Введение. Биотехнологии в современном мире являются важным направлением в научных исследованиях. Методы биотехнологий позволяют создавать новые и полезные продукты, а также сохранять функциональные свойства пищевых элементов. С точки зрения экономики и хозяйства, стоит признать, что биотехнология повышает эффективность производства, способствует экономии сырья, обеспечивает переработку сырьевых ресурсов. Интерес биотехнологов к этой проблеме обусловлен не только способностью микроорганизмов синтезировать вещества, имеющие промышленное значение, но и возможностью использовать их биомассу в качестве субстрата для получения биокорректоров пищи и биологически активных добавок (БАД) [1]. Исследования в этой области развиваются и закладывают важный теоретический фундамент, что актуализирует данную тему.

            Основная часть. Современная пищевая биотехнология представляет собой индустрию пищевых ингредиентов — вспомогательных технологических добавок, вводимых в продукты питания в процессе их изготовления для повышения их полезных свойств, качества и хранимоспособности. Как известно, рациональное питание, адекватное по количественным и качественным показателям, медико-биологическим требованиям, является одним из важнейших факторов, предопределяющих состояние здоровья нации.

            В основе биотехнологий пищевого производства лежат достижения целой отдельной науки, называемой биотехнологий.

            Биотехнология — производственное использование биологических агентов (в частности микроорганизмов) для получения полезных продуктов и осуществления целевых превращений. В биотехнологических процессах также используются такие биологические макромолекулы как белки — чаще всего ферменты, рибонуклеиновые кислоты.

            Большинство пищевых технологий основаны на биокаталитических методах конверсии сельскохозяйственного сырья. Наиболее масштабно используют ферментные препараты микробного происхождения в спиртовой и пивоваренной (порядка 60% от общего объема ферментных препаратов), хлебопекарной, кондитерской, крахмалопаточной, сыродельной (до 20%) отраслях промышленности [3]. Применение отечественных биокатализаторов позволяет не только интенсифицировать существующие биотехнологические процессы в пищевой промышленности, но и создать конкурентоспособную продукцию нового поколения с заданными свойствами, произвести импортозамещение.

            Ферментативный катализ субстратов растительного, животного и микробного происхождения обеспечивает радикальное изменение функциональных свойств и фракционного состава сырья на различных этапах его переработки, открывая широкие возможности создания принципиально новых видов пищевой продукции. Ферменты, применяемые в промышленности: амилазы для гидролиза крахмала, протеиназы для обработки кож, пектиназы для осветления фруктовых соков и другие получают также из культур микроорганизмов. Все это и многое другое показывает огромный потенциал т.н. прикладной микробиологии и биохимии.

            Микроорганизмы используются химиками в качестве катализаторов для осуществления некоторых этапов в длинной цепи реакций синтеза. Микробиологические процессы по своей химической специфичности и по выходу продукта превосходят химические реакции.

            Проблема с недостатком пищи во всем мире упирается в недостаток белка. Эту проблему возможно решить при помощи использования микроорганизмов. Микроорганизмы чрезвычайно богаты белком — он составляет 70—80 процентов их веса. Скорость его синтеза огромна. Микроорганизмы примерно в 10—100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Здесь уместно привести классический пример: 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн. Естественно, на получение 1 кг белка микробиологическим синтезом при соответствующей промышленной технологии потребуется средств меньше, чем на получение 1 кг белка животного. К тому же технологический процесс куда менее трудоемок, чем сельскохозяйственное производство, не говоря уже об исключении сезонных влияний погоды — заморозков, дождей, суховеев, засух, освещенности, солнечной радиации и т. д. [9].

            Используемые производителями пищевые добавки, как правило, имеют растительное или бактериальное происхождение: например, синтезируемые бактериями ксантановая и гуаровая смолы. Многие аминокислотные добавки, усилители вкуса и витамины, добавляемые в пищевые продукты, производятся с помощью бактериальной ферментации [10]. Со временем биотехнология должна обеспечить производителям пищевых продуктов возможность синтеза большого количества пищевых добавок, которые в настоящее время слишком дороги либо малодоступны из-за ограниченности природных источников этих соединений [11].

            Производители продуктов питания используют растительный крахмал в качестве загустителя и заменителя жира в низкокалорийных продуктах. В настоящее время крахмал получают из растительного сырья и модифицируют с помощью химических реагентов или энергоемких механических процессов. Биотехнология позволяет изменить характеристики растительного крахмала и таким образом избежать необходимости его промышленной обработки [2].

            Биотехнологические решения находят свое применение в такой важной для человека отрасли, как мясное производство.

            В настоящие время на рынке стартовые культуры конкурируют с пищевыми добавками, выполняющими ту же технологическую роль, в частности с глюконо-дельта-лактоном (ГДЛ). Недостатком ГДЛ является то, что его применение вызывает окислительную порчу жира — прогоркание, так как это соединение — окислитель, и второй недостаток — колбаса с ним быстро высыхает и становится очень твердой и требует скорейшей реализации. С точки зрения функционального питания нашего населения ряд молочных бактерий имеет пробиотические свойства, за счет которых улучшается пищеварение, микробиоценоз, иммунитет, обмен веществ в условиях нестабильной экологической ситуации [6].

В перспективе в производстве мясных продуктов могут появиться нетрадиционные биотехнологии, основанные на изучении полезных свойств микроорганизмов, используемых в качестве стартовых культур. Доминирующим критерием отбора микроорганизмов в качестве стартовых культур служит степень влияния микроорганизма на вкусоароматические характеристики готового продукта в условиях интенсификации технологий производства мясопродуктов.

Большое значение также имеет протеолитическая активность используемых микроорганизмов, которая определяется в расщеплении белков мяса. Данный принцип используется в повышении качественных характеристик малоценного в пищевом отношении коллагенсодержащего сырья [4].

По данным Росстата уровень потребления мяса и мясных продуктов на душу населения в стране ниже нормы. Рекомендуемая доля животных белков в рационе взрослого человека должна составлять в среднем 55% от их общего количества. Поэтому основные задачи мясной промышленности – комплексное использование животноводческого сырья и его переработка в целях увеличения объема производства продуктов питания c высокой биологической ценностью [7].

            Более того, биотехнологии решают ряд следующих задач: минимизировать использование животного сырья в пищевой промышленности, решить проблему с недостатком пищи, решить экологические проблемы, расширить масштабы производства, а также урегулировать этические вопросы мясной промышленности.

            Интересным опытом представляется синтетическое мясо, которое представляет собой искусственно выращенное мясо путем применения биотехнологий. В августе 2013 года на пресс-конференции в Лондоне доктор Маркс Пост продемонстрировал (и также употребил в пищу) гамбургер с котлетой из искусственного мяса. В тот момент производство данного продукта обошлось ему в 215 000 фунтов и заняло более двух лет. Учитывая все риски и минусы, следует признать, что данное направление поможет решить ряд проблем.

Заключение. Таким образом, пищевая биотехнология изучает биотехнологический потенциал сырья животного происхождения и пищевых добавок, в качестве которых используются новые ферментные препараты, продукты микробиологического синтеза, новые виды биологически активных веществ и много компонентные добавки. Основные преимущества биотехнологий заключается в их способности создавать продукты, применимые для питания, без рисков традиционного производства. Это обуславливает важную роль биотехнологий в экономическом и хозяйственном плане для всей страны и мира, если говорить о таких темах, как экология и решение голода в отстающих странах.