Нам нужна «белковая революция»
Бобовые, водоросли и насекомые уже совсем скоро будут играть ключевую роль в схеме обеспечения растущего населения планеты высококачественным белком. «Бюлер» разрабатывает решения для переработки такого альтернативного сырья.
Заменители мяса на основе гороха, макаронные изделия с хлореллой в составе, мука из мухи «черная львинка» в качестве корма для аквакультуры: подобные инновационные подходы к нахождению источников белка просто необходимы для обеспечения им растущего населения нашей планеты. Взрослому человеку требуется приблизительно 60 г высококачественного белка в день. Для того чтобы прокормить население Земли, сельскохозяйственная промышленность ежегодно производит порядка 525 млн т растительного белка, содержащегося в кукурузе, рисе, пшенице и соевых бобах.
«Согласно нашим расчетам для обеспечения растущего населения планеты белком к 2050 году его потребуется на 265 млн т в год больше», — говорит Андреас Бауманн, эксперт в области производственно-сбытовой цепочки белка в компании «Бюлер».
Во избежание создания разрыва в потреблении белка его глобальное производство необходимо увеличить на 50% по сравнению с сегодняшним уровнем.
Ликвидация разрыва в потреблении белка
Угрожающий обществу разрыв в потреблении белка представляет собой серьезную опасность для человека. Ведь даже сегодня, несмотря на интенсивное сельскохозяйственное производство, увеличенные масштабы животноводства и рыбного промысла, системы обеспечения белком не отвечают принципам экологической устойчивости.
«Две трети всего растительного белка идет на корм домашнего скота — крупного рогатого, свиней, домашней птицы или рыбы. К тому же преобразование растительного белка в животный не отличается эффективностью», — поясняет Андреас Бауманн.
Для достижения привеса в 1 кг крупному рогатому скоту требуется до 20 кг корма. А выход по пригодному в пищу мясу еще ниже.
Обеспечение белком 18 млрд веганов
До 50% дополнительного белка, который будет необходим к 2050 году, можно будет получить за счет исключения образования отходов. На сегодняшний день мы теряем порядка 30% сырья вследствие его порчи, например, из-за ненадлежащего хранения или потому, что потребители выбрасывают продукты. Дефицит белка также может быть сокращен, если мы обратим более пристальное внимание на рационы питания на основе овощей.
«Если бы мы все стали веганами, объема производимого в настоящее время белка хватило бы, чтобы обеспечить 18 млрд людей», — говорит Бауманн.
Однако такое развитие событий все же маловероятно: с возрастанием уровня благополучия населения развивающихся стран потребление им мяса также стремительно возрастает и к 2050 году может увеличиться на 44%. Поэтому использование растительного белка в большем объеме является неизбежным. Так, большие надежды связаны с применением для этих целей зернобобовых культур.
«Эти безглютеновые источники белка и пищевых волокон уже давно ценятся потребителями, заботящимися о своем здоровье», — объясняет эксперт в области производственно-сбытовой цепочки белка в компании «Бюлер».
В Азии и Африке нут, чечевица и фасоль издавна являются важными базовыми продуктами. Однако в Европе и Северной Америке о них почти забыли. Поэтому и объемы их производства довольно низкие — лишь 77 млн т в год, т.е. в 15 раз меньше кукурузы и в 10 раз меньше риса или пшеницы. Но потенциал бобовых далеко не исчерпан. К тому же на сегодняшний день доступны и эффективные технологии их переработки: так, «Бюлер» предлагает решения для всех основных технологических этапов — очистки, лущения, дробления и сортировки.
Например, лущильная машина для гороха Pulsroll позволяет эффективно, аккуратно и гигиенично удалять оболочку с зерен различных бобовых.
«Наши технологии разрабатываются специально для удовлетворения разнообразных требований в соответствии с обеспечиваемой производительностью и параметрами безопасности. Все оборудование полностью отвечает высоким стандартам предприятий ЕС и США по переработке бобовых», — говорит специалист.
Новые продукты делают бобовые более привлекательным сырьем
Критическим этапом является последующая переработка сырья. На Западе принято критиковать бобовые за то, что их долго готовить, и они могут вызывать вздутие живота. Следовательно, основная задача пищевой промышленности в этом контексте — создать приемлемые для потребителя продукты. Чечевица и горох, например, могут перерабатываться в муку с высоким содержанием белка, которая в последующем будет использоваться в качестве добавки при изготовлении хлебобулочных или макаронных изделий. Такие решения также интересны и с точки зрения физиологии: аминокислоты, содержащиеся в бобовых и пшенице, отлично дополняют друг друга, а их свойства в совокупности сопоставимы со свойствами животных белков.
Приятная по вкусу и текстуре мука также может изготавливаться и из одних бобовых. Однако традиционная текстура «aldente», т.е. твердость «на зубок», характерная для макаронных изделий из пшеницы, может быть достигнута лишь посредством модификации крахмала. Как и во всех остальных безглютеновых макаронных изделиях, крахмал здесь должен выполнять функцию глютена.
Пресс Polymatik от «Бюлер» является технологическим решением, обеспечивающим возможность обработки бобовых и другого сырья для получения макаронных изделий с привычными текстуральными качествами. И последняя, но не менее важная сфера применения муки из бобовых — это производство заменителей мяса.
Экструзионные технологии «Бюлер» позволяют получить так называемые «текструдаты». Этот процесс предусматривает нагрев белкового концентрата в экструдере. Под воздействием высоких температур происходит денатурация нативной структуры белка. При выходе продукта из матрицы, белковая цепь, в которой белки самостоятельно образуют поперечные связи, выстраивается вновь. Полученные экструдаты обладают волокнистой структурой, очень похожей на структуру мяса животных, и даже при жевании текстурально напоминают нежирное мясо.
«Такие инновационные продукты могут повысить привлекательность бобовых для более широкого круга потребителей, ведь им не придется изменять своим пищевым привычкам», — добавляет Андреас Бауманн.
Соевые бобы и рыбная мука — нерациональные источники белка
Однако в средне- и долгосрочной перспективе неизбежным станет применение в качестве источников белка принципиально нового сырья, такого как водоросли или насекомые. Так, например, при производстве корма для животных это сырье могло бы стать экологически устойчивой заменой соевым бобам и рыбной муке. На сегодняшний день почти 80% глобального урожая сои идет на производство корма.
«Основная критика в адрес выращивания сои обусловлена связанным с ее культивацией уничтожением лесов под сельскохозяйственные угодья, как, например, это происходит в Бразилии», — говорит Бауманн.
Рыбная мука в основном производится из рыбы, выловленной в природной среде, что еще больше обостряет проблему чрезмерного промысла. Помимо аспектов экологической устойчивости важную роль играют и экономические показатели, которые говорят сами за себя: в период с 1994 по 2014 гг. цены на соевые бобы и рыбную муку возросли в три раза. При этом микроводоросли, такие как хлорелла и спирулина, являются превосходными источниками белка. Их производство не требует дополнительных земель. Они быстро растут и занимают очень мало места. Культивация водорослей осуществляется в открытых прудах или закрытых системах, оснащенных трубками, мешками или емкостями. Например, в знаменитом «доме из водорослей», построенном в немецком Гамбурге, для этих целей используется даже фасад. Один кг белка водорослей может быть произведен на площади всего в 1,6 кв. м, тогда как для производства такого же количества свинины требуется 50 кв. м.
Бережный разрыв клеточной стенки водоросли
Промышленные установки для культивации и переработки водорослей в широких масштабах на сегодняшний день еще не разработаны. Одним из наиболее важных этапов в этом процессе является разрыв прочных клеточных стенок водоросли. В рамках своего исследовательского проекта компании «Бюлер» удалось доказать, что наиболее рентабельным механическим средством для этих целей являются бисерные мельницы. Данная технология мокрого помола также применяется в процессах диспергирования высококачественных печатных красок или покрытий.
Множество мелющих тел малого размера приводятся в движение ротором. Между этими телами создается давление, в результате воздействия которого образуется тонкая дисперсия продукта.
«Особенность этого процесса заключается в возникновении срезающего усилия за счет приведения жидкости в движение, что обеспечивает бережный разрыв клеточной стенки водоросли», — добавляет Бауманн.
Белок, содержащийся в таких клетках, может быть переработан, например, в корм для животных. «Бюлер» предлагает решения и для кондиционирования сырья, а также для экструдирования кормовых гранул для домашних животных или скота.
Водоросли могут использоваться и в пищевой промышленности, так как содержащийся в них белок пригоден для производства пищевых добавок для хлебобулочных, макаронных изделий, снэков или заменителей мяса. Помимо содержащихся в них разнообразных белков водоросли также богаты высококачественными полиненасыщенными жирными кислотами или пигментами, что еще больше увеличивает потенциал их применения.
Насекомые как рациональный источник белка
Наряду с водорослями насекомые также обладают большим рыночным потенциалом. В качестве корма для мучных червей или личинок черной львинки могут использоваться промышленные или бытовые отходы. При этом коэффициент конверсии корма очень высок. Для привеса в 1 кг насекомым требуется лишь 2 кг корма. Как и водоросли, они требуют минимального пространства: на 1 кв. м площади можно произвести 1 кг белка насекомых.
Несмотря на то, что в некоторых регионах, например, в Азии, насекомые традиционно употребляются в пищу, до сих пор не ясно, смогут ли западные потребители принять идею продуктов на основе такого сырья. Поэтому на сегодняшний день главным направлением является переработка этого сырья для производства кормов.
«Белок насекомых очень схож с содержащимся в рыбной муке и поэтому мог бы применяться непосредственно в качестве корма для аквакультуры, что помогло бы снизить нагрузку на естественную популяцию рыбы», — говорит представитель «Бюлер».
Однако прежде чем мы сможем использовать насекомых в качестве источника пищи для человека и корма для животных, необходимо решить ряд сложных задач. В некоторых странах действует запрет на использование белка животного происхождения в кормах для домашних животных со времен кризиса губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота. Кроме того, выращивание и переработка насекомых в промышленных масштабах все еще является новой и неизвестной областью.
«В настоящее время компания «Бюлер» совместно со своим китайским партнером осуществляет наладку опытного объекта для переработки личинок мух и мучных червей в промышленных масштабах. Целью этого проекта является производство муки из насекомых, которая могла бы использоваться вместо рыбной кормовой муки, а также высокосортного жира с качествами, аналогичными свойствам пальмоядрового масла», — поясняет эксперт в области производственно-сбытовой цепочки белка.
В течение нескольких следующих лет рынок белка, несомненно, станет еще более диверсифицированным. Будучи рыночным и технологическим лидером в сфере очистки, сушки, сортировки, помола и экструдирования, «Бюлер» будет играть ключевую роль в разработке и реализации решений по переработке альтернативных источников белка, таких как бобовые, водоросли или насекомые.
«Тогда как потенциал бобовых культур может быть реализован уже сегодня, в настоящее время мы разрабатываем решения, которые в ближайшем будущем будут способствовать обеспечению людей пищей, а животных — кормом на основе водорослей и насекомых», — подводит итог Андреас Бауманн.
По материалам журнала «Бюлер»
