Журнал «Агротехника и технологии»
К 2050 году человечеству потребуется дополнительно 265 млн тонн белка ежегодно. Чтобы сегодня обеспечить растущее мировое население полноценным белком, нужны инновационные подходы
Заменители мяса из гороха; макаронные изделия, содержащие белок хлореллы; мука из Черной львинки в качестве устойчивого корма для аквакультуры — эти и другие не менее интересные продукты приобретают все большую популярность в профессиональных кругах. А совсем скоро альтернативные источники белка, к которым относятся бобовые, водоросли, насекомые, и продукты микробиологического синтеза, будут играть ключевую роль в питании людей и животных. О том, есть ли промышленные решения для их производства, журналу «Агротехника и технологии» рассказал Иван Соколов, директор по инновационному развитию ГК «Дамате».
Белки — элементарные компоненты, необходимые для роста и обновления клеток человека и животных. Они постоянно образуются и разрушаются в нашем теле. Для поддержания этого цикла белки должны составлять около 15 % от ежедневной потребляемой энергии. Мировое сельское хозяйство ежегодно производит 525 млн т растительных белков, которые, например, содержатся в кукурузе, рисе, пшенице или сое. Однако в 2050 году на нашей планете будет проживать почти 10 млрд человек. Если тенденция к более высокому потреблению мяса и рыбы будет продолжаться, к этому времени нам понадобится дополнительно 265 млн т продовольственного белка (растительного и животного). В связи с этим глобальное производство с/х продукции должно будет увеличиться на 50 % по сравнению с нынешним уровнем, что потребует такое же количество ресурсов: пресной воды, земли, электроэнергии, нефти.
До 50% дополнительного белка, необходимого к 2050 году, можно получить путем переработки отходов
Нестабильный белок
По оценкам ФАО, сегодня в мире хронически не доедает более 1 млрд человек. Белковая потребность людей в развитых странах до 70 % удовлетворяется белками животного происхождения и лишь около 30 % — растительными белками. Растущий белковый разрыв представляет собой огромный вызов для человечества. Даже сегодня система поставки белков нестабильна. Две трети всей растениеводческой продукции используется на корм скоту. А для содержания сельскохозяйственных животных требуются огромные земельные, водные и энергетические ресурсы.
До 50 % дополнительного белка, необходимого к 2050 году, можно получить путем переработки отходов, которых немало. Так, на сегодняшний день около 30 % продовольствия теряется либо из-за проблем с логистикой, либо из-за неправильных условий хранения, либо из-за того, что их выбрасывают потребители.
Также в качестве одного из вариантов решения проблемы нехватки животного белка ученые предлагают увеличение потребления растительной пищи и снижение потребления мяса. Став вегетарианцами, мы могли бы обеспечить продовольствием 18 млрд человек при сегодняшнем объеме производства белка. Тем не менее, вероятность такого развития событий невелика: по мере того как благополучие развивающихся стран будет расти, потребление белков животного происхождения вырастет на 35 % через 20 лет. Поэтому остается один путь — поиски альтернативных источников белка.
Став вегетарианцами, люди могли бы обеспечить продовольствием 18 млрд человек при том же объеме производства белка
В поисках альтернативы
Основной источник кормовых белков — это бобовые культуры (главным образом, соя). Мировое производство сои в сезоне 2017/2018 составило около 350 млн т. Более 80 % мирового объема производства этой культуры приходится всего на три страны: США (35 %), Бразилию (33 %) и Аргентину (14 %).
Евросоюз критически зависит от импортных поставок сои и соевого шрота. В 2015 году странами ЕС было импортировано 35,6 млн т сои, а произведено всего 800 тыс. т, что равняется примерно 2 % от потребностей европейцев.
В России же, по данным Росстата, посевные площади сои в 2018 году составили около 2,9 млн га, а средняя урожайность — всего 1,4 т/га. Это, безусловно, недостаточный для нашей страны показатель. В Бразилии, например, средняя урожайность составляет 3 т/га, а в США — 3,8-4 т/га. На данный момент в России производится около 3,5-4 млн т сои, а потребляется — около 6-6,5 млн т. Соответственно, импорт составляет около 45 % от общего объема потребления.
Еще один ценный источник белка и незаменимая основа кормов для рыб — рыбная мука. Однако в мире ее изготовлением занимаются все меньше. В 2016 году мировой объем производства рыбной муки составил 4,9 млн т. Кроме того, продуктивность морских экосистем в настоящее время претерпевает значительные изменения, которые заключаются в переходе от традиционного рыболовства к широкомасштабному выращиванию аквакультуры на рыбных фермах. По данным ФАО, в 2014 году был пройден важный рубеж: если исключить рыбу, используемую в непищевых целях, мировое производство аквакультуры достигло 101,1 млн т, что составило 52 % от общего объема производства рыбного хозяйства (195,7 млн т).
При этом наращивание объемов производства как сои, так и рыбной муки, сопряжено с определенными проблемами. Так, чтобы нарастить производство сои нужно вырубать тропические леса, а рыбная мука производится в основном из дикой рыбы, что усугубляет проблему чрезмерного вылова. Свидетельством тому служат и экономические предпосылки: цены на соевые бобы и рыбную муку выросли в пять раз в период с 1994 по 2017 год.
В связи с этим наиболее подходящими организмами в качестве альтернативных источников белка являются насекомые, грибы, бактерии и микроводоросли. Кроме того, некоторые возделываемые растения (злаки, зерновые и масличные культуры) также могут заменить соевый и рыбный белок в животноводстве.
Стейк без крови
С каждым годом растет количество компаний, занимающихся разработкой технологий получения мяса, выращенного в пробирке или сделанного из растительного сырья, текстура и вкус которых очень похожи на мясо животных. А вместе с этим растет и количество привлеченных ими инвестиций. Этот сегмент находится под пристальным вниманием мировых лидеров мясного рынка. Например, компания Tayson (крупнейший мировой производитель мяса) активно инвестирует через корпоративный венчурный фонд в такие стартапы. Ожидается, что к 2020 году рынок заменителей мяса достигнет отметки в 5,2 млрд долларов США.
Насекомые
Во многих странах Азии, Латинской Америки и Африки существует традиция использования насекомых в качестве источника пищи. Согласно подсчетам ФАО, по крайней мере 2 млрд человек используют насекомых в качестве пищи, причем съедобными считаются 1,9 тыс. видов насекомых. Станут ли продукты на основе насекомых приемлемыми для западных потребителей, остается вопросом. Поэтому в настоящее время основное внимание уделяется переработке насекомых в корма.
Поскольку мука из насекомых по показателю белка подобна рыбной муке, ее можно применять для аквакультуры, что поможет снизить давление на природные популяции рыб. Мучных червей или личинок мух можно выращивать при очень высокой плотности: 3 кг белка из насекомого может быть произведено на 1 м2. Причем они очень эффективны благодаря своей способности перерабатывать 2 кг корма в 1 кг биомассы. Кроме того, субстратом для производства белка насекомыми могут служить пищевые отходы и продовольственные потери. По данным BCG, в мире пропадает или выбрасывается почти треть всех произведенных продуктов питания — примерно 1,6 млрд тонн ежегодно. Так что подобная переработка поможет существенно улучшить и экологическую, и экономическую ситуацию в мире.
Однако правовой статус кормовых белковых добавок, полученных из насекомых, не совсем ясен: в некоторых странах животные белки были запрещены к использованию в кормах для скота со времен кризиса ГЭК (губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота). Только в июле 2017 года в Евросоюзе разрешили применение в кормах для аквакультуры кормовых добавок на основе насекомых. Что логично: по оценке экспертов рынок кормовых насекомых должен составить 1,4 млрд долларов США.
К 2020 году мировой рынок альтернативных источников протеина достигнет 3,5-4 млрд долларов США
Микроводоросли
К возможной альтернативе относится промышленное культивирование и переработка микроводорослей, таких как хлорелла и спирулина (Arthrospira). Для их выращивания требуется мало площади: 1 кг белка из водорослей может быть произведен на площади в 1,6 м2
(для сравнения: для производства такого же количество белка в свиноводстве потребовалось бы около 50 м2). Водоросли культивируют в открытых бассейнах, трубах или мешках, а также в закрытых емкостях. Их производство особенно экологично в интегрированных биосистемах, где водоросли одновременно могут использоваться для переработки отходов.
Однако промышленные установки для выращивания и переработки водорослей в больших объемах еще не разработаны окончательно. Да и для производства биомассы требуется большое количество пресной воды и солнечного света. Кроме того, одним из факторов, сдерживающих производство водорослей, является исключительная прочность клеточных стенок, что крайне негативно сказывается на усвояемости такого белка. Тем не менее, это направление очень интересно, ведь кроме кормов для животных водоросли используются в качестве добавок для хлебобулочных и макаронных изделий, снеков и заменителей мяса. К тому же, помимо белков, водоросли содержат полноценные полиненасыщенные жирные кислоты и цветовые пигменты, которые можно также использовать с пользой. Однако на данный момент себестоимость производства одного килограмма биомассы водорослей слишком высока, чтобы использовать их в кормовых целях.
Из отечественных компаний, занимающихся этим направлением, заслуживает внимания компания «Соликсант». В ее лаборатории находится крупнейшая в России полупромышленная установка по культивированию микроводорослей.
Белковые монополисты
Сегодня существует более 40 компаний, которые занимаются производством кормового белка из насекомых, но только несколько из них можно считать промышленными:
— Компания Agriprotein (ЮАР)
Год основания 2008. По итогам 2017 года продала 325 тыс. т белковой кормовой добавки.
— Компания Enterra (Канада)
Год основания 2007. По итогам 2017 года продала 13,2 тыс. т белковой кормовой добавки.
— Компания Protix (Нидерланды)
Год основания 2009. По итогам 2017 года продала 4,1 тыс. т белковой кормовой добавки.
Успехи отечественных компаний скромнее, но они тоже есть. В 2015 году была основана российская компания «Энтопротек», которая по итогам 2017 года произвела 36 т белковой кормовой добавки. В конце 2018 года компания планирует нарастить мощности и выйти на производительность 16 т/мес.
Микроорганизмы
Кормовой белок микробиологического происхождения известен давно. Еще в советское время промышленная микробиология давала существенный объем продукции для животноводства. К сожалению, с развалом Советского Союза выпуск микробиологических кормовых компонентов сошел на нет.
Особое внимание в микробиологическом синтезе заслуживает технология получения протеина из природного газа. Технология производства была разработана (и впоследствии утеряна) в СССР: с 1988 по 1994 год на Светлоярском БВК в год производили около 15 тыс. т. В 2016 году технология вернулась в Россию, но уже доработанная датской компанией Unibio. Сегодня компанией «Протелюкс» построено пилотное производство в Ивангороде с мощностью 6,5 тыс. т в год. Инвестиции в данный проект составили более 2 млрд руб.
Можно сказать точно: в ближайшие годы рынок белков станет заметно более диверсифицированным. На сегодняшнем рынке высокобелковых кормовых ингредиентов растительного происхождения по-прежнему преобладают соевые белки. Но вскоре альтернативные источники белка, такие как водоросли, насекомые и продукты микробиологического синтеза, будут играть значительную роль. По оценкам экспертов, к 2020 году мировой рынок альтернативных источников протеина достигнет 3,5-4 млрд долларов США.
