Насекомые кошенили: О том, как мы всю жизнь едим насекомых, не подозревая об этом

О том, как мы всю жизнь едим насекомых, не подозревая об этом

• Хелен Сотериу, Уилл Смейл
• Бизнес-корреспонденты, BBC News

1 мая 2018

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Кармин впервые использовали майя и ацтеки

Если вас бросает в дрожь от одной мысли о том, что можно есть насекомых, то у нас для вас плохие новости. Вы их, скорее всего, ели. И, вероятно, много раз.

Дело в том, что один из самых популярных пищевых красителей — кармин — сделан из перемолотых жучков.

Насекомые, из которых делают кармин, называются кошениль. Они распространены в Латинской Америке, где живут на кактусах.

В настоящее время их добывают преимущественно в Перу. Каждый год там добывают миллионы этих маленьких жучков, из которых делают популярный краситель.

• Почему я решила порвать с веганством
• Что произойдет, если все люди вдруг станут вегетарианцами
• Bentley выпустит для веганов машины с отделкой из грибов и медуз

Это один из важнейших ингредиентов в современной пищевой промышленности. Кармин добавляют буквально во все — от йогуртов и мороженого до пирогов, пончиков, кексов и прохладительных напитков.

Его также активно используют в косметической промышленности, он содержится во многих помадах.

Кармин — невероятно востребованная добавка, поскольку он стабилен, безопасен и долговечен, его цвет мало зависит от температуры или света.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Тела насекомых белого цвета, но внутри они красные

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Сторонники его использования отмечают, что его придумали майя, а затем применяли ацтеки более пятисот лет назад. Они говорят, что он гораздо более безопасен, чем искусственные альтернативы, например, как красители, изготовленные из угля или нефти.

Но даже настоящие фанаты кармина не будут спорить с тем, что его состав должен быть более четко обозначен, и что в настоящее время растет число натуральных красных красителей, сделанных не из насекомых.

Попробуйте найти слово кармин на упаковке с продуктом, который его содержит. Вовсе необязательно, что оно находится в списке ингредиентов.

Вместо этого там может быть написано «натуральный красный четыре», «багряное озеро» или просто E120 — это классификационный номер кармина как европейской пищевой добавки.

Эми Батлер Гринфилд, автор книги «Идеальный красный» о кармине и его истории, говорит, что, хотя она и убеждена, что его всегда следует обозначать, это естественный продукт, выдержавший испытание временем.

«Кармин — невероятно стабильный и надежный натуральный пищевой краситель, который можно использовать для создания многих цветов — розового, апельсинового, пурпурного, да хотя бы и просто красного. У некоторых людей есть на него серьезная аллергия, но в целом у него прекрасный послужной список», — говорит она.

Автор фото, Helen Soteriou

Подпись к фото,

Во всех этих продуктах использован кармин

Перу — лидер по производству кармина. По данным перуанского посольства в Великобритании, страна удерживает 95% мирового рынка. Это производство дает работу 32 тысячам фермеров.

Насекомые длиной всего около 5 миллиметров собираются с кактусов опунций. Ценность представляют только бескрылые самки, а не летающие самцы.

Красный цвет происходит от карминовой кислоты, которая составляет почти четверть веса насекомого и помогает ему защищаться от других.

«Обычно насекомых сначала высушивают. В настоящее время пищевой краситель, сделанный из жучков кошинель, проходит через много фильтров для удаления кусочков насекомых», — рассказывает Батлер Гринфилд.

В прошлом году Перу экспортировала 647 тонн кармина общей стоимостью 46,4 млн долларов.

Спрос на него растет, и поскольку объем экспорта остается примерно на одном уровне (фермерам трудно увеличивать поставки), цена на кармин за последние годы возросла.

В 2013 году перуанский экспорт кармина составлял 531 тонну общей стоимостью в 22 млн долларов. Таким образом, всего за четыре года цена за тонну кармина выросла на 73%.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Кармин используют не только в пище

Британская компания Premier Foods, владеющая такими брендами, как Mr Kipling и Bachelor, продолжает использовать кармин, но уже подумывает об альтернативах.

«Мы используем кармин в некоторых наших продуктах, поскольку этот уникальный естественный краситель дает возможность придавать им стабильные красные и розовые цвета, которые не исчезают», — говорит представитель Premier Foods.

«Однако мы продолжаем искать натуральные альтернативы, которые были бы пригодны и для вегетарианцев», — добавил он.

Группа по защите прав животных Peta также выступает за то, чтобы использование кармина постепенно сошло на нет.

«Говорят, что для производства 500 граммов красителя нужно до 70 тысяч насекомых. Конечно, сердобольные покупатели могут и отказаться от такого продукта. К счастью, в мире становится все больше веганов, и это побуждает все большее число производителей переходить на продукты, не оказывающие неблагоприятного воздействия на животных. Сегодня как никогда легко найти продукт, при производстве которого не пострадало ни одно животное любого размера», — говорят в Peta.

Как минимум одна компания полностью отказалась от кармина — это американская сеть кофеен Starbucks.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Множество помад содержат кармин

В 2012 году клиенты пожаловались на то, что Starbucks использовал кармин в некоторых из своих холодных кофе, коктейлях и пирожных. В Starbucks в ответ пообещали, что перейдут с кармина на ликопен, натуральный томатный экстракт.

Другие натуральные пищевые красители — экстракты из ягод и свеклы. Однако ни один из них не является столь же стабильным и простым в использовании, как кармин.

Например, бетанин — пищевой краситель, полученный из свеклы, — портится под воздействием света, тепла и кислорода. Поэтому его обычно используют только в продуктах питания, имеющих короткий срок хранения или замороженных.

Кроме того, Батлер Гринфилд призывает не забывать и о том, что производство кармина — жизненно важный источник дохода для бедных фермеров в Перу.

«Люди, в основном перуанцы, и в основном очень бедные, зависят от производства кармина, для них это источник средств к существованию», — говорит она.

КОШЕНИЛЬ ᐈ Фото и описание ✔

Кошениль – это удивительные и очень интересные насекомые. Внешне они напоминают тлю, хотя исследователи и зоологи относят их к червям. Они существуют на территории африканского континента, а также во многих других странах и регионах мира. Особи мужского и женского пола имеют существенные различия не только во внешних признаках, но и в цикле развития. Существует несколько разновидностей кошенилей, которые проживают в различных регионах. Во многих литературных источниках встречается под названием кошенильный червец.

Происхождение вида и описание

Фото: Кошениль

Кошениль относится к полужесткокрылым насекомым. Точный период происхождения данных насекомых ученые назвать не могут. Еще в библии упоминалось о пурпурной краске, которая добывалась из бордового червеца.

Интересный факт: Удивительно, но из особей женского пола этих насекомых добывается специальный краситель. Для этого насекомых, которые не успели отложить яйца, собирают вручную. Затем под действием высоких температур или с помощью уксусной кислоты высушивают и растирают в порошок. Установлено, что одно насекомое, размер которого не превышает двух миллиметров, может дать краситель, которого хватит для окрашивания материала, размером в несколько сантиметров.

Еще в Древней Руси люди очень интересовались добычей и разведением насекомого для получения красителя. В 1768 году Екатерина 2 издала указ, в котором указывала о необходимости поиска червеца на территории Российской Федерации. Несколько позже, в 1804 году князь Румянцев обратился к князю Куракину с просьбой обработать всю имеющуюся информацию о малоизученном на территории Малороссии червеце. Куракин, в свою очередь, собирает полный перечень информации: описание внешнего вида, жизненный цикл, среда обитания, стоимость на момент изучения. Также он подробно изучил правила и способы сбора, а также технологию получения красящего пигмента.

Видео: Кошениль

После этого насекомое стали широко разводить в искусственных условиях для получения цветового пигмента. Его массово использовали в самых разных отраслях. В 20 веке налажено производство синтетических красителей, что способствует резкому снижению применения натуральных красящих веществ, которые добывались из кошенили. Однако он по-прежнему применялся в фармакологии, пищевой промышленности, парфюмерии, и т.д.

Внешний вид и особенности

Фото: Как выглядит кошениль

Особи женского и мужского пола значительно отличаются друг от друга внешне. Самки отличаются слегка продолговатым, выпуклым туловищем. Они не имеют крыльев и похожи на обычных жучков небольшого размера. Размер туловища составляет порядка 1-10 миллиметров, размер тела самцов намного меньше, и составляет 2-6 миллиметров. Масса тела всего несколько граммов. Туловище окрашено в насыщенный, вишневый цвет.

На теле особей женского пола имеются специальные воскоотделительные железы, которые выделяют специальный секрет, образующий защитный панцирь. Он имеет серо-белый цвет. Тело червей покрыто тонкими, длинными ворсинками. На теле насекомых имеются так называемые бороздки, которые делят туловище на продольные секции и поперечные кольца. У насекомых имеется головной отдел, который отделен от туловища глубокой бороздкой. В области головного отдела имеются просто устроенные, слегка выпуклые глаза. У самцов глаза более сложно устроены, фасеточные, гораздо большего размера.

Особи мужского пола, которые прошли полный цикл своего развития, внешне напоминают комаров. Они имеют крылья и способны даже летать. Также от самок их отличают своего рода украшения – длинные шлейфы из волокон белого или молочного цвета. Их длина в несколько раз превышает длину тела. У насекомых имеется три пары конечностей, с помощью которых они передвигаются, и могут покидать свои убежища, выползая на поверхность.

Где обитает кошениль?

Фото: Насекомое кошениль

Ареал распространения данного вида насекомых довольно большой. Существует несколько видов насекомого, каждый из которых занимает определенный регион. Исторической родиной принято считать Южную Америку.

Географические регионы обитания кошенили:

• Армения, преимущественно побережье реки Арака;
• некоторые регионы Азербайджана;
• Крым;
• некоторые регионы Беларуси;
• практически вся Украина;
• Тамбовская область;
• отдельные регионы западной Европы;
• азиатские страны;
• Самарканд.

Насекомые обитают в большом количестве в солончаковых пустынях, а также там, где растут плантации кактуса. В 16 веке разновидность кактуса, на котором преимущественно паразитировали насекомые, завезли в европейские страны и научились выращивать их там. После этого красного червеца начали успешно разводить в искусственных условиях.

В некоторых странах и регионах были созданы специальные фермы, на которых массово разводили кошениль. Такие фермы существовали в Гватемале, на Канарских островах, в Испании, на территории Африканских островов. В огромном количестве насекомых собирали в Мексике и в Перу, где и по сей день из червецов добывают естественный краситель. В Европе также пытались создавать подобные фермы, однако эти попытки были не такими успешными в связи с особенностями климатических условий и недостатка опыта и знаний.

Теперь Вы знаете где водится кошениль. Давайте же посмотрим, чем питается данное насекомое.

Чем питается кошениль?

Фото: Красный кошениль

Кошениль относится к паразитам. Насекомое живет за счет растений. С помощью специальных хоботков оно присасывается к влагалищной части растений и питается соком на протяжении всей жизни. Особям мужского пола свойственно перемещать с одного растения на другое. Самки всю жизнь проводят только на одном растении. Они буквально вгрызаются в него намертво. Именно поэтому рабочим, которые занимаются сбором насекомых, приходится буквально сдирать их с широких листьев при помощи жесткой щетки.

Интересный факт: Насекомые обретают вишневый оттенок благодаря тому, что питаются соком красных ягод кактусов.

Если кормовой базы достаточно, то насекомые активно размножаются прямо на поверхности листьев. Благодаря этому на многих фермах, где жучков выращивают в искусственных условиях, их не собирают с помощью щеток или других приспособлений, а просто срывают листья и хранят их в специальных ангарах. Таким образом, пока растение сохраняет жизнеспособность, на них живут и размножаются насекомые. Как только листва кактуса начинает сохнуть, кошениль собирают и подвергают обработке с целью получения красного цветового пигмента.

Особенности характера и образа жизни

Фото: Самка кошенили

Насекомое относится к примитивным существам, ведет преимущественно подземный образ жизни. На поверхность выбирается только в период размножения. Особи женского пола ведут паразитический образ жизни. Всю свою непродолжительную жизнь они проводят на одном растении, и никогда не покидают его. Они буквально присасываются к нему.

На сегодняшний день ученые собирают как можно больше сведений об особенностях жизнедеятельности насекомого. Это связано с тем, что в последние годы вновь возрастает интерес к нему, как к источнику красителя.

Известно, что особи женского пола выбирается на поверхность почвы лишь в тот момент, когда приходит пора размножаться. Чаще всего это происходит примерно в сентябре месяце. Именно в этот период насекомые спариваются, после чего они погибают. Особи женского пола живут на один месяц дольше самцов. Это связано с необходимостью оставить потомство.

Насекомые малоподвижны, в особенности самки. Самцы несколько больше двигаются, и быстрее благодаря строению конечностей и наличию одной пары крыльев. От природы насекомые достаточно прожорливы, особенно самки в период размножения.

Примечательно, что личинки женского пола вначале приобретают грушевидную форму, затем эллиптическую, или просто круглую. В это время они теряют усики и конечности, образуя цисту. Образование цист характерно и особям женского пола и мужского.

Социальная структура и размножение

Фото: Кошенили

В тот момент, когда особи женского и мужского пола готовы к размножению, они выползают на поверхность земли. Сразу после оплодотворения самки самец погибает. Особь женского пола живет примерно на 28-30 суток больше. У самок, которые выбрались на поверхность, практически всю брюшную полость, занимает половая система.

Она представлена следующими органами:

• двумя яичниками;
• парными и непарными яйцеводами;
• вагиной;
• сперматеками.

После того, как произошло спаривание, особь женского пола закапывается обратно в почву на глубину 1.5-2 сантиметров. В почве самки с помощью своих желез плетут специальные нити, из которых образуется мешок, или кокон для яиц. Каждая особь женского пола дает одно потомство. За один раз она способна отложить до 800-1000 яиц. После того, как яйца надежно спрятаны в кокон, особь женского пола ложится и погибает, накрывая их своим телом. Впоследствии оно послужит защитой будущему потомству.

В земле под телом самки, в защитном коконе, они проводят примерно 7-8 месяцев. В конце марта, в начале апреля из личинок вылупливаются длинные, вытянутые личинки. Они характеризуются наличием усиков, конечностей, а также длинными щетинками в виде хоботков. С помощью этих щетинок самки присасываются к растениям, на которых будут паразитировать. Затем самки постепенно увеличиваются в размерах, теряют усики и конечности, и создают цисту. Особям мужского пола тоже свойственно создавать цисту.

Однако размер цисты самцов примерно в два раза меньше цисты самок. Примерно в конце лета образованные цисты проходят метаморфоз, в процессе которого у особей женского пола формируются конечности и усики.

Естественные враги кошенилей

Фото: Как выглядит кошениль

При проживании в естественных условиях у насекомых практически отсутствуют естественные враги. Это связано с тем, что они не являются источником питания птиц, других насекомых или зверей. Единственным врагом кошенили считается человек. Раньше насекомых в огромных количествах уничтожали с целью получения так называемого цветового красителя – кармина. Этот вид красителя встречается под названием кармин, или пищевой добавки Е 120. Сфера применения и использования кармина очень широка.

Где используется цветовой пигмент:

• Пищевая промышленность. Его добавляют в газированные и спиртные напитки, при производстве мясной продукции, кондитерских изделий, желе, мармелада, мороженного, соусов, сухих завтраков;
• Изготовление косметики и парфюмерии. Пигмент добавляют в помаду, блески для губ, румяна, тени, и т.д.;
• Средства личной гигиены. К таковым относится мыло, гели для душа, зубные пасты, и т.д.;
• Текстильная промышленность. Производство и окрашивание тканей, нитей, волокон;
• Производство молочных десертов. Изготовление глазури, джемов, варенья, некоторых сортов конфет.

Велика вероятность содержания кармина в составе тех продуктов, где присутствует вкус или запах клубники, малины, земляники или вишни.

Популяция и статус вида

Фото: Насекомое кошениль

На сегодняшний день популяции кошенили ничто не угрожает. Однако были времена, когда она практически не встречалась в естественной среде обитания. Это было связано с массовым сбором насекомого в огромных количествах, а также с истреблением зеленых листьев кактуса вместе с насекомыми.

В 19 веке насекомые были практически полностью истреблены. После этого начали массово создавать фермы по искусственному выращиванию и разведению кошенили. Также был создан заказник. Ученые смогли разработать специальную стратегию, которая позволяет получить до 5-6 раз больше насекомых, чем это возможно было бы в естественных условиях.

В период, когда люди научились активно изготавливать синтетические красители, необходимость получения кармина автоматически отпала. Фермы по разведению насекомых продолжали существовать исключительно для того, чтобы приумножить численность насекомых и не допустить их полного исчезновения. Однако с течением времени в пользе применения синтетических красителей стали сомневаться, а потом заявили об их канцерогенной природе и вреде для здоровья.

Кошениль – это удивительные насекомые, которые издавна использовались человечеством для получения красного красителя кармина. В настоящее время его также используют в фармакологии и пищевой промышленности.

Дата публикации: 28.01.2020 года

Дата обновления: 07.10.2019 года в 23:42

Автор: Алексеева Инна

Вот как насекомые кошенили окрашивают вашу еду и напитки

Вот как насекомые кошенили окрашивают вашу еду и напитки Значок поискаУвеличительное стекло. Это означает: «Нажмите, чтобы выполнить поиск». Логотип InsiderСлово «Инсайдер».

Рынки США Загрузка… ЧАС М С В новостях

Значок шевронаОн указывает на расширяемый раздел или меню, а иногда и на предыдущие/следующие параметры навигации.ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА

Стратегия

Значок «Сохранить статью» Значок «Закладка» Значок «Поделиться» Изогнутая стрелка, указывающая вправо.

Скачать приложение

Скриншот из Starbucks на YouTube

Starbucks подвергается критике со стороны веганов за использование измельченных жуков для окрашивания своего фраппучино, но использование кошенили на самом деле распространено в пищевой промышленности.

На самом деле краска кошениль существует уже несколько столетий, хотя это, вероятно, не сильно уменьшает фактор грубости.

Итак, как они превращают этих насекомых в пищевой краситель, который вы видите каждый день? Это настоящий процесс.

Насекомое-кошениль родом из Мексики и Южной Америки, и, вопреки распространенной номенклатуре, технически это не жуки. Они крошечные и живут на кактусах — обычно на кактусах опунции

Самки насекомых поедают красные ягоды кактуса, которые концентрируют цвет в их телах. Видите все красные следы, оставленные этим раздавленным жуком?

Скриншот из TexasTides на YouTube

Так как же их собирать? Существует два метода: традиционный и контролируемый.

В обоих случаях насекомые должны быть защищены от хищников и непогоды. Каждый цикл длится около трех месяцев.

Викисклад

Контролируемый способ использует эти маленькие корзины, называемые гнездами сапотеков, которые содержат самок насекомых. Они покидают гнездо, выполняют свою работу на кактусе и размножаются до окончания цикла.

Викисклад

 

Традиционным способом фермеры сажают зараженные кактусы и собирают насекомых вручную.

Скриншот из Raices2008 на YouTube

Как только все насекомые собраны, фермеры высыпают их на деревянную доску.

Скриншот из village3saderlan на Youtube

В течение пяти-шести минут фермер будет трясти насекомых, что в конечном итоге убьет их, сохранив темный цвет.

Есть и другие способы убить жуков, например, использовать чан с горячей водой или духовку.

Скриншот из village3saderlan на Youtube

Какой бы процесс вы ни использовали, требуется целых 70 000 кошенильных жуков, чтобы получить всего 1 фунт кошенильного красителя. Только Перу производит 200 тонн красителя в год.

Скриншот из village3saderlan на YouTube

Здесь музейный педагог Боб Олдеринк показывает, как легко можно превратить сушеных жуков в красную краску.

Во-первых, он раздавит их.

Скриншот из ncnaturalsciences на YouTube

Затем он кладет порошок на тарелку и капает на него водой. Быстрое перемешивание и …

Скриншот из ncnaturalsciences на YouTube

Если вас это напугало, обязательно проверьте этикетки с ингредиентами всего, что окрашено в красный цвет.

Скриншот из ncnaturalsciences на YouTube

Слов, на которые нужно обратить внимание, карминовая кислота , кармин или экстракт кошенили , говорит Олдеринк в видео для Музея естественных наук Северной Каролины.

Красный № 40 часто ошибочно принимают за эвфемизм кошенили, но на самом деле он не содержит жуков и получен из угля, согласно разрушителям мифов в Snopes.

Вот несколько примеров пищевых продуктов и напитков, которые могут иметь окраску в виде измельченных насекомых.

Джейсон Кехлер через Flickr

По словам дистрибьютора, которого цитирует Энджел Флинн в Gentle World:

• Замороженное мясо и рыба

• Безалкогольные, фруктовые, энергетические, порошкообразные и алкогольные напитки

• Йогурты, мороженое и молочные напитки

• Конфеты, сиропы, начинки и жевательная резинка

• Консервированные фрукты, такие как вишня и джемы

• Обезвоженные и консервированные супы

• Кетчуп

А теперь посмотрите, как делаются презервативы:

Скриншот из trojanbrandcondoms на YouTube

Читать далее

LoadingЧто-то загружается.

Спасибо за регистрацию!

Получайте доступ к своим любимым темам в персонализированной ленте, пока вы в пути.

Старбакс Еда Ошибки

Подробнее…

ученых производят кошениль, красную краску из жуков, в лаборатории | Инновация

Сушеные насекомые из кошенили, показанные здесь в центре фотографии, могут быть обработаны для создания нескольких натуральных красителей, таких как кармин и экстракт кошенили. Эти продукты приобретают красный оттенок из-за карминовой кислоты, химического вещества, содержащегося в насекомом. ©фитопардо/Getty Images

Обычный поход в продуктовый магазин может принести целую тележку разноцветных продуктов. Яркими среди радуги являются красные, придающие оттенки таким продуктам, как малиновое варенье, консервированная вишня, клубничная лакрица и торт «Красный бархат». Зачастую их источником является некое мелкое насекомое.

Жуки-кошенили — овальные щитовки длиной около 0,2 дюйма — собирают и превращают в натуральные красители: экстракт кошенили, кармин и чистый пигмент карминовую кислоту. Они использовались для окрашивания продуктов питания, текстиля и косметики на протяжении веков.

На этой иллюстрации 1700-х годов показан традиционный сбор насекомых кошенили. В ходе трудоемкого процесса, продолжавшегося веками, жуки соскабливают с подушечек опунции, высушивают и превращают в натуральные красители. Хосе Антонио де Альсате-и-Рамирес/общественное достояние

Сегодня, однако, традиционные трудоемкие методы сбора урожая находятся под угрозой из-за растущего спроса, и цены на натуральный пигмент выросли. Поэтому некоторые ученые изучают генную инженерию для производства карминовой кислоты, что, как они надеются, может быть более дешевым, быстрым и устойчивым способом. Усилия, хотя и экспериментальные прямо сейчас, могут также успокоить тех, кто хочет неживотных источников красителей в своих продуктах, говорят эти ученые.

«Это может изменить парадигму производства этого соединения», — говорит биолог-синтетик Расмус Дж. Н. Франдсен из Технического университета Дании.

История карминовой кислоты восходит к тысячелетней истории ярко-красной финикийской одежды, окрашенной раздавленной щитовкой из рода Kermes . Оттенки, полученные от двоюродного брата жука из Америки, Dactylopius coccus , украшали алые товары во времена правления империй майя и ацтеков. В 1500-х годах испанцы задокументировали широко распространенный сбор кошенили в Новом Свете наряду с подготовкой и продажей красителя. Очарованные ярким цветом, они тоннами отправляли сушеных насекомых обратно в Европу, чтобы заменить тусклые красители, которые тогда использовались там.

Алый цвет распространился по миру со скоростью лесного пожара: он финансировал империи, окрашивал религиозные одежды и изображался на шедеврах живописи, став драгоценным товаром, соперничающим с серебром и золотом.

На этом произведении есть насекомые из кошенили, которые благодарны за красные оттенки, которые оно содержит. Привлекательный красный пигмент жуков часто использовался для окрашивания тканей, таких как шерсть и бархат. Метрополитен-музей Красный пигмент также использовался в красках, подобных тем, которые использовал Рафаэль в своих Портрет кардинала . Рафаэль/Общественное достояние

Использование карминовой кислоты в ее различных формах в текстиле и искусстве уменьшилось с индустриализацией и разработкой синтетических красителей в середине 1800-х годов, говорит химик-биомедицинский краситель Дик Дапсон из Комиссии по биологическим пятнам, которая тестирует и сертифицирует красители. Но пигмент продолжал окрашивать продукты питания, лекарства и косметику, чтобы улучшить их внешний вид. В период с 1967 по 2009 год Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США постепенно одобрило экстракт кошенили и кармин для таких целей, и эти производные насекомых из кошенили до сих пор придают цвет различным йогуртам, пирожным, конфетам, напиткам и мясу.

Использование экстракта жука в пище не должно настораживать, говорит биотехнолог из Университета Гвадалахары Либерато Портильо Мартинес, который десятилетиями изучал кошениль. Количество насекомых, оставшихся в пигменте, ничтожно, и, кроме того, добавляет он, многие пищевые продукты считаются безопасными и разрешенными к продаже, даже если они содержат небольшое количество целых или фрагментированных насекомых.

Сегодня Перу является крупнейшим коммерческим производителем кошенильного насекомого D. coccus , за которым следуют такие страны, как Мексика, Чили, Аргентина и Канарские острова Испании. Многие аспекты производства остаются такими же, какими они были тысячи лет назад. Рабочие начинают с выращивания жука на выбранном им растении, опунции (также известной как грушевый кактус или нопал) из Род Opuntia . Насекомых сушат и продают переработчикам, которые извлекают карминовую кислоту, составляющую около 20% сухого веса тела насекомого кошенили.

Мельницы размером с телефонную будку измельчают жуков в порошок. Затем порошок смешивают с солями для выделения кармина — широко продаваемого продукта насекомых кошенили, который на 50-60 процентов состоит из карминовой кислоты.

При современных методах сбора урожая для производства одного фунта сушеных насекомых и одной пятой фунта карминовой кислоты требуется около 70 000 жуков. «Это трудоемкий труд, но в этом есть что-то забавное: если вы начинаете работать с кошенилью, вы влюбляетесь в нее», — говорит Портильо Мартинес.

После того, как рабочие соскребают жуков с растений-хозяев, они должны удалить воск и высушить тела, чтобы обработать краску. Универсальная группа изображений через Getty Images

Использование карминовой кислоты из кошенильных насекомых менялось с течением времени. Появление синтетических красителей, производство которых было дешевле, привело к сокращению использования кошенильных насекомых, начиная с середины 1800-х годов. Но примерно с 1970-х годов начали нарастать опасения по поводу здоровья этих синтетических материалов — в связи с сообщениями о связи между окраской и гиперактивностью у детей, а также некоторыми исследованиями на клетках и животных, предполагающими, что определенные красители могут повышать риск развития рака. Это привело к окончательному запрету некоторых из них, таких как Red 2 и Red 4. В результате красители природного происхождения, такие как карминовая кислота, стали более популярными, говорит Дапсон.

Синтетические красители по-прежнему широко используются в американских продуктах питания, и растет число веганов, вегетарианцев и борцов за права животных, которые не хотят случайно съесть такой продукт из насекомых, как кармин. В некоторых исследованиях сообщалось об аллергических реакциях на краситель кошенили у небольшой части людей из-за остаточных молекул насекомых, но на уровне не выше, чем у других распространенных аллергенов, говорит Франдсен.

Тем не менее, общий мировой спрос на карминовую кислоту, по прогнозам, будет увеличиваться, поскольку отрасли используют ее для окрашивания сладостей, напитков, джемов и мяса. Это, наряду с растущими затратами на рабочую силу, создает нагрузку на кошенильную промышленность. В Перу цена за тонну карминового красителя выросла на 40 процентов в период с 2013 по 2019 год..

«Среда обитания для кактусов ограничена, рост как хозяина, так и паразита идет медленно, а процедуры извлечения крайне неэффективны», — говорит Дапсон. «Улучшения в экстракции и очистке были сделаны, но они не решают основную проблему — производство насекомых».

Кармин и экстракт кошенили являются ингредиентами различных пищевых продуктов в вашем продуктовом магазине, в том числе продуктов, показанных здесь. Известный журнал

В последние годы исследователи обратились к метаболической инженерии — манипулированию естественными клеточными реакциями для получения желаемых продуктов — чтобы посмотреть, смогут ли они разработать устойчивое решение для узкого места производства, а также решить проблемы, связанные с добавками животных и аллергиями. Идея состоит в том, чтобы биосинтетически манипулировать метаболическими путями внутри микробов для создания карминовой кислоты.

Есть и другие возможности: «Помимо производства карминовой кислоты, мы также сможем немного изменить карминовую кислоту. Мы могли бы улучшить цвета и, возможно, улучшить биологическую активность», — говорит инженер-микробиолог Йонг-Су Джин из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, который написал о новых генетических технологиях в производстве пищевых красителей и ароматизаторов в Ежегодном обзоре пищевой науки за 2022 год. и Технология .

Но есть проблемы. Во-первых, карминовая кислота имеет сложную структуру: центральная трехкольцевая структура, называемая антрахинон, к которой присоединены молекула глюкозы и несколько других химических групп. Это затрудняет синтез в больших количествах, говорит химик-промышленник Дэвид Ботт из Общества химической промышленности.

Ученые до сих пор даже не знают полного биохимического пути, по которому кошенильные насекомые производят соединение, говорит Франдсен. Итак, почти десять лет назад его команда решила начать со структуры конечного продукта — карминовой кислоты — и выяснить, как реконструировать ее с помощью ферментов известных биохимических путей.

«Возьмите, к примеру, ракету», — говорит он. «Ты не знаешь, как это работает, но ты же видишь, что оно летает, верно? Как мы получаем разные части? Что нужно совместить, чтобы получить это?»

Пока они лакомятся кактусами, самки насекомых кошенили покрываются пушистым белым воском. Bildagentur-online / Universal Images Group через Getty Images

Франдсен и его коллеги начали с предсказания необходимых исходных ингредиентов и биохимических стадий, а также ферментов для катализа этих стадий. Они разработали восемь потенциальных биохимических путей, которые могли бы создать карминовую кислоту, и протестировали несколько хозяев для проведения генной инженерии, в конечном итоге остановившись на хорошо изученном грибке под названием 9.0113 Аспергиллез нидуланс . Его было легко анализировать, но он был достаточно сложен, чтобы получить ключевые химические ингредиенты для реакций.

Путем проб и ошибок команда создала ядро ​​карминовой кислоты с тремя кольцами после удаления некоторых генов гриба (чтобы отключить конкурирующие биохимические пути) и добавления нескольких других (один из растений и два из бактерий), которые обеспечивали соответствующие ферменты. Затем это ядро ​​было обработано неизвестным ферментом уже в Aspergillus с образованием промежуточной структуры, называемой кермесовой кислотой.

Наконец, добавление гена самого насекомого кошенили дало фермент, который превращал кермесовую кислоту в карминовую кислоту. Когда гриб был сконструирован со всеми этими генами, бульон, в котором он рос, стал красным, и тесты подтвердили присутствие красителя в бульоне и в грибке.

Статья группы, опубликованная в 2018 году, представила принципиальное доказательство того, что микроб можно сконструировать для производства карминовой кислоты. Но эффективность реакции была далеко не достаточно высокой, чтобы рассматривать возможность крупномасштабного производства, говорит Франдсен. А поскольку один из ферментов оставался неизвестным, было бы сложно оптимизировать производство.

«Это была долгая борьба с множеством вещей, которые должны работать в теории, но не работают в реальном мире», — говорит он. «Правда о синтетической биологии заключается в том, что это очень ранние дни, и результаты часто представляются как «Мы ​​просто сделали это, и это было легко», в то время как реальность совсем другая».

Исследование, проведенное в 2021 году другой группой, разработало альтернативный путь биосинтеза карминовой кислоты, на этот раз внедрив гены в хорошо известную бактерию E. coli, , выбранную из-за простоты манипулирования и потенциала для крупномасштабного производства. Работа отличалась по своему подходу от работы 2018 года по ряду причин, а также сообщала, сколько соединения было произведено, говорит инженер-метаболист Санг Юп Ли из Корейского передового института науки и технологий, старший автор работы.

Среди прочего, ученые смогли построить путь биосинтеза, в котором каждый шаг был известен (в отличие от Aspergillus , работающего с его неизвестным грибковым ферментом). На последнем этапе пути они использовали фермент растения вместо фермента кошенили. Когда процесс все еще не производил карминовую кислоту, команда провела исследования с компьютерным моделированием, чтобы предсказать структурные изменения в некоторых ферментах, которые повысят эффективность пути биосинтеза. Затем они вводили эти изменения, производя точные мутации в генах.

Наконец, начав с глюкозы, которую можно производить из возобновляемой биомассы, они успешно произвели карминовую кислоту.

Несмотря на то, что масштаб эксперимента был крошечным, ученые подсчитали, что если его увеличить и предположить производство 5 граммов карминовой кислоты на литр, выращивание сконструированной E. coli в течение пяти дней в ферментере объемом 100 000 литров. может производить столько карминовой кислоты, сколько жуки-кошенили, растущие на подушечках опунции, производят на гектаре (почти 2,5 акра) земли за год.

Франдсен говорит, что эти два исследования показывают, что можно создавать новые пути биосинтеза, не копируя напрямую пути, используемые в природе (хотя он все же хотел бы раскрыть биохимические процессы, которые используют насекомые кошенили для производства карминовой кислоты). «Оба показывают, что синтетическая биология имеет большой потенциал в будущем», — говорит он.

Предстоит еще много работы, прежде чем процесс можно будет масштабировать до промышленного уровня, добавляют ученые. Исследователям необходимо возиться с количеством или эффективностью различных ферментов, встроенных в микробы, чтобы оптимизировать производство карминовой кислоты и уменьшить количество нежелательных побочных продуктов. Тем не менее Франдсен и Ли говорят, что компании уже проявляют интерес, хотя и не раскрывают имен.