Витамания. История нашей одержимости витаминами

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].

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].