Пища будущего – именно так можно назвать направление научных проектов, над которыми трудятся сонохимики сразу в нескольких вузах мира. Среди них – университет Мельбурна в Австралии и Южно-Уральский государственный университет. На обеих площадках изучают свойства ультразвука и его влияние на продукты питания. Эта отрасль получила название «зелёной» химии, поскольку благодаря обработке высокочастотными волнами еда и вода становятся экологичнее и полезнее. Во время своего визита в Челябинск представитель мельбурнского вуза доктор Ашоккумар Мутапандиан рассказал, как заменить таблетки йогуртом, создать шоколад с витаминами и очистить молоко от радиации.
– Скажите, почему возникла потребность обработки продуктов питания ультразвуком? Воздействия высокими температурами не достаточно?
– Это принципиально разные вещи. Для чего мы вообще обрабатываем продукты, начнем с этого? Для того, чтобы, во-первых, убить нежелательную микрофлору, а во-вторых, улучшить качество еды, сохранить ее питательную ценность. Но, как правило, при термической обработке в процессе нагревания происходит уничтожение в том числе и ценных «ингредиентов», например полезных протеинов. Но, если говорить об ультразвуке, он позволяет обрабатывать пищу и напитки путем кавитации. Иначе – по технологии холодной, нетермальной обработки продукта, которая позволяет убить бактерии и сохранить полезные вещества. Это и есть преимущество процесса ультразвуковой обработки.
– В последнее время стал популярен термин «зелёная» химия, которая продвигает экологичные технологии. Их внедрением занимаются и в России и за рубежом. В этой связи, есть ли точки соприкосновения в проблематике наших городов – Мельбурна и Челябинска?
– Спектр применения ультразвуковых волн очень широк. Среди множества задач есть и экологические – очищение воды и избавление от вредных промышленных примесей продуктов питания в рамках использования пищевых технологий. Давайте по порядку. Вода как в Австралии, так и в России, да и где бы то ни было еще, нуждается в том, чтобы ее делать пригодной для питья, то есть убивать опасную среду. Что мы делаем? Чтобы уничтожить бактерии, мы добавляем какой-то химикат. В нашем случае дезинфекция осуществляется путем хлорирования. Но, выходит, что мы повторно загрязняем воду этим химикатом. В решении проблемы на помощь приходит ультразвук. Под его воздействием создается реагент – пероксид кислорода, который действует на воду аналогично хлору, но при этом не загрязняет воду и абсолютно безвреден для человека.
Ультразвук помогает избавить продукты питания от промышленных загрязнений, выводит из них радиацию и тяжелые соединения. Сейчас, насколько мне известно, ученые ЮУрГУ в лаборатории синтеза и анализа пищевых ингредиентов занимаются тем, что обрабатывают ультразвуком молоко, чтобы сделать его максимально «чистым» и улучшить вкусоароматику напитка с пользой для человеческого организма. Направлений деятельности сонохимии множество – среди них и медицина, и энергетика, и промышленность.
«Соно» – это звук. Сонохимия изучает, что за эффекты могут быть вызваны мощными акустическими колебаниями.
– Над какими проектами вы работаете в данный момент?
– В Мельбурнском университете сонохимики трудятся над двумя крупными проектами. Первый, как и у вас, касается использования ультразвука с целью улучшения качества молока. Наша задача – посмотреть, насколько возможно под влиянием высокочастотных волн продлить его срок годности. И в частности, в рамках этого же проекта речь идет о создании йогурта, который поможет улучшить здоровье пациентов и станет альтернативой лекарственным препаратам. Полученный на выходе продукт смогут применять и дети, и пожилые люди.
Второй момент – это работа с транспортировкой медикаментов внутри организма, точечной доставкой препарата к больному органу без потерь. Известно, что лекарства плохо растворяются в воде, и когда мы пьем таблетки, лишь небольшая доза активного вещества доходит до пункта назначения. Учеными используется особая технология, когда за счет ультразвука лекарство заключается в специальную оболочку и программируется, в какую точку организма ему необходимо добраться и когда оно должно начать действовать. Это называется целевая доставка медикамента. Есть еще такой способ – трансдермальная доставка, когда лекарство наносится на запястье руки, затем зона нанесения обрабатывается ультразвуком. Невидимые волны раскрывают пору на коже, через микроотверстие вещество проникает вовнутрь и доносится до нужного органа.
– Есть компании, заинтересованные в этих разработках и готовые инвестировать в реализацию проектов?
– Да, последний проект спонсируется фармацевтической индустрией. Проблема в том, что на все эксперименты и испытания, которые проводятся на животных или на людях, уходит десятки лет. Результат небыстрый.
– Продукты питания и напитки, которые вы создаете с помощью ультразвука, называют пищей будущего. Насколько далекого? Пока они доберутся до прилавков магазинов тоже уйдут десятки лет?
– Отнюдь. У вуза есть действующие контракты с конкретными корпорациями, которые уже внедряются в жизнь. У нашей исследовательской группы в работе совместные проекты с представителями молочной промышленности. Ультразвук позволяет разбить частицы молочного жира, и тем самым улучшить степень его усвоения организмом человека. Это самый деликатный способ обработки молочных продуктов. Ведется сотрудничество с кондитерами – производителем шоколада Cadbury. Это любимое детьми лакомство содержит невероятное количество жира. Около 70% его состава – это какао-масло. Поглощать такой объем жира за раз – вредно. Поэтому мы предлагаем заменить это масло, например, на молоко или другой более полезный жир и менее жирный продукт, чтобы свести к минимуму ущерб для здоровья, особенно детского.
Кроме того, с помощью нового метода нам удается инкапсулировать запахи мяты, ягод, фруктов и насыщать ими шоколад. Помещенный в оболочку натуральный ароматизатор не издает запаха. Когда человек распаковывает сладкий батончик, никакого аромата не чувствует, но когда он начинает его есть, концентрированный запах раскрывается внутри. При этой технологии полезные вещества сохраняются в полной мере.
Аналогичная технология позволяет инкапсулировать микроэлементы, допустим, Омега-3, по сути, так нелюбимый детьми рыбий жир. Мы также «упаковываем» вещество в оболочку, предварительно программируем нутриенты на раскрытие в нужном месте и в нужное время, а потом «зашиваем» внутрь шоколада. По выработанной методике мы экспериментально создаем батончики совместно с фабрикой Cadbury. В итоге ребенок сможет съесть такую шоколадку и получить бесценные компоненты не в виде капсул, а в виде любимого десерта. Челябинские ученые тоже добились немалого. Известная разработка ЮУрГУ – хлеб-антистресс. В его состав входят добавки, которые способствуют улучшению иммунитета, обмена веществ, подходят для диабетического питания. Все новые и новые открытия эффектов, достигаемых под действием ультразвука, каждый раз становятся революцией в пищевой и фармацевтической промышленности.
