Как сеть стартапов и научно-исследовательских команд осваивает передовые технологии для борьбы с эпидемией ожирения.
Пытаясь представить будущее в ближайшие десятилетия, — скажем, будем ли мы играть в теннис против роботов или ежедневно использовать как средство передвижения реактивные ранцы, — мало кто предполагает, что человечество похудеет. В настоящее время почти 40 процентов американцев страдают от ожирения, причём в семи штатах у более чем 35 процентов людей хронический избыточный вес. Для сравнения: в 1985 году ни в одном штате доля взрослого населения, страдающего от ожирения, не превышала 15 процентов. По данным Всемирной организации здравоохранения, во всём мире с 1975 года количество случаев ожирения увеличилось почти втрое.
И всё же, по мнению представителей одного из новаторских стартапов Израиля, дело легко исправить. В пригороде Тель-Авива есть скромная лаборатория. Она принадлежит компании Amai Proteins, чей профиль — разработка технологий пищевой промышленности. В этой лаборатории, используя редкое тропическое растение, создают белки, которые в тысячи раз слаще сахара. Компания утверждает, что ферментируя их в таких микроорганизмах, как дрожжи, она способна наладить производство совершенно новых заменителей сахара. Заменители, применяемые ныне, небезупречны. Установлено, что некоторые из этих веществ канцерогены или способствуют ожирению. Новые заменители не будут вызывать нежелательных последствий.
«Ежегодно от сахара гибнет столько народу, сколько не гибнет от пороха, однако внимание учёных сосредоточено лишь на лечении болезней, возникающих из-за употребления сахара, — говорит биохимик Илан Самиш (Ilan Samish), основавший два года назад Amai Proteins. — Моя же миссия — вылечить еду. Наша работа не сводится к получению белков, идентичных тем, что имеются в природе. Мы перестраиваем природные белки».
В настоящее время у Самиша и его команды есть нечто вроде собственного сахара. В январе им удалось создать совершенно новый белок, который восхищённый Самиш именует «самым сладким веществом в мире». Новое вещество «по весу в 16 000 раз слаще, чем сахар». Оно создано путём перестройки ДНК растения, обнаруженного в дебрях Малайзии. Название этого растения Самиш предпочёл сохранить в тайне. Едва различимые 0,375 мг нового белка заменяют чайную ложку сахара.
Самиш приводит множество веских причин, по которым употреблять такого рода ультрасладкие белки гораздо полезнее, чем сахар. «Они контактируют с рецепторами сладкого наших вкусовых луковиц, но перевариваются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, как и все белки. Они не повышают уровень сахара в крови и не увеличивают выброс инсулина. В отличие от сахара, они не делают нас толстыми, изменяя микробиом — огромную армию микробов в наших кишках».
По словам Самиша, существующие альтернативные сахару подсластители, — будь то искусственные, вроде аспартама, или натуральные, вроде экстракта, получаемого из листьев стевии, — также небезопасны для здоровья. Все эти заменители сахара содержат «маленькие молекулы», многие из которых, пройдя через печень и почки, продолжают блуждать по организму, что иногда приводит к появлению вредных соединений или даже к увеличению в крови уровня глюкозы. Более того, некоторые люди, используя бескалорийные подсластители, могут, тем не менее, стремительно толстеть, так как «маленькие молекулы» негативно влияют на метаболизм микробиома.
«Суть в том, что 99,99% всех белков являются полезными для здоровья, — говорит Самиш. — Согласно рекомендациям, принятым в США, человек в среднем должен ежедневно употреблять 56 граммов белков. Большинство из нас употребляет больше, так что, если прибавить несколько миллиграммов, это нисколько не повредит здоровью».
Практически все, считает израильский биохимик, могут, не опасаясь диабета или ожирения, наслаждаться газировкой, молочными продуктами и даже шоколадными батончиками премиум-класса, подслащёнными белком. Вот почему крошечный стартап Самиша привлекает внимание пищевых конгломератов всего мира. «Наша фишка, — говорит он, — в том, что нам удалось создать полезное и дешёвое вещество с настоящим вкусом сахара».
***
Отмечая, что рынок альтернативных сахару подсластителей стоит около 9 миллиардов долларов в год (10 процентов от рынка самого сахара), Самиш подчёркивает, что его работу в рамках Amai мотивируют не столько деньги, сколько его собственные непростые отношения с сахаром. В детстве, вспоминает он, его сестра-близнец всегда ела меньше, чем он, но он всегда оставался более худым, чем она. «В общем, чтобы не расстраивать сестру, мне приходилось не есть сладости, — говорит Самиш. — Было бы замечательно не только помочь обществу стать более здоровым, но и ещё и дать людям возможность наслаждаться чем-то, не чувствуя вины».
Науке известно о сладких белках, содержащихся в некоторых тропических растениях, с 70-х годов ХХ века. Тауматин, извлекаемый из мясистых плодов катемфе (katemfe), — растения-отшельника, которое обитает в дебрях Нигерии и Судана, — в настоящее время используют в качестве усилителя вкуса примерно в 350 продуктах, включая низкокалорийные подсластители. Крупномасштабное производство этого вещества, однако, невозможно. Культивировать катемфе очень тяжело. Чтобы отправить эти растения за границу для извлечения белка, их нужно собрать, причём не иначе, как вручную. Полученный после обработки белок стоит около 1000 долларов за фунт.
Другая проблема состоит в том, что большинство сладких белков из-за их нестабильности нельзя добавлять в кислые жидкости, например в кока-колу, или использовать при изготовлении сдобы, ибо её выпечка требует высоких температур. Кроме того, многие сладкие белки дают горькое послевкусие. Характерный пример — экстракт из листьев стевии.
Проведя научное исследование (postdoctoral research) в Пенсильванском университете (University of Pennsylvania) совместно с Уильямом Деградо (William DeGrado), «отцом компьютерного дизайна белков», Самиш осознал, что никаких серьёзных попыток решать указанные конкретные проблемы с помощью высоких технологий не было. Используя огромные возможности облачных вычислений, он начал картировать и моделировать сложную структуру и энергетику нескольких сладких белков, даже не используя в своей работе содержащие такого рода белки растения.
«Белки похожи на ожерелье из бус, — объясняет Самиш. — Бусы — это аминокислоты». Меняя последовательность аминокислот в рамках возможного числа сочетаний 200 в 20-й степени, он создал «семью» сладких белков. «Над созданием сладких белков работают и другие фирмы, однако наше преимущество в том, что нам, в отличие от конкурентов, удалось-таки решить проблемы доходности, стабильности и вкуса».
Amai ферментирует разработанные в лаборатории ДНК в дрожжах. «Этот процесс напоминает пивоварение, только мы получаем не пиво, а сладкий белок в виде совершенно белого порошка», — говорит Самиш. Поскольку, чтобы подсластить пищу, этого вещества нужно ничтожно мало, оно получается практически бескалорийным и экономически эффективным. «Мне не нужны растения и их плоды, — говорит Самиш. — Мне всего лишь нужно увидеть на дисплее компьютера структуру белка, а затем заказать этот код». Конечный продукт полностью соответствует европейским стандартам пищевой промышленности.
Самиш убеждён, что вся сфера пищевой промышленности находится на пороге настоящей сахарной революции. «Я ушёл из академической науки не для того, чтобы быстро зарабатывать деньги, а потому, что почувствовал, что здесь у нас назревает нечто грандиозное», — говорит он. Его работа вызвала интерес со стороны крупного бизнеса. Для разработки ресурсоёмких белковых проектов Amazon и Google предоставили фирме Amai время облачных вычислений стоимостью 120 000 долларов США. Помимо этого, Amai получила 3 миллиона шекелей (800 000 долларов США) от Kitchen Hub — местного технологического инкубатора, принадлежащего израильской компании по производству продуктов питания и напитков Strauss Group, которой владеет французский многонациональный пищевой гигант Danone. Сейчас перед Amai стоит задача привлечь в первом квартале этого года для финансирования следующего этапа её деятельности 10 миллионов долларов США в фонд серии A.
***
Amai — не единственный стартап Израиля, который разрабатывает альтернативные сахару инновационные подсластители. Из 270 израильских стартапов, чей профиль — пищевая промышленность, над тем, как лучше заменить сахар, бьётся, как минимум, дюжина, и у всех этих фирм большие амбиции. К примеру, реховотская компания Unavoo Food Technologies создала продукт под названием HEYLO, в котором к растворимой пищевой клетчатке, полученной из акации, добавлена стевия. Это вещество прошло апробацию в напитках, кетчупе, арахисовом масле и молочных продуктах. Первым и основным целевым рынком компании станут Соединённые Штаты, где она недавно учредила дочернее предприятие.
Другой стартап, A1C Foods из соседнего Рамат-Гана, в своих конфетах и мороженом фактически использует небольшое количество обычного сахара, но при этом добавляет запатентованную смесь, которая снижает гликемический индекс. Эту компанию основали Ран Хирш (Ran Hirsch), чья дочь страдает от диабета, и известный эндокринолог Мариела Гландт (Mariela Glandt), лечившая её в Тель-авивском центре Гландт (Glandt Center) для больных диабетом.
«Мы не добавляем в пищу ничего искусственного, включая подсластители, — говорит Хирш. — Рецептура — вот в чём наша сила». В настоящее время этот стартап ведёт переговоры о совместном производстве с компаниями Северной Америки, Европы и Дальнего Востока. Ожидается, что выпуск первой коммерческой продукции начнётся через шесть месяцев. A1C, говорит Хирш, разрабатывает более полезные виды пиццы и макаронных блюд. Сахара в них гораздо меньше, чем в обычной коммерческой пище, и это вызвало интерес у китайских компаний, производящих лапшу, а также у латиноамериканских производителей тортильи. «Секрет в том, чтобы сделать что-нибудь вкусное, — говорит Хирш. — Никто не хочет просто полезной пищи. Все хотят вкусной».
Не случайно, что Израиль, мировой лидер как в науке о пище, так и в научном исследовании диабета, добился больших успехов в разработке заменителей сахара. «Там работают несколько ведущих диетологов и учёных, изучающих пищевые продукты, и, благодаря продвижению инноваций, это научно-исследовательское сообщество известно всему миру, — отмечает Ким Кидвелл (Kim Kidwell), декан Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук Иллинойсского университета (University of Illinois). — Меня впечатляет тот факт, что ряд важнейших прорывов в области пищевых инноваций осуществляется в стране, где дефицит воды жёстко ограничивает развитие многих сфер деятельности».
Другая особенность, которая выделяет Израиль, — это большое количество совместных предприятий, объединяющих, с одной стороны, разработчиков новых технологий, представителей академической науки и сотрудников научно-исследовательских институтов (таких, как Институт Вейцмана (ивр. מכון ויצמן למדע, англ. Weizmann Institute) и Еврейский университет (ивр. האוניברסיטה העברית בירושלים, англ. Hebrew University)), а с другой стороны — предпринимателей. В Израиле, отмечает Маша Нив (Masha Niv), заместитель декана факультета сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Еврейского университета, культура междисциплинарных исследований такова, что многие из умнейших представителей страны зачастую используют для решения проблем совершенно оригинальные подходы.
В прошлом году, чтобы активизировать сотрудничество между израильскими учёными и лидерами пищевой промышленности в области полезного для здоровья ограничения употребления сахара, Самиш и Нив основали Sweet Science Forum. Эта площадка предназначена для обмена результатами научных исследований и проведения мозгового штурма по таким темам, как сенсорный анализ, восприятие сладкого и лежащие в основе этого восприятия молекулярные механизмы. Участниками форума стали учёные из Техниона — Израильского технологического института (ивр. הטכניון — מכון טכנולוגי לישראל), Еврейского университета и Института Вулкани — израильского центра сельскохозяйственных исследований (ивр. מנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני), а также представители принадлежащих китайской компании Bright Food гигантов пищевой промышленности Strauss и Tnuva (ивр. תנובה).
Недавно Еврейский университет, разрабатывая технологию, которая превращает до 80 процентов натуральных сахаров, содержащихся в апельсиновом соке, в пищевую клетчатку, сотрудничал с Better Juice — ещё одним амбициозным стартапом. Обычные соки имеют тенденцию становиться жирами, потому что натуральные сахара, такие как фруктоза, глюкоза и сахароза, быстро превращаются в жир, если не сжигать большое количество энергии. Better Juice, как и Amai, пользуется поддержкой Kitchen Hub.
Компания Amai тоже не прочь сотрудничать. Когда ей для проведения экспериментов понадобилось увеличить объём некоторых молочных продуктов, она обратилась к соседнему стартапу DouxMatok. DouxMatok добавляет к сахару инертный минеральный носитель, чтобы при употреблении пищевого продукта, содержащего сахара на 40 процентов меньше, чем раньше, на языке возникало прежнее ощущение сладости. Как отмечает Самиш, если взять стаканчик йогурта, подслащённого белком, и убрать наполнитель, йогурта может остаться лишь на один глоток. Прошлым летом компания DouxMatok вступила в партнёрские отношения с корпорацией Südzucker — крупнейшим европейским производителем сахара, а ныне планирует заключить крупный контракт в США.
***
Для Самиша и его команды следующим этапом является сведение созданных ими сотен тысяч сладких белков к одному, наиболее подходящему для крупномасштабного производства. До сих пор Amai с разной степенью успеха экспериментировала с различными напитками, йогуртами и белковыми коктейлями.
«После того, как в лимонной и апельсиновой газировке мы заменили до 60 процентов подсластителя нашим белком, 90 процентов людей, принявших участие в этом эксперименте, не смогли заметить разницу, — говорит Самиш. — Однако при замене белком свыше 60 процентов подсластителя, разница стала заметной, так что нам всё ещё есть над чем работать. Нам не нужен вкус диетического напитка. Нам нужен вкус сахара».
Примечательно, что в настоящее время Amai ведёт переговоры с Danone и SodaStream International о тестировании сладких белков в пищевых продуктах (в каких именно — не уточняется). SodaStream — это компания, которая производит сифоны для газирования напитков на дому. Её штаб-квартира находится в Тель-Авиве. В апреле прошлого года SodaStream, успешно рекламировавшая создаваемые с помощью её сифонов газированные напитки как здоровую альтернативу магазинным, была приобретена PepsiCo за 3,2 миллиарда долларов.
«То, что делает Amai, весьма впечатляет, — говорит Шмуэль Марко (Shmuel Marko), глава отдела исследований и разработок сиропов компании SodaStream. — Это совершенно новый продукт, и нужны кое-какие коррективы, но Amai явно на правильном пути. Я думаю, что уже через пару лет в напитках будут сладкие белки».
Самиш надеется, что к тому времени производство спортивных, энергетических и диетических напитков, а также ароматизированного пива значительно увеличится. «Миллениалы любят, чтобы пиво было вкусным и сладким, но без лишних калорий», — утверждает он. Amai, предполагает Самиш, освоит производство и так называемых «функциональных продуктов», полезных для здоровья за рамками базового питания (например, предназначенных для диабетиков), а затем выйдет на основной потребительский рынок — «соусы, кетчупы и всё остальное». Недавно изготовленное Amai мясо успешно совершило путешествие от лабораторной воронки до вилки. Это позволило Самишу сделать вывод, что не пройдёт и трёх лет, как его сладкие белки будут одобрены в регулирующих пищевое производство инстанциях.
«Я не ставлю себе целью попасть на пищевой рынок цельных продуктов и продуктов премиум-класса. Моя цель — получить дешёвый и полезный продукт, продаваемый в дешёвых магазинах, — уверяет он. — Я хочу внести свой вклад в решение этой глобальной проблемы».
Сможет ли Самиш осуществить свою миссию? Израильский биохимик настроен оптимистически, ибо в условиях растущего общественного внимания к проблемам ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний, не говоря уже о жёстких нормативных актах, которые будут или могут быть приняты, вся пищевая промышленность отчаянно нуждается в более здоровых и дешёвых альтернативах сахару. «Учитывая этот контекст, я полагаю, что через 50 лет такие заболевания, как диабет, будут встречаться гораздо реже, чем в наши дни».
«Впрочем, всё сводится к вкусу, — добавляет Самиш, — и мы очень близки к тому, чтобы получить именно тот вкус, который нужен».
