Витамания. История нашей одержимости витаминами

Прайс Кэтрин

Глава 4

Путешествие по миру питания

Ясно как день, что еще до окончания этого столетия мы получим бесспорные доказательства того, что описание необходимых нашему организму компонентов пищи не может ограничиться одними калориями, белками и солями [116] .

Фредерик Гоуленд Хопкинс, речь на вручении Нобелевской премии, 1929

Практически невозможно в наши дни открыть свежий журнал или побывать в продуктовом магазине и не натолкнуться на рекламу очередной биологически активной добавки, обещающей нам крепкое здоровье. Каротины, катехины, куркумины… Мы уже давно потеряли надежду хотя бы приблизительно понять, что это за вещества и как они работают, мало того, иногда даже их названия мы не можем прочесть с первого раза! Но коль «эксперты» уверяют нас в их безусловной пользе, мы послушно включаем эти новые слова в наш повседневный лексикон и стараемся выбирать те продукты, в которых они содержатся.

116

Hopkins, Frederick Gowland. Sir Frederick Hopkins — Nobel Lecture: The Earlier History of Vitamin Research. Nobelprize.org. Delivered December 11, 1929. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1929/hopkins-lecture.html.

Эта

странная привычка — целиком и полностью вина витаминов. Представив на суд широкой публики такие термины, как ниацин и тиамин, витамины заложили основу для удивительной химической переориентации всех наших рассуждений о еде, и теперь в рекламных роликах прославляют ликопин вместо томатов, а статьи о красном вине пестрят упоминаниями о ресвератроле. Но как же все-таки были открыты сами витамины? Ведь тот факт, что люди получили представление об их существовании и сам термин вошел в оборот, еще не означал, что теперь любой желающий мог распознать витамин или сказать, где его можно найти. Чтобы это произошло, ученым еще предстояло снять с нашего питания один из многих его таинственных покровов и показать, что любой продукт можно разбить на составляющие.

Эта заслуга принадлежит целой плеяде исследователей, которые на рубеже XIX и XX веков впервые задумались над химическим составом потребляемой нами пищи. Именно они предложили большую часть терминов, которые мы с вами так часто используем и по сей день. Эти слова стали настолько привычными, что нам и в голову не приходит поинтересоваться, откуда они взялись. Мало того, нам невдомек, как много вопросов о питании по-прежнему остаются без ответа. Поэтому очень важно изучить этимологию этих слов, проследить, как они превратились в самостоятельные понятия. Полученные знания слегка умерят наш пыл, когда в другой раз мы начнем столь небрежно обращаться с терминами из химического словаря, и помогут нам принять решение, чем и как питаться.

Сегодня нам прекрасно известно, что пища содержит энергию, и мало того, мы все буквально помешаны на том, чтобы ее измерить. Представление о калориях так прочно укоренилось в философии питания, что напрашивается вывод, будто слово «калория» прозвучало едва ли не в первом разговоре наших пращуров о еде [117] . На самом деле первое письменное упоминание этого слова относится к 1825 году, и оно не имеет никакого отношения к нутрициологии. Впервые оно упоминалось в лекции о паровых двигателях и обозначало количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия. И хотя контекст весьма далек от того, что нам привычен, определение калории не изменилось и по сей день.

117

«Обозначать ее стали заглавной буквой»: само слово произошло от латинского calor, «тепло» — один из трех основных элементов (помимо воды и двуокиси углерода), которые вырабатывает наше тело, преобразуя пищу в энергию. Если быть предельно точным, «калория» (со строчной) обозначает количество энергии, способной нагреть один грамм воды на один градус Цельсия, а Калория (с прописной), также известная как ккал, обозначает количество энергии, необходимое для того, чтобы нагреть килограмм воды на один градус Цельсия (например, от 14,5 до 15,5 °C). В США энергию, содержащуюся в продуктах, измеряют в Калориях/ккал, но никто, кроме нутрициологов, не пишет это слово с прописной — вот почему и я решила писать его со строчной. Кроме того, энергия может быть получена не только из продуктов: ее легко выделяют при горении уголь, древесина или масло — и строго говоря, термин «калориметрия» относится к определению количества тепла, выделенного при любом виде химической реакции.

Связь между человеческим метаболизмом и химическими реакциями с выделением тепла (включая, между прочим, и работу паровых двигателей) впервые была отмечена в XIX веке. Французский химик Антуан Лавуазье — поистине выдающийся ученый, но, к сожалению, его научная карьера оказалась короткой и трагически оборвалась: его обезглавили во время Великой французской революции. В одном из своих наиболее известных экспериментов Лавуазье посадил морскую свинку в камеру, обложенную льдом, и измерил количество тепла и двуокиси углерода, выделенных подопытным животным. Затем он в точности вычислил количество угля, которое нужно было сжечь в той же ледяной камере, чтобы выделилось такое же количество двуокиси углерода, которое он определил для этой бедной окоченевшей от холода морской свинки, и установил, сколько при этом горении выделилось тепла. Оказалось, что количество тепла от лампы было равным количеству тепла от свинки. Это позволило Лавуазье сделать единственно правильный вывод: обмен веществ в организме подобен медленному сжиганию угля. Исходя из этого можно легко вычислить количество энергии, содержащееся в определенном объеме пищи: требовалось просто сжечь ее и измерить выделившееся тепло.

Итак, калория стала универсальной единицей измерения, и вдобавок у исследователей появился «универсальный опыт» — по примеру морской свинки Лавуазье. В результате в конце XIX века все активно принялись за составление таблиц с содержанием калорий (то есть количества энергии) в различных продуктах. Достаточно было поместить

определенное количество продукта в так называемый бомбовый калориметр (герметично запечатанный контейнер в емкости с водой) и затем сжечь этот продукт. Соответствующее повышение температуры воды показывало, сколько калорий содержалось в сожженном продукте [118] . Вряд ли сегодня кто-либо из нас, глядя на печенье, калорийность которого составляет сто калорий, прикидывает про себя: «Если я съем это печенье, то получу такое количество энергии, которое необходимо для превращения куска льда весом один килограмм в пар». Тем не менее в техническом плане это совершенно верно [119] .

118

Painter, Jim. How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods? Scientific American, July 31, 2006. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how-do-food-manufacturers.

119

Из электронной переписки с Гаем Кросби, научным редактором издания America’s Test Kitchen и адъюнкт-профессором Гарвардской школы здравоохранения, от 6 мая 2013 года.

Конечно, измерить общее количество энергии, содержащейся в продукте, вовсе не означает раскрыть ее источник, точно так же как, измерив температуру пламени, вы не узнаете, что именно в нем горит. Следующим этапом исследований должно было стать разделение пищи на составляющие ее макронутриенты и изобретение способов изучать каждый из них по отдельности. Однако в данном случае от ученых требовалось принципиально новое отношение к пище — не как к общему хранилищу энергии, а как к сочетанию химических компонентов, каждый из которых содержит определенное количество калорий. Перспективы, которые открывал подобный взгляд, не только заложили фундамент для последующих экспериментов по получению химически чистых витаминов, но и сформировали новый подход, которого мы придерживаемся до сих пор.

Впервые концепцию макронутриентов сформулировал в 1827 году британский физиолог, впоследствии увлекшийся химией, Уильям Праут. По его гипотезе, пища состоит из трех энергетически ценных «столпов жизни», сегодня известных как белки, жиры и углеводы. Французский физиолог Франсуа Мажанди, в свою очередь, предположил, что каждый из «столпов жизни» Праута выполняет в организме свою функцию, а в 1843 году знаменитый немецкий химик Юстус фон Либих опубликовал фундаментальный труд Animal Chemistry («Биохимия животных»), в котором описал эти функции.

Либих был чрезвычайно влиятельным ученым, добившимся впечатляющих успехов в самых различных областях химии. Именно он первым определил азот как основной питательный элемент для растений (тем самым сформировав предпосылки для создания азотных удобрений) и занялся получением питательных экстрактов, которые впоследствии превратились в столь популярные бульонные кубики. И хотя сам Либих никогда не занимался экспериментами в области питания человека, он накопил достаточно материала для теоретических выкладок, основанных на наблюдениях за питанием растений. Поскольку растениям требуется азот, а единственным макронутриентом, содержащим азот, является белок, Либих пришел к выводу, что белок, или протеин, является таким же важным нутриентом для людей (само слово «протеин» образовано от греч. proteios — «первостепенной важности»), предположительно участвует в строении и обновлении тканей организма и служит источником энергии для мышц [120] . В отношении углеводов и жиров Либих объявил, что они участвуют лишь в выделении телесного тепла, но не могут быть использованы как топливо для мышечной работы. Якобы поэтому у эскимосов так много жира: им требуется много тепла, чтобы согреться [121] .

120

Katch, Frank. Sportscience History Makers — Liebig. SportSci.org, November 3, 1998. http://www.sportsci.org/news/history/liebig/liebig.html.

121

University of Missouri. Liebig’s Dietetic Trinity: Food Revolutions: Science and Nutrition, 1700–1950.Brock, William H. Justus von Liebig: The Chemical Gatekeeper. Cambridge: Cambridge University Press, 2002, p. 184.

Хотя Либих верно предположил, что белки участвуют в строительстве и обновлении тканей организма, его теория об их энергетической роли оказалась ошибочной: получалось, что для движения наш организм, своего рода автомобиль, использовал один вид топлива, а для обогрева — другой. Теперь мы точно знаем, что универсальным источником энергии для мышц являются углеводы и что организм выделяет тепло независимо от того, какой вид топлива в нем сжигается [122] . Хотя наука подтверждает утверждение Либиха о взаимозаменяемости форм различных макронутриентов (действительно, белок есть белок, и неважно, из какого источника он получен), еще мы знаем и о том, что белки, жиры и углеводы, в свою очередь, могут разлагаться на подъединицы (например, заменимые и незаменимые аминокислоты, или крахмал и сахара, или насыщенные и омега-3 жирные кислоты) и что каждая из этих первичных форм по-своему воздействует на наш обмен веществ, причем многие нюансы этого воздействия и по сей день остаются невыясненными.

122

Brock, William H. Justus von Liebig: The Chemical Gatekeeper. Cambridge: Cambridge University Press, 2002, р. 213.