сахара является максимальным.
Влияние сахара на организм и сахарозаменители
Современная диетология рассматривает рафинированный сахар как фактор риска развития множества хронических заболеваний. Регулярное потребление сахара вызывает резкие выбросы глюкозы в кровь, что нарушает обмен инсулина и провоцирует развитие сахарного диабета, ожирения и атеросклероза. Кроме того, быстрые углеводы стимулируют дофаминовую систему мозга, вызывая чувство кратковременного энергетического подъема, за которым следует эффект привыкания, схожий с зависимостью. Всемирная организация здравоохранения постоянно пересматривает нормы потребления сахара в сторону их снижения.
Для замены сахара в пищевой промышленности применяются различные подсластители. Фруктоза обладает более низким гликемическим индексом, однако остается калорийным углеводом и не решает проблему избыточного веса. Широкое распространение получили многоатомные спирты ксилит и сорбит. Они практически не усваиваются организмом человека, не повышают уровень сахара в крови и не вызывают кариеса, так как не являются питательной средой для бактерий полости рта.
Вместе с тем, использование спиртовых подсластителей имеет побочные эффекты. Ксилит и сорбит метаболизируются кишечной микрофлорой с выделением газов, а также обладают выраженным слабительным действием, затрудняя всасывание воды стенками кишечника. Передозировка сорбитом может привести к тяжелой диарее и госпитализации. Также важно отметить, что ксилит крайне токсичен для собак, вызывая у них острый выброс инсулина и печеночную недостаточность.
Заменители соли
Заменители соли разработаны для людей, страдающих артериальной гипертензией, ишемической болезнью сердца, заболеваниями почек и остеохондрозом. Обычная поваренная соль, состоящая из хлорида натрия, способствует повышению артериального давления. Идея солезаменителей заключается в снижении доли натрия за счет добавления солей калия, которые способствуют снижению давления, а также солей магния и йода.
Разработка таких продуктов началась в сороковых годах двадцатого века. Первоначально в рецептурах использовался литий, однако после выявления его токсичности производители перешли на использование безопасного хлористого калия. Современные солезаменители могут состоять из хлористого натрия и хлористого калия в равных пропорциях, часто с добавлением пряностей для улучшения вкусовых качеств. Многочисленные клинические исследования подтвердили их эффективность в снижении артериального давления при регулярном применении.
Генетически модифицированные организмы (ГМО)
Генетически модифицированные организмы представляют собой живые организмы, ДНК которых была целенаправленно изменена путем внедрения генов с заданными свойствами. Помимо сельскохозяйственных культур, генная инженерия активно применяется в микробиологии. Около половины всего производимого в мире сыра создается с использованием ферментов, синтезируемых генетически модифицированными бактериями.
Основной задачей при создании трансгенных растений является не столько улучшение вкусовых качеств, сколько решение агротехнических проблем, связанных с массовым производством продовольствия. В условиях глобального роста населения традиционное сельское хозяйство требует колоссальных объемов гербицидов и инсектицидов. Внедрение специфических генов позволяет растениям самостоятельно противостоять неблагоприятным факторам.
Наиболее распространенной модификацией является придание устойчивости к гербицидам, например, глифосату, что позволяет обрабатывать поля химикатами без вреда для самой культуры. Другое ключевое направление внедрение генов бактерий, вырабатывающих токсины, смертельные для насекомых-вредителей. В результате трансгенная кукуруза или хлопчатник приобретают способность самостоятельно уничтожать паразитов, что снижает потребность в распылении инсектицидов.
Ведутся разработки по созданию культур, устойчивых к вирусным заболеваниям, засухе, засолению почв и токсичному воздействию алюминия. Существуют модификации, изменяющие физико-химические свойства растения для нужд промышленности. Например, был создан картофель, в котором подавлен синтез амилозы в пользу амилопектина, необходимого для целлюлозно-бумажной отрасли. Для нужд животноводства выращивается кукуруза с повышенной выработкой аминокислоты лизина. Перспективным медицинским направлением является создание растений, синтезирующих полиненасыщенные жирные кислоты для профилактики атеросклероза, а также снижение аллергенности базовых культур, таких как соя.
Регулирование и споры вокруг ГМО
Мировое производство генетически модифицированных продуктов распределено неравномерно. Абсолютными лидерами являются страны Северной и Южной Америки. США, Бразилия и Аргентина выделяют десятки миллионов гектаров под посевы трансгенной сои, кукурузы, хлопка, сахарной свеклы и папайи. В то же время в Китае площади под ГМО незначительны, а урожайность достигается за счет интенсивного использования удобрений.
Вопрос безопасности генетически измененных продуктов вызывает масштабные научные и общественные дискуссии. Основные опасения экологов и биологов связаны с потенциальной токсичностью новых белковых структур, вырабатываемых трансгенными растениями. Обсуждается риск горизонтального переноса генов. В частности, для контроля успешности генной модификации часто используются маркерные гены устойчивости к антибиотикам, взятые у кишечной палочки. Высказываются опасения, что эти гены могут передаться патогенным микроорганизмам в природе, сделав их неуязвимыми для медикаментов. Существует также проблема генетического загрязнения, когда модифицированные растения неконтролируемо скрещиваются с дикими сородичами.
Подходы к правовому регулированию ГМО кардинально различаются в разных странах. Законодательство США отличается либеральностью, обеспечивая свободный доступ трансгенных культур на рынок при условии прохождения экспертизы на токсичность и аллергенность, а также обязательной маркировки. Европейский Союз придерживается более консервативной политики, основываясь на строгих принципах композиционной эквивалентности и защиты потребительского рынка. В Российской Федерации после периода опытных испытаний в две тысячи шестнадцатом году был принят закон, полностью запрещающий использование генетически модифицированных организмов в сельском хозяйстве, оставив их применение легальным исключительно в научно-исследовательских целях.