ОТДЕЛ ХИМИИ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И БИОТЕХНОЛОГИИ

НАУЧНЫЙ ПРОФИЛЬ ОТДЕЛА

Изучение структурных и термодинамических аспектов взаимодействий в многокомпонентных системах биополимеров: взаимосвязь между строением полимеров, их физико-химическими и функциональными свойствами; процессы самоорганизации биополимеров и их смесей в водных растворах (конформационные превращения, ассоциация, фазовые превращения в условиях ассоциативных и сегрегативных взаимодействий); механизмы формирования и стабилизации структуры многокомпонентных дисперсных систем (термотропных и ионотропных гелей, эмульсий, дисперсий, пен); разработка физико-химических и ферментативных подходов к рациональному фракционированию растительного сырья с целью получения ингредиентов функционального и лечебного питания.

Изучение процессов ароматообразования в пищевых системах; изучение взаимодействий летучих веществ с биополимерами; изучение биологической активности ароматообразующих соединений.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОТДЕЛА

Научная основа развиваемых в лабораториях отдела пищевой химии и биотехнологии направлений возникла в начале 60-х годов по инициативе академика Александра Николаевича Несмеянова, директора Института элементоорганических соединений РАН (ИНЭОС). Он впервые в мире сформулировал стратегию развития нового самостоятельного научного направления, призванного обеспечить фундамент качественно новой, более экономически и экологически эффективной, более гуманной технологии производства пищи: получение «искусственных продуктов питания» путем прямой переработки белка из разных источников промышленными методами. Объективными предпосылками к такой постановке вопроса послужило осознание того, что человечеству не удается решить проблему обеспечения всего населения планеты достаточным и полноценным питанием на основе традиционного производства продовольствия. Основными причинами этого являются низкая эффективность конверсии растительного белка в животный, последствия демографического взрыва (рост народонаселения), последствия техногенных катастроф (сокращение посевных площадей), значительный разрыв между уровнем научных знаний и эмпирическим подходом к производству пищи.

В результате в ИНЭОС АН СССР в 60-е годы были впервые развернуты комплексные исследования по созданию искусственной пищи, которые охватывали очень широкий круг проблем этой области науки, начиная от разработки методов синтеза отдельных компонентов пищевых систем и заканчивая научными основами технологии получения новых пищевых продуктов. К 1975 году научная проблематика нового направления полностью сложилась. Были организованы несколько лабораторий, каждая из которых обеспечивала развитие нового направления в определенном ракурсе: разработка методов синтеза (химического, микробиологического, ферментативного) пищевых аминокислот; получение смесей аминокислот на основе автолизатов дрожжей для лечебного питания, а также для балансирования аминокислотного состава традиционных и новых пищевых продуктов (лаб. В.М. Беликова); прецизионный газохроматографический анализ летучих органических соединений, выявление ключевых компонентов запаха и синтез вкусоароматических веществ (лаб. Р.В. Головни); синтез полипептидов, разработка комплексной технологии переработки криля, участие в создании опытного оборудования и внедрении технологий производства новых продуктов (лаб. С.В. Рогожина); стереохимия сорбционных процессов (лаб. В.А. Даванкова); разработка новых методов выделения, концентрирования и структурирования пищевых белков; разработка научных основ формирования и стабилизации структуры новых форм пищи на основе смесей биополимеров (белков и полисахаридов) (лаб. В.Б. Толстогузова).

В ИНЭОС была организована секция Ученого совета по пищевой тематике, специализированный ученый совет ВАК по защите кандидатских диссертаций. При ООТХ Президиума АН СССР был создан «Научный совет по химии пищевых веществ» для координации фундаментальных исследований. В 1976 году Главмикробиопромом был построен новый лабораторный корпус для лабораторий пищевого профиля. В этот период были выпущены монографии по разным аспектам проблемы создания «искусственной пищи», сложились многолетние связи с зарубежными партнерами.

Одновременно в Западной Европе и США были начаты работы в том же направлении. Во Франции развитие пошло по пути создания технологии производства пищевого белка из дрожжей, в США – растительного белка (преимущественно, белка соевых бобов). Лишь в начале 80-х годов подход к моделированию пищевых систем на основе физической химии биополимеров стал использоваться в зарубежных лабораториях. Точно выбранная А.Н. Несмеяновым стратегия развития обеспечивала в течение ряда лет лидирующие позиции отечественных исследований в данном направлении, несмотря на несопоставимый уровень финансирования в сравнении с зарубежными научными центрами. Однако, впоследствии ввиду общей неблагополучной ситуации в отечественной науке, (в том числе недооценки роли этого направления руководством Академии наук) и невостребованности результатов ее деятельности промышленностью, эти позиции во многом были утрачены. В настоящее время на Западе сложилась новая крупнотоннажная область промышленного производства пищевых ингредиентов (белковых изолятов, концентратов и гидролизатов, полисахаридов, модифицированных углеводов, аминокислот, индивидуальных липидов, вкусовых и ароматизирующих веществ и др.), а также обогащенных традиционных и новых композиционных, функциональных и лечебных пищевых продуктов. Наши промышленные министерства предпочитают покупать заводы, технологические линии и сами продукты за рубежом.

Одним из наиболее ярких и последовательных сторонников и непосредственных участников создания нового научного направления является профессор, доктор химических наук Владимир Борисович Толстогузов.

 

В монографии «Искусственные продукты питания» (1978г) он впервые сформулировал научную проблематику новой области с позиций физической химии биополимеров; систематизировал зарубежный опыт и обобщил данные исследований, полученные в созданной им в ИНЭОС АН СССР лаборатории новых форм пищи; проанализировал научные и научно-технические предпосылки для развития нового направления в производстве пищи, которые позволили бы значительно расширить ресурсы, повысить эффективность производства и качество пищи. В 70-80-е годы происходило бурное развитие созданного направления: сотрудниками лаборатории новых форм пищи были выполнены обширные фундаментальные работы в области физической химии биополимеров (термодинамической совместимости и комплексообразования); изучены механизмы термотропного и ионотропного гелеобразования белков и полисахаридов; разработаны способы получения и изучены реологические, осмотические и поверхностные свойства изотропных комплексных и смешанных, а также анизотропных гелей белков и полисахаридов; разработаны новые способы выделения и концентрирования пищевых белков из дрожжей, зеленых листьев, обезжиренного молока, семян бобовых и масличных культур. Было получено более 100 российских и зарубежных патентов на процессы выделения, концентрирования и структурирования пищевых белков. Некоторые из процессов были доведены до уровня опытного производства и внедрены, например концентрирование белков молока (г. Ставрополь) и зеленых листьев (г. Запорожье) с помощью полисахаридов.

В 1991 году на основе лаборатории новых форм пищи было создано 5 лабораторий (под руководством В.Б. Толстогузова, Е.Е. Браудо, В.Я. Гринберга, В.П. Юрьева, Ю.А. Антонова), которые вошли в состав вновь образованного Института пищевых веществ РАН (ИПВ) под руководством доктора химических наук, профессора Михаила Николаевича Манакова.

Директор Института пищевых веществ РАН, доктор химических наук, профессор Михаил Николаевич Манаков.

Необходимо заметить, что момент, когда был организован новый Институт, был исключительно тяжелым для отечественной науки, что не могло не сказаться на его судьбе. В результате действия ряда неблагоприятных объективных и субъективных факторов, в 1994 году Институт был реорганизован. Фактически реорганизация привела к разрушению организационной основы и единого научного пространства научного направления, созданного академиком А.Н. Несмеяновым. Все 5 лабораторий полимерного профиля, наряду с 3-мя другими лабораториями отдела химии пищевых веществ ИНЭОС (лаборатория Р.В. Головни, лаборатория В.К. Латова и лаборатория М.Н. Манакова) вошли в состав ИБХФ РАН. Несмотря на исключительно благожелательное и заинтересованное отношение со стороны руководства ИБХФ РАН, реорганизация и переезд были сопряжены со значительными потерями далеко уже не нового оборудования. Численность сотрудников также существенно сократилась.

В 1994 году в отдел пищевой химии и биотехнологии ИБХФ РАН входили 8 лабораторий, объединенных одним общим научным направлением – исследованием структурных и термодинамических аспектов взаимодействий в многокомпонентных системах биополимеров. Изучалась взаимосвязь между строением полимеров, их физико-химическими и функциональными свойствами; процессы самоорганизации биополимеров и их смесей в водных растворах (конформационные превращения, ассоциация, фазовые превращения); механизмы формирования и стабилизации многокомпонентных дисперсных систем (гелей, эмульсий, дисперсий, пен); механизмы взаимодействия летучих органических веществ (одорантов) с пищевыми биополимерами. Разрабатывались физико-химические и ферментативные подходы к рациональному фракционированию растительного сырья с целью получения ингредиентов функционального и лечебного питания.