Пищевая добавка может быть в 100 000 раз слаще сахара

В объединенном центре генетических технологий национального исследовательского университета (НИУ) БелГУ в рамках программы «Приоритет-2030» и в научно-образовательном центре «Инновационные решения в АПК» реализуется проект по созданию трансгенных кроликов, в молоке которых содержатся рекомбинантные природные белки с высокоинтенсивным сладким вкусом. Такая прорывная технология — важный шаг на пути создания животных—продуцентов сладкого белка с молоком, что, в свою очередь, может стать эффективным подспорьем в борьбе с глобальной проблемой ожирения и сахарного диабета 2-го типа.

Современную пищевую промышленность невозможно представить без многочисленных стабилизаторов, усилителей вкуса, красителей и модификаторов. Особое место в их числе занимает сахар. Вкус сладкого наряду с соленым, кислым, горьким и пикантным (умами) определяет наше восприятие пищи. И именно сладкий вкус не связан с «опасными» горькими и кислыми сигналами. Чистый соленый вкус также не ассоциируется с чем-то съедобным.

Между тем природа на много тысячелетий раньше появления современной технологии пищевых производств научилась подстраиваться под любовь к сладкому наших предков. Некоторые фрукты для того, чтобы казаться нам сладкими, не запасают энергозатратные углеводы, а синтезируют небольшие белки, которые взаимодействуют с рецепторами, отвечающими за восприятие сладкого вкуса, и таким образом легко поднимаются в цепочке пищевых предпочтений приматов и человека.

На сегодняшний день обнаружено шесть таких белков с высокоинтенсивным сладким вкусом: монеллин (открыт в 1969 году), тауматин (1972), пентадин (1989), мабинлин (1983), куркулин (1990) и браззеин (1994). Они пока не нашли широкого применения в пищевой промышленности, хотя некоторые из них зарегистрированы в качестве пищевых добавок и используются, например, при производстве жевательных резинок.

Выделять сладкие белки из растений чрезвычайно неэффективно и экономически бессмысленно, и только некоторые из них нашли промышленное применение в своей «дикой», природной форме. Но современная биотехнология и генетические технологии открывают совершенно новые горизонты для революции в пищевой промышленности.

На первом этапе биотехнологии сладких белков было предложено производить их в культурах бактериальных клеток или дрожжей, этим путем пошла компания «Эфко», которая реализует проект как резидент научно-образовательного центра мирового уровня «Инновационные решения в АПК» по получению сладкого белка браззеина в культуре клеток дрожжей.

Следующим, еще более прорывным шагом может стать создание животных—продуцентов сладкого белка с молоком. Ведь главное ограничение всех биотехнологий — сложные процедуры выделения и очистки белков, производимых в биореакторах, что определяет себестоимость продукции таких белков примерно в $100 (или 6 тыс. руб.) за 1 г. Если же представить себе, что корова начинает производить молоко, в котором с самого начала содержится такой сладкий белок, его не нужно дополнительно выделять и очищать, чтобы добавить в рецептуру молочных продуктов, то понятны все выгоды этого. Он стоит не дороже того молока, в котором содержится!

Животные продуценты могут производить 3–10 г рекомбинантного белка в 1 л молока, породистая корова производит не менее 10 тыс. л молока в год, сладкий белок браззеин в 2 тыс. раз слаще сахарозы, а значит, всего одна корова в год может производить до 100 кг браззеина, что эквивалентно 200 т сахара. Такое молоко можно смешивать с обычным или использовать в рецептуре молокосодержащих продуктов (даже в виде сухого молока). Благодаря своей устойчивости к относительно высоким температурам белок может выдержать процесс пастеризации молока, а также выделения и очистки для дальнейшего использования.

Уже созданы модельные мыши, в молоке которых содержится браззеин, доказано, что при таком способе продукции он сохраняет свои вкусовые свойства, в рамках программы «Приоритет-2030» в НИУ БелГУ проводятся работы по созданию генетически модифицированных кроликов—продуцентов браззеина (до 21 л молока, или до 210 г браззеина, в год от одной крольчихи, что эквивалентно 420 кг сахара).

Очевидно, что наибольшую потребность в промышленном получении сладких белков испытывает не столько пищевая, сколько медицинская сфера. 11 октября по инициативе Всемирной организации здравоохранения отмечается Всемирный день борьбы с ожирением. Широко известно, что отказ от избыточного потребления простых углеводов является одной из основных мер профилактики и лечения сахарного диабета и связанных с ним заболеваний.

Тем не менее нетрудно представить, почему отказ от сладкого является сложнейшей задачей, с которой непросто справиться любому пациенту.

Сладкие фрукты составляли основу рациона наших далеких предков, эволюция очень надежно закрепила в нашем мозге мотивацию к поиску и потреблению сладкого. Но эволюционный отбор не способствовал формированию сдерживающих механизмов, которые могли бы регулировать избыточное потребление сахаросодержащих продуктов, в первую очередь потому, что источников питания было всегда мало. В этой связи «обман» вкусовых рецепторов является одной из наиболее логичных стратегий борьбы с диабетом.

Однако, несмотря на наличие широкого спектра сахарозаменителей, внедрение веществ, способных имитировать вкусовую рецепцию сладкого, не решило одну из ключевых проблем диетологии. В первую очередь ограничением возможности перехода на сахарозаменители является неудовлетворительный профиль их переносимости. Среди прочего, потребление подсластителей ассоциировано с развитием таких побочных эффектов, как нарушение нормальной моторики кишечника, дисбактериоз, заболевания желчного пузыря и др.

Все эти побочные эффекты связаны с тем, что сахарозаменители не являются инертными веществами и оказывают влияние не только на вкусовые рецепторы, но и на течение ряда физиологических процессов. В этом отношении сладкие белки представляются наиболее безопасными сахарозаменителями, поскольку, как любые другие вещества белковой природы, разрушаются до безопасных аминокислот уже при попадании в желудочно-кишечный тракт.

Возможно, как раз сейчас мы стоим на пороге удивительных перемен, когда с использованием природоподобных технологий мы сможем перейти на здоровое питание, не меняя наших привычек.

Алексей Дейкин, кандидат биологических наук, НИУ БелГУ