Как есть сладкое и не толстеть: новый заменитель сахара — сладкий белок браззеин

Сахар — один из самых замечательных ингредиентов в мире. Он не только восхитительно сладкий — он еще обладает способностью придавать вкус и текстуру многим блюдам и продуктам. Но есть у сахара и оборотная сторона: диабет, ожирение и кариес. С детства нас пугали, что сладкое есть вредно. И до недавнего времени это было верно. Но с появлением сладких белков ситуация должна измениться кардинально. Александр Грек

Считается, что сахар научились получать в Индии еще два тысячелетия назад, но долгое время он был невероятно дорогим. В 1801 году на территории Пруссии построили первый завод по переработке свеклы, но из обычного корнеплода удавалось добыть совсем немного сладости. Революцию совершил Наполеон: когда из-за морской блокады прекратились поставки тростникового сахара, он дал ход селекции сахарной свеклы.

Уже в середине XIX века сахар резко потерял в цене — и стал любимым ингредиентом технологов пищевой промышленности: это идеальный наполнитель, идеальный улучшитель вкуса, идеальный кристаллизатор, идеальный консервант. И от него практически невозможно отказаться.

Не сахар

В середине прошлого века на рынке появилось множество синтетических подсластителей: сахарин, аспартам, сорбит и другие. Сладкие, практически не содержащие калорий — казалось бы, отличная альтернатива сахару. Однако исследования показали: при избыточном потреблении подобные сахарозаменители могут вызвать ряд проблем — от головных болей до сердечно-сосудистых заболеваний.

Кроме того, альтернативы приучают вкусовые рецепторы к чрезмерно сладкой пище и, по-видимому, изменяют микробиом, повышают уровень глюкозы, провоцируют увеличение количества потребляемых калорий, в перспективе вызывая ожирение. И это лишь небольшой перечень побочных эффектов.

Тропическая сладость

Глюкоза — самый мощный аккумулятор энергии в природе. Именно поэтому звери так любят фрукты. Растения тратят огромное количество ресурсов на то, чтобы вырастить сладкие плоды, но игра стоит свеч: такие плоды активно поедаются, а следовательно, спрятанные в них семена разносятся по большой территории.

Однако в процессе эволюции некоторые тропические виды, названия которых даже нет в русском языке, научились вместо лакомых углеводов вырабатывать специальные белки, которые при взаимодействии со вкусовыми рецепторами дают ощущение сладости при небольшом количестве калорий.

Интересно, что, согласно исследованиям ученых из МГУ, далеко не все животные чувствуют эту нотку. Человек — чувствует.

Местные жители употребляли такие плоды в пищу с древнейших времен, однако окультурить растения не удалось. Зато в 1969 – 1990 годах специалисты сумели выделить из них ряд сладких белков: монеллин, куркулин, тауматин, браззеин и мабинлин. А дальше ученые предложили очевидное решение: если получать такие белки из растений затруднительно, надо попробовать их синтезировать. На помощь пришла новая технология — прецизионное (или точное) ферментирование.

Древнейший процесс

Ферментация, или естественное брожение, — это процесс, тесно связанный с историей человечества. Хлеб, йогурт, уксус, тофу, маринованные огурцы и многое другое производится с использованием ферментации. Да и сохранять продукты она позволяет гораздо дольше, чем это было бы возможно в натуральном виде.

Этанол для алкогольных напитков или топлива, н-бутанол для производства каучука, пенициллин для лечения инфекций, лимонная кислота в качестве дезинфицирующего средства или ароматизатора, аминокислоты и витамины, в частности C, B2, B12 и D2, — все это тоже доступно нам благодаря промышленной ферментации.

Технология прецизионного ферментирования — следующий шаг в этом направлении. Биологи научились изменять гены микробов в процессе ферментации для получения невероятно точных результатов, производить молекулы для промышленной ферментации быстрее, дешевле и с меньшими затратами ресурсов, чем когда-либо прежде.

Сегодня при помощи методов генной инженерии в микроорганизмы — дрожжи, водоросли или бактерии — внедряют гены, кодирующие любые нужные белки, объясняет кандидат физико-математических наук, директор по инновациям ГК «ЭФКО» Ростислав Ковалевский. Потом подготовленные бактерии помещаются в биореакторы (ферментационные резервуары пивоваренного типа), куда подается специальная питательная среда, необходимая для их роста, и создаются оптимальные температурные условия. Микроорганизмы вырабатывают нужное вещество, которое затем очищается, причем настолько, что никаких примесей не остается, и высушивается. На выходе получается абсолютно чистый биотехнологический продукт.

При этом генно-модифицированными организмами являются грибки, бактерии и водоросли — но не вещества, которые они производят. Конечные продукты не содержат микроорганизмов — следовательно, и никаких модифицированных генов в них нет. Первым продуктом прецизионного ферментирования, появившимся на рынке в начале 1980-х годов, был человеческий инсулин. За ним последовали еще несколько лекарств: гормон роста человека, вакцина против гепатита В и человеческий эритропоэтин (гормон, вырабатываемый почками). Затем была создана группа биологических препаратов для лечения таких болезней, как анемия, СПИД, гепатит С, рассеянный склероз и некоторые виды рака.

Тест-драйв

Недавно я угощал сотрудников редакции (и заодно и своих детей) шоколадными конфетами и мороженым. «Ну как вам?» — спрашивал я. И слышал в ответ: «Конфеты вкусные, давай еще. Мороженое — отличный пломбир. А в чем подвох?» Никто даже не заподозрил, что в принесенных мною лакомствах не было ни грамма сахара. Начинка конфет состояла из полезной клетчатки с микроскопической добавкой сладкого белка, а в мороженом к тому же было растительное молоко. После раскрытия секрета реакция у всех была одна: «Где такое купить?»

Мечта любого сладкоежки — мороженое, которое не содержит ни грамма сахара и ни капли животного жира, а по вкусу неотличимо от пломбира из детства.

Роль сахара в этих сладостях играл белок браззеин, который в 2000 раз слаще сахарозы и не повышает уровень глюкозы в крови. Разработкой технологии получения сладких белков в мире занимается несколько компаний; например, Joywell Foods экспериментирует с миракулином, а Sweegen — с браззеином. Но ближе всего к созданию технологии подошли в России: компания «ЭФКО» совместно с научными коллективами под руководством академиков РАН разработала метод производства браззеина и, самое главное, сертифицировала его в России, Беларуси, Казахстане, Киргизии, Армении и ОАЭ. Это значит, что продукт доказанно безопасен и соответствует всем требованиям, предъявляемым к пищевым ингредиентам. Как пояснил Ростислав Ковалевский, это первый случай сертификации нового пищевого продукта в России.

Космическое производство

Браззеин, который использовался в тестовых конфетах и мороженом, был получен на ферментном заводе компании «ЭФКО» в Белгородской области, в инновационном центре «Бирюч». Здесь изготавливается и первый продукт по технологии прецизионного ферментирования — фермент фосфолипаза А2, необходимый для выпуска самого узнаваемого продукта компании — майонеза «Слобода». После удачи с этим ферментом в «ЭФКО» появилась рабочая группа, которая совместно с Институтом биоорганической химии РАН занялась созданием штамм-продуцента браззеина, а совместно с МГУ — монеллина. С момента старта проекта в 2020 году предприятие инвестировало в разработку технологии производства сладкого белка 1,3 млрд руб. «Сразу два белка — ни у кого в мире такого нет», — с гордостью говорит Ростислав Ковалевский. Первым прошел сертификацию как раз браззеин.

Завод компании «ЭФКО» в Белгородской области

Я был, кстати, на этом заводе. Невероятная чистота (как-никак работают там с микроорганизмами), множество баков и трубопроводов из пищевой нержавеющей стали, стерильные комнаты для экспериментов с образцами — и никакого запаха. Разве что легкий аромат роз, растущих вокруг исследовательских корпусов. Следит за производством всего один человек — он сидит в специальном помещении, напоминающем центр управления полетами.

Современный ферментный завод напоминает космическое производство: полная стерильность, блестящие трубопроводы и баки из нержавеющей стали, персонал в белоснежных халатах.

Но мощности одного завода для обеспечения потребности страны в сладком белке явно не хватит. «Сейчас мы находимся на этапе проектирования первого промышленного предприятия по производству браззеина в России. Масштабирование проекта обойдется более чем в 10 млрд руб.», — рассказывает генеральный директор «ЭФКО» Евгений Ляшенко. Строительство завода начнется после завершения проектирования в 2025 году. Еще один завод за полмиллиарда долларов компания планирует открыть в ОАЭ.

Но новые продукты со сладкими белками — мороженое, конфеты и напитки — должны появиться в российских магазинах уже к концу этого года. Первый ферментный завод компании все-таки работает.