MM_12_2021

Том № 12 (195) 2021

Наша pdf-версия механизм номера

Стрелка переводит в содержание

интерактивна

Все заголовки кликабельные и переводят на статьи на сайте www.21mm.ru

Этот номер необычный, он интерактивный. В нем много ссылок, переходов и активных кнопок, которые помогут вам расширить привычный формат статей. Сейчас мы расскажем, как пользоваться нашим журналом!

4

1

ОБЛОЖКА 2

3

3

1) Логотип переводит на сайт www.21mm.ru 2) Б ИОХИМИЯ Е ДЫ – на сайт со всеми статьями из этого номера 3) Заголовки – на конкретную статью на сайте 4) Том № 12 – на архив

Не бойтесь предложений перейти на сайт! Там вы сможете поделиться своим мнением, узнать, что думают другие, а иногда прочитать расширенную версию статьи

Подчеркнутые заголовки переводят на статью на сайте 21mm.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Все цифры и картинки ведут на статьи в pdf-формате

Переводит на сайт www.21mm.ru

2

На YouTube-канал «ММ»

www.21mm.ru

Анонсы. Все картинки, подчеркнутые названия и синие ссылки в конце каждого анонса ведут на сайт мероприятия

www.youtube.com/user/21mmvideo

текст

НАТАЛЬЯ НИФАНТОВА

механизм номера 1

2

1

3

1) Все элементы сайта ведут на соответствующие страницы на сайте 2) Ссылки ведут на наши группы в социальных сетях 3) Подчеркнутые названия ведут на новость на сайте, а авторы – на их блоги

5332 0580 2421 5325 12/2021

3

Рентгеновский аппарат последнего поколения МИНИМА ЛЬНАЯ ЛУЧЕВАЯ НАГРУЗКА ПРИ МАКСИМА ЛЬНОМ КАЧЕС ТВЕ ДИАГНОС ТИКИ

никальные возможности аппарата ✓ У дают превосходное изображение, облегчают постановку диагноза при минимальной лучевой нагрузке

ЭНДОСКОПИЧЕСКОЕ ИСС ЛЕДОВА НИЕ НА НОВОМ ОБ ОРУДОВА НИИ

✓ Новое оборудование премиум класса Pentax EPK-i7000 ✓ Оборудование формирует изображение стандарта HD+ ✓ Естественная цветопередача и высокий уровень контрастности позволяют доктору легко обнаруживать подозрительные участки и рассматривать все детали

+7 (812) 30-888-03 Лицензия № ЛО-78-01-010530 от 15.01.2020

Ст. м. Проспект Просвещения, Озерки ул. Асафьева, 9, к. 2, лит. А aibolit.me

Слово фотографа Внимание! Если вы голодны, не начинайте читать этот номер «ММ»! Отложите его, сделайте себе пару бутербродов, съешьте шоколадку. Помните, вы должны быть сыты. Поели? Приступим! Вы никогда не задумывались, почему человек, такой в общем-то невзрачный и слабый, как вид столь успешен? Да, да. Я понимаю, вы сейчас подумали о мозге. Это чудо эволюции, которое сделало нас такими умными и умелыми, и бла, бла, бла. Это все, конечно, так. Но управляет этим чудесным созданием нечто очень древнее и примитивное, и вот это самое «нечто» досталось нам от столь давних предков, что даже появление шерсти и лап у них в планах эволюции стояло через пару-тройку миллионов лет. Но это не единственная причина. Дело в том, что homo, пожалуй, единственный вид животного мира, который может есть буквально все. Вот где живет, что вокруг есть, то и ест. Мы всеядны, а потому нам неважно, бить ли тюленя в полярных широтах, собирать ли корешки в джунглях Амазонки или ловить рыбу на островах Микронезии. Нам везде хорошо. А способы приготовления и пищевые практики! Например, гренландская полярная акула вообще ядовита, и любой уважающий себя зверь к ней и близко не подойдет. А перманентное поедание всяческой растительности, столь модное сейчас у самой продвинутой части homo и индусов из каст, придерживающихся древне-духовных практик. А 3,5 килограмма жира, столь необходимое какому-нибудь алеуту ежедневно. Умолчу о мраморных яйцах, сыре с плесенью и насекомых. Мы всеядны и потому успешны. Кстати, вернемся к тому «примитивному, древнему и дикому», что таится в глубине нашего мозга и называется гипоталамус. Именно там находятся два центра. Центр голода и центр насыщения. То есть это настолько важно, что эволюция позаботилась о целых двух конкурирующих ядрах. Они же управляют яростью, эмпатией и просто желанием жить. Вот и выходит, что всему, от компьютера, на экране которого мы читаем этот текст, до последнего скандала с родственниками, мы обязаны ей – ​еде. Давайте же разбираться, что же за чудо такое – ЕДА, и что в ней интересного.

Фотограф «ММ» Николай Андреев

механизм поиска

С НОВЫМ ГОДОМ!

содержание

12

08 04 М ашина успеха МЕХАНИЗМ НОМЕРА

В ЭТОМ ВЫПУСКЕ МАТЕРИАЛЫ РУБРИКИ «МЕХАНИЗМ НОМЕРА» РАЗДЕЛЕНЫ ПО УРОВНЯМ СЛОЖНОСТИ.

08 Еда, которую мы потеряли Как изменились продукты за 100 лет

38 Наука есть Это проиллюстрировано маленькими желудками (ведь именно этот орган — один из главных регуляторов биохимического усвоения еды).

правильно

12 Химия румяной корочки

Техосмотр организма

От кулинарной революции к Октябрьской

42 Операция

«Сепарация»

18 Опыты по акции

Сила вращения молока

Лаборатория на кухне

КРАСНЫЙ ЦВЕТ —

самый высокий уровень сложности, ЖЕЛТЫЙ — чуть полегче, а ЗЕЛЕНЫЙ желудок значит, что материал будет понятен даже тому, кто забыл школьный курс химии!

002

24 Чего такой кислый?

46 Консервативная партия

Стабильно-нестабильный pH

Что объединяет Наполеона со спамом?

32 Умение

балансировать

www.21mm.ru

52 Реакция на чужих

Разрушаем мифы

Генетически

из Инстаграма

запретные плоды

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм поиска

64

58 Навести «порчу»

96

Дрожжи всему голова

64 Вечные

вопросы бытия Почему бутерброд падает маслом вниз?

68

Г люкоза – до востребования Питаться «по цифрам»

72 МЕХАНИЗМ ПРИРОДЫ Под снежным покрывалом Физика снежинки

78 МЕХАНИЗМ НАУКИ 40 уколов в живот Не беситесь

86 МЕХАНИЗМ КОСМОСА Тайна Девятой планеты Главная загадка Солнечной системы

92 МЕХАНИЗМ БЫТА Малая артиллерия Нового года Бенгальские огни на вооружение

96 HIGH-TECH МЕХАНИЗМЫ Праздник по-джедайски Осовременить Новый год

64

92

106 МЕХАНИЗМ ФАНТАСТИКИ ММ-блиц

Наши итоги литературного конкурса

12/2021

003

машина успеха

Фото: Jakob Owens, unsplash.com

КОНКУРС КОРОТКОМЕТРАЖЕК MAX3MIN Дедлайн – 13 декабря / Весь мир Отправить на конкурс свой фильм может любой желающий. Жанр, формат, язык не имеют значения (только нужно добавить английские субтитры, если фильм на любом другом), но работа не должна длиться дольше трех минут. Чтобы отправить заявку, необходимо зарегистрироваться на сайте конкурса и отправить все файлы. Победитель получит €3 тыс. на производство нового фильма. Подробности: https://www.max3min.com/

004

www.21mm.ru

КОНКУРС « МЕДИАБУРГЕР » Дедлайн – 10 декабря / Россия Участвовать в конкурсе могут авторы моложе 25 лет, желающие развиваться в журналистике. В качестве заявки нужно отправлять собственные материалы в формате текстов, фото, видео, радиопередач и подкастов. Как отмечают организаторы, «подборки “Куда сходить” и репортажи со студвесны не подойдут – присылайте живые, интересные, непростые истории о том, что происходит вокруг вас». Победителям окажут финансовую поддержку для работы и пригласят на воркшоп в Сыктывкар. Подробности: http://burger.media/

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

машина успеха

КОНКУРС ДИЗАЙНА НАСТЕННЫХ КРЮЧКОВ Дедлайн – 12 декабря / Весь мир Дизайнерам, архитекторам, художникам и студентам предлагается придумать «самый универсальный настенный крючок». Нужно обдумать эргономику, простоту установки и использования, материалы и форму, чтобы сделать идеальный крючок для стены в доме или офисе. Дизайн должен быть оригинальным. Победитель получит €1000 и гонорар за коммерциализацию его крючка. Подробности: https://www.viefe.com/design-competition-2021/

Настенный крючок Fjantig из «Икеи». fastbox.su

КОНКУРС МОНОПЬЕС « МОНОЛИТ » Дедлайн – 31 декабря / Весь мир Жюри ждет от участников оригинальные монопьесы – произведения, рассчитанные на игру одного актера. Тема конкурса в этом году – история России. По пьесам победителей поставят спектакли или режиссерские эскизы, а тексты произведений опубликуют на ресурсах Национальной ассоциации драматургов. Лучшему автору вручат диплом и пригласят на мероприятия НАД. Подробности: http://rudrama.ru/projects/konkurs/konkursmonolit-2021/ Фото: Angel Origgi, unsplash.com

12/2021

005

машина успеха

С НОВЫМ ГОДОМ!

КОНКУРС ГРАНТОВ НА ОБУЧЕНИЕ ПРОГРАММИРОВАНИЮ Дедлайн – 31 декабря / Россия В рамках конкурса организаторы распределяют гранты на бесплатное обучение в школе CODDY в течение трех месяцев. Выбрать курс можно на свое усмотрение: программирование, дизайн, развитие личности, кибер­ безопасность. Участвовать могут школьники до 17 лет. Для этого нужно отправить организаторам письмо с коротким рассказом о себе и ответить в нем на вопрос: «А как ты можешь изменить мир с помощью программирования?» Подробности: https://coddyschool.com/grant/ Фото: Fotis Fotopoulos, unsplash.com

КОНКУРС РИСОВАННЫХ ИСТОРИЙ «СВОЯ КНИГА» Дедлайн – 15 декабря / Россия Участвовать могут художники от 16 лет, вне зависимости от гражданства и места жительства. Однако сама история должна быть на русском языке или без слов, а также затрагивать одну из тем конкурса: взросление, жизненный выбор, наука, искусство, история и другие (полный список можно узнать в положении). Для ее раскрытия можно использовать любой жанр. Авторы, произведения которых войдут в шорт-лист, получат дипломы и сертификаты, а с победителем заключат договор на издание истории в форме книги тиражом не менее 1500 экземпляров. Подробности: https://boomkniga.ru/ Фото: Rifqi Ali Ridho, unsplash.com

006

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

машина успеха

Фото: Ariana Tafur, unsplash.com

ФОТОКОНКУРС NEWS PHOTO AWARDS. A CHANGING WORLD Дедлайн – 24 декабря / Весь мир

КОНКУРС « УЧИСЬ ВИДЕТЬ » Дедлайн – 5 декабря/ Россия

Можно присылать работы в несколько номинаций: «Новости», «Люди и образ жизни», «Здоровье», «Окружающая среда», «Одиночная фотография», «Серия фотографий». Авторы-победители получат денежные призы, размер которых зависит от категории и завоеванного места: от $3 до $10 тыс. (для обладателя Гран-при).

Педагоги, учителя и работники образовательных организаций могут участвовать как индивидуально, так и в составе команд (не более трех человек). В качестве заявки нужно представить свой авторский видеоили аудиоурок. Среди номинаций: «Смотри и учись», «Оглянись вокруг», «Мир открытий», «Иной взгляд», «Смотри шире», «Слушай и учись». Участники, прошедшие отбор, получат сертификаты, а победители – дипломы и возможность реализовать их проект.

Подробности: https://npacontest.com/

Подробности: https://umr.rcokoit.ru/pages/events-video-2021.html

12/2021

007

ЕДА,

потеряли

которую мы

В дореволюционной России картошку ели в два раза чаще, чем сегодня, а американские куры 1957 года весили в четыре раза меньше, чем те, которых сегодня подают к столу в США. Рассказываем, как изменились привычные нам продукты за последние сто лет. Иллюстрация: eman.hamden836574 vecteezy.com

текст

ОЛЬГА ФАДЕЕВА

механизм номера

В НАЧА ЛЕ БЫЛА СТАТИСТИКА До революции основную часть рациона наших земляков составляли картошка, молоко и хлеб. Согласитесь, тоскливое меню. А первые годы после Октябрьской революции отметились еще и резким (почти в два раза) сокращением потребления сахара и даров моря. Только во второй половине XX века ситуация начала меняться. «Существенное увеличение потребления всех групп пищевых продуктов, за исключением хлебных, отмечается после Великой Отечественной войны, – ​пишут авторы статьи “Изменение структуры питания населения России за 100 лет” из Федерального исследовательского центра питания и биотехнологии, а также Первого МГМУ имени И. М. Сеченова, опубликовавшие ее в журнале “Клиническое питание и метаболизм” в 2020 году. – ​Основной группой пищевых продуктов становятся молоко и молокопродукты. Эта тенденция сохраняется и на современном этапе». Да и картофель в нашей стране во время войны ели реже из-за того, что его разведению нанесли большой урон: сортовые посадки «второго хлеба» сократились с 1182 тыс. га в 1940 году до 527 тыс. га в 1944-м. Зато после 1945 года начался подъем, а пик пришелся на 1950 год, когда картошку стали натурально уплетать за обе щеки: употребление этой культуры увеличилось в рекордные четыре раза по сравнению с сегодняшним днем. То, что мы почти перестали есть картошку, спровоцировали разные причины. Сначала «лихие 90-е», когда окончательно развалились колхозы, а потом – ​мода на здоровое питание, призывающая отказаться от картофеля, «чтобы не толстеть». Неудивительно, что соотечественники сегодня уделяют больше внимания другим овощам (например, бахчевым) и фруктам. Исследователи пишут, что потребление тех и других до большевистского переворота было ниже по сравнению с современным в 2,5 раза. Фрукты же наши граждане, если сравнивать с дореволюционными временами, едят в 6,5 раза чаще! А еще за последнее столетие россияне стали в три раза больше есть мясных продуктов. Интересно, что этот рост переживал падения: в 1937-м и в период с 1995 по 2005 год. Нетрудно догадаться почему: мясо всегда было индикатором социально-экономической ситуации в стране.

Фото: vadarshop freepik.com

РАЗМЕР ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ В декабре 2004 года Journal of the American College of Nutrition опубликовал исследование Техасского университета, в котором ученые проанализировали данные Министерства сельского хозяйства США о питании с 1950 по 1999 год. Исследователей интересовал состав 43 разных овощей и фруктов, которые американцы покупали в магазинах. Ученые выяснили, что за 49 лет количество белка, кальция, фосфора, железа, рибофлавина и витамина С во фруктах и овощах «достоверно снизилось». Специалисты связали это с тем, что за последние полвека фермеры всячески «улучшали» характеристики овощей и фруктов, увеличивали размер, скорость роста и устойчивость к вредителям. Похожие выводы сделали исследователи, опубликовавшие работу в British Food Journal об анализе продуктов, потребляемых в Великобритании с 1930 по 1980 год. Они обнаружили, что сегодняшний апельсин содержит в восемь раз меньше витамина А, чем тот, который могли съесть наши бабушки и дедушки. То есть, чтобы получить такую же порцию витамина, современнику нужно съесть восемь апельсинов. Специалисты считают, что виной всему –​ истощение почвы. Таких глобальных сравнительных анализов составов продуктов за более поздние периоды нет, но, вероятно, они вовсю ведутся, и скоро нас «порадуют» новыми данными.

Иллюстрация: kanoktuch vecteezy.com

12/2021

009

механизм номера

И СС Л Е ДО В А Н И Е М Е Ж ДУ Н А РОДН О Й Г РУ П П Ы У Ч Е Н Ы Х И З С Ш А, Я П О Н И И И А В С Т РА Л И И, О П УБЛИКОВАННОЕ В ЖУРНАЛЕ N AT U R E В 2014 ГО ДУ, П О КА З ЫВАЕ Т, что рис, выращенный в усло-

Иллюстрация: onyxprj_art vecteezy.com

Иллюстрация: mascotidea vecteezy.com

КУРИЦА – ​Н Е ПТИЦА, А БОДИБИЛДЕР Очередная команда ученых – ​на этот раз из Альбертского университета – ​опубликовала статью, посвященную курам, в журнале Poultry Science в 2014 году. Они провели интересный эксперимент, продемонстрировав, как изменились эти птицы за 60 лет. Для этого они выращивали (в одинаковых условиях) три породы бройлеров, которые были популярны в 1957, 1978 и 2005 годах. И пришли к выводу, что скорость накачки мышц у нынешнего «поколения» куриц в четыре раза выше, чем у их щуплых предков. То есть их вес к моменту убоя в четыре раза больше, чем у «заморышей» 1957 года, и их можно назвать настоящими культуристами из кастрюли. Грудные мышцы кур, то самое любимое диетологами белое мясо, увеличились на рекордные 80 процентов! Это притом что бодибилдерам от куриного мира нужно чуть ли не в два раза меньше корма, чем их праотцам. А все потому, что кишечник их гораздо длиннее и способен усваивать больше пищи, а еще у них по-другому устроен обмен веществ. И виной всему не пресловутые ГМО, а старая добрая селекция, цель которой – в​ ырастить птицу побольше да поскорей. Расплата за такой неестественный естественный отбор – ​ухудшение иммунитета (такие огромные куры приносят много потомства, но хуже приспособлены к выживанию), а значит, и использование антибиотиков.

010

www.21mm.ru

виях высокого содержания углекислого газа, содержит меньше важных питательных веществ. Чтобы показать это, команда исследователей не поленилась посадить экспериментальные рисовые поля в Китае и Японии и создать на них содержание углекислого газа, прогнозируемое на середину этого столетия. После сбора урожая выяснилось: почти все 18 сортов этого растения содержали значительно меньше белка, железа и цинка, чем рис, выращиваемый в обычных условиях. Это означает, что снижение питательных веществ, которое произошло в наших продуктах, далеко не предел и в будущем может только усугубиться, если уровень СО2 продолжит повышаться. Мексиканская кошениль — насекомое, из которого получают кармин. 90zavod.ru

ПРОСТО ДОБАВЬ Е120 Он же – ​кармин. Он же – ​пурпурный краситель, который получают из насекомых. История его тянется еще с библейских времен. Им окрашивали ткани и продукты (например, тесто). А вот эволюция искусственных добавок началась только в 1930-е годы. Тогда-то «страшную химию» и поставили на поток. Вероятной причиной стал мировой кризис, который заставил государства задуматься о том, как экономичнее накормить своих граждан. Задумались об этом и в СССР, ведь было жизненно необходимо, чтобы рабочие перестали умирать от голода 1932–1933 годов. Пищевые добавки не только улучшили вкус продуктов и увеличили их срок годности при транспортировке, но и стали основой для пищи, которая вообще не будет портиться: сухих супов и консервов.

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

механизм номера

МЕРИЛО УСПЕХА Им в советские годы считался традиционный набор: машина, дача, квартира. Но не только. Еще ежегодные путевки в Гагру или, на худой конец, в Анапу и колбаса в холодильнике. Ее обожали представители всех без исключения советских республик. И хотя история колбасы уходит во времена древних Греции, Китая и Вавилона, особое почтение этой ароматной палке вареного и копченого мяса выражали именно наши соотечественники.

Иллюстрация: macrovector freepik.com Иллюстрация: vectorpocket freepik.com

БЕЛЫЙ, ДА НЕ СНЕГ Но и не творог. Потому что сегодня молочная продукция уже не та, которую ели наши бабушки и дедушки. Если у вас нет на балконе своей коровы, конечно. Из чего делали сметану, сыр, масло и творог сто лет назад, говорить не приходится, –​ из молока. Ничего другого, кроме того, что дает корова, там и быть не могло. Разве что соль, сахар и немного воды – ​от особенно жадных молочников. Сегодня молочное производство куда сложнее.

Знаменитую докторскую колбасу разработали в 1936 году и рекомендовали «больным, имеющим подорванное здоровье в результате Гражданской войны и царского деспотизма». К созданию любимого деликатеса прямое отношение имел сам нарком пищепрома Анастас Микоян. И в те годы докторская в самом деле была лечебной. Достаточно взглянуть на состав: мясо говяжье высшего сорта, свинина жирная и без жира, соль, сахар, кардамон. Всё. Из добавок –​ только селитра или нитритная соль, консервант, который использовали во всех колбасах и сосисках, дабы исключить заражение ботулизмом и подольше сохранить продукт. Сегодня, к слову, вместо селитры применяют более безопасный нитрит натрия (Е250) – ​с той же целью. А вот что можно прочитать, взяв упаковку современной докторской. Согласно ТУ (техусловиям), она состоит из переработанных субпродуктов (мясной эмульсии), соевого белка, мяса (ну, наконец-то!), муки, крахмала, вкусовых добавок и красителей – к​ аррагина, гуаровой камеди, фосфатных химических соединений, нитратов и нитритов. Стоит ли говорить, что цель этих дополнительных ингредиентов – ​удешевить продукт и увеличить срок годности. Еще одна любимая россиянами колбаса – ​краковская. В 1938 году в состав полукопченой краковской колбасы входили говядина первого сорта, полужирная свинина и специи: черный и душистый перец, чеснок, сахар, соль и все та же селитра. Сегодня в краковскую тоже кладут свинину и говядину. А еще глутамат натрия (самую распространенную пищевую добавку – ​Е621), чтобы придать колбасе более насыщенный вкус, и цитрат натрия (Е331) – д​ ля повышения плотности продукта.

Помимо сухого концентрата молока (кто еще не в курсе – ​молоко на наших прилавках, как правило, состоит из восстановленного сухого), в такую продукцию добавляют растительные масла (например, пальмовое – ​оно сильно удешевляет продукт) и антибиотики (чтобы подавить рост болезнетворных бактерий, которые снижают срок годности). Этими же лекарствами кормят коров – ​чтобы не болели. Впрочем, не стоит сильно обижаться на производственников: если бы не пищевые добавки – ​растущее население планеты могло бы начать резко сокращаться. От голода. А вот применение антибиотиков и в самом деле может быть опасным для человеческого организма. Поэтому здесь как никогда уместна поговорка: все хорошо в меру. ∎

12/2021

011

Фото: Grafvision arrivalguides.com

Химия румяной

корочки

Предупреждение: не читать на голодный желудок, потому что речь пойдет о румяных пирогах, зажаристом картофеле и ароматном кофе. Все это счастье нам дарит реакция Майяра – она обеспечивает нас вк уснейшей едой, парфюмом и автозагаром, и она же перевернула антропогенез и, возможно, сделала из обезьяны человека. И даже способствовала Октябрьской революции.

текст

механизм номера

АНЖЕЛИК А ДУН

П риручить молекулы на сковороде В начале прошлого века французский химик Луи Камиль Майяр обнаружил, что при нагревании аминокислот с сахарами образуются темноокрашенные вещества. Как оказалось впоследствии, потемнение происходит из-за образования особых полимерных соединений, меланоидинов – ​они-то и придают характерный цвет выпечке, жареной рыбе или мясу. В середине XX века американец Джон Эдвард Ходж изучил реакцию подробнее, и именно его работы привлекли к ней внимание. Главное условие – ​наличие в реакционной смеси сахаров, альдегидов или жиров и белков или их мономеров (аминокислот). Реакция протекает даже при температуре 0 °C, но очень

ГЛАВНОЕ –

recetariococina.net zacmeat.com.sg

Луи Камиль Майяр commons.wikimedia.org

НЕ ПЕРЕСТАРАТЬСЯ

И НЕ ПРЕВРАТИТЬ РЕАКЦИЮ МАЙЯРА В СОЖЖЕНИЕ ЕДЫ

медленно, поэтому еще один критерий – ​нагревание. Скорость и результат зависят, в первую очередь, от реагентов. Все аминокислоты содержат «кислотную» карбонильную группу COOH и аминогруппу – ​NH2. Последние и вступают в реакцию Майяра. Логично, что чем больше аминогрупп, тем активнее процесс. Поэтому, например, аминокислота лизин, у которой сразу две аминогруппы, вступает в реакцию быстрее остальных. Именно лизин придает топленому молоку характерный аромат. Что касается сахаров, то легче всего в реакцию вступают пентозы, содержащие по пять атомов углерода (например, ксилоза). Медленнее реагируют простые сахара с шестью атомами углерода, при этом фруктоза гораздо

активнее глюкозы, поэтому выпечка с медом подрумянивается быстрее, чем просто с сахаром. Разные сорта кофе также отличаются друг от друга балансом сахаров. Когда они вступают в реакцию Майяра с аминокислотами в зернах при обжарке, появляется аромат кофе. От продуктов этого взаимодействия зависит и вкус напитка. Температура – ​важнейший фактор протекания реакции: ее повышение на 10 °C дает увеличение скорости в 2–3 раза. Главное – ​не перестараться и не превратить реакцию Майяра в сожжение еды. С влажностью сложнее, линейной зависимости нет: одним продуктам нужно больше воды, другим меньше, но чаще всего оптимальная влажность – 4 ​ 0–70 %.

12/2021

013

С НОВЫМ ГОДОМ!

Реакция Майяра +

Белок

Сахар

ГЛИКОЗИЛАМИН ЩЕЛОЧНЫЕ УСЛОВИЯ

3

Нагревание

Цвет, запах и аромат свежеиспеченного хлеба

Благодаря реакции Майяра получаются сотни продуктов. При ее протекании выделяются химические соединения, дающие вкус и аромат блюду (некоторые из них описаны ниже). А окрашивание в румяный цвет возможно благодаря меланоидинам.

Карбонильная группа в сахарах реагирует с аминогруппой белка или аминокислотами, образуя N-замещенный гликозиламин.

САХАР (ГЛЮКОЗА) +

2

=

АМИНОГРУППА

Гликозиламин, полученный на первом этапе, изомеризуется в результате перегруппировки Амадори. Образуется кетозамин.

1,2-ЭНАМИНОЛ

ПИРАЗИНЫ запах тостов, поджаренной еды

ПИРРОЛЫ запах орехов и злаков

ФУРАНОНЫ сладкий, карамельный и «подгоревший» запах

ФУРАНЫ похожий на карамельный, запах сожженной еды

АЛКИЛПИРИДИНЫ вяжущий, горький, «подгоревший» запах

АЦЕТИЛПИРИДИНЫ запах хлопьев и печенья

ОКСАЗОЛЫ запах орехов

ТИОФЕНЫ мясной, «обожженный» запах

ГЛИКОЗИЛАМИН (+ ВОДА)

ПРОДУКТ АМАДОРИ

Кетозамин образует различные вещества, которые далее самостоятельно вступают в реакции.

ПРОДУКТЫ ДЕЛЕНИЯ

РЕДУКТОНЫ

КИСЛОТНЫЕ УСЛОВИЯ

1

+

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ МАЙЯРА

ГИДРОКСИМЕТИЛФУРФУРОЛ

compoundchem.com, chemistrylearner.com

6-ацетил-2,3,4,5тетрагидропиридин запах печеного хлеба, бисквита, попкорна

механизм номера

Фото: Dasha Petrenko Fotolia.com

ДОКТОР ХАУС В ОДНОЙ ИЗ СЕРИЙ СПАС... ФРИКАДЕЛЬКИ, СМАЗАВ ИХ УКСУСОМ

Чем выше кислотность смеси, тем медленнее идет реакция Майяра. Воспользовавшись этим знанием, доктор Хаус в одной из серий спас сырые внутри и подгорающие снаружи фрикадельки, смазав их уксусом.

ХИМИЧЕСКИЕ Р Е А К Ц И И , которые

Аромамагия и Ленин Реакция Майяра – ​ это способ получения не только золотистой корочки, но и сотни различных запахов. Например, ее продукт 6-ацетил‑1,2,3,4-тетрагидропиридин придает аромат бисквиту и попкорну. Конечно же, пищевые технологи не смогли пройти мимо продуктов реакции: их получают отдельно и добавляют в еду и напитки как усилители вкуса и ароматизаторы (а еще – ​для парфюма). В качестве сырья используют простые сахара, состоящие из одной-двух молекул (сложные содержат три и более). Доступность аминокислот

Фото: YuanruLi newscenter.lbl.gov Фото: Aaron Job growlermag.com

приводят к потемнению продуктов, можно разделить на две группы: одни проходят под действием ферментов, другие – без. Ко второй группе относят реакцию Майяра и карамелизацию. А с ферментами связаны надрезанные яблоки или авокадо, а также сушеные фрукты – они приобретают темный цвет из-за ферментативного окисления полифенолов до хинонов.

12/2021

015

механизм номера

в белке можно повысить, разрушив часть его связей с помощью гидролиза, – ​так огромная молекула распадается на фрагменты: пептиды. Можно использовать и отдельные аминокислоты, полученные, например, с помощью бактерий. Реакционную смесь нагревают до определенной температуры в зависимости от целевого вещества – о ​ т 100 до 190 °C. Этот же процесс происходит и при приготовлении топленого молока. В нем содержится сахар – ​лактоза. При длительном нагревании она взаимодействует с белками мо-

ЭТА ЖЕ РЕАКЦИЯ

С НОВЫМ ГОДОМ!

лока. В результате жидкость темнеет и приобретает характерный карамельно-ореховый запах. Еще в Древней Греции этой реакции нашли применение: невидимые молочные чернила. Прочесть послание, написанное ими, можно только нагрев носитель. Если это бумага – ​свечой или утюгом. Согласно мемуарам Надежды Крупской, именно так Владимир Ильич Ленин обхитрил своих надзирателей и смог вести переписку, когда находился в заключении. Чернильницу он делал из хлеба, а как только слышал шаги – с ​ ъедал ее.

ЗАСТАВЛЯЕТ

ФЕКАЛИИ ОБРАЗОВЫВАТЬ ВОКРУГ СЕБЯ ОБОЛОЧКУ

Т ак вкусно, что умереть можно Конечно, есть и ложка дегтя. При запекании или жарке выше температуры 180 °C происходит термическое разложение меланоидинов, и в результате образуется акриламид. Его наличие почти во всей жареной и запеченной еде выяснилось в 2002 году. В разных странах это вещество имеет разный класс опасности, но в целом геномные исследования склоняются к тому, что оно канцерогенно. А вот на уровне населения дело обстоит сложнее, и однозначных доказательств его опасности нет – ​попробуй найди людей, которые никогда не ели жареное. Реакция Майяра протекает не только на сковороде, но и в нас самих. Применительно к живым организмам взаимодействие между аминокислотными остатками белков и сахарами называют гликированием. Этот процесс лежит

016

www.21mm.ru

в основе повреждения тканей при сахарном диабете, и один из показателей состояния пациентов с ним – ​это уровень гликированного гемоглобина. Реакция Майяра между белками гемоглобина и сахаром крови протекает и в здоровом организме. А если уровень глюкозы остается высоким длительное время? Тогда уровень гликированного гемоглобина будет выше, и по нему можно судить о стойком повышении уровня сахара, то есть диабете. Майяр вездесущ – ​эта же реакция заставляет фекалии образовывать вокруг себя оболочку, что позволяет им сохраняться тысячелетиями. А современным палеонтологам – ​исследовать их и выяснять диету и болезни древних людей и животных. Темный цвет кожи мумий, сохраняющихся в болотах, – ​тоже следствие реакции Майяра. Про-

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

цесс при этом идет медленно из-за кислой среды. Реакция Майяра происходит и при нанесении автозагара – ​моносахарид дигидроксиацетон в составе средства реагирует на аминокислоты в нашей коже и образует на ней коричневый цвет. Каждый, кто пользуется автозагаром, имеет много общего с румяными пирожками.

К ак реакция Майяра сделала нас людьми Множество вещей в корне отличают нас от остальных животных. Язык позволил нам общаться и передавать информацию – ​в результате мы понимаем тех, кто жил сотни лет назад. Эмпатия сподвигает нас на борьбу с проблемами, которые иногда касаются не нас самих, а кого-то на другом конце мира. Прямохождение освободило наши руки, которыми мы научились держать и использовать орудия труда. И добывать огонь. Вероятно, какой-то очень древний человек незаслуженно получил по затылку за то, что уронил кусочек мамонтятины в очаг. Ведь это же событие могло стать началом кулинарии. По мнению приматолога Ричарда Рэнгема (Richard Wrangham), приготовление пищи перевернуло эволюцию человека. Люди стали более сытыми и умными –​ появился источник легко усваиваемых калорий, что позволило вырастить большой мозг. Мы стали общительнее – ​теперь мы вместе охотимся, готовим и едим. Древнему человеку огонь подарил четыре свободных часа в день, а современный во время обеда вообще дольше общается, чем ест. Теперь приготовление пищи – н ​ еотъемлемая черта нашего вида. В общем, кулинария делает нас умными, здоровыми и очень счастливыми.

Бонобо по имени Канзи поджарил себе овощи на обед в Ape initiative, заповеднике и научно-исследовательском центре по изучению и сохранению обезьян. Де-Мойн, штат Айова (США), 2011 г. Фото: Laurentiu Garofeanu/ Barcroft Media/Landov, npr.org

И лучше всех с этим справляется жареная еда. Другие животные тоже почему-то предпочитают ароматное жареное мясо – ​спросите у своей кошки или собаки. Опыты на шимпанзе, во всяком случае, показывают, что в 90 % случаев они выбирают жареный, а не сырой картофель. Более того, они научились даже готовить его, используя специальный пластиковый контейнер с двойным дном. В 2015 году в одном из питомников Конго ученые из Гарвардского и Йельского университетов провели исследование «кулинарных» способностей шимпанзе. Обезьяна помещала в контейнер сырой ломтик картофеля, трясла – ​и доставала снизу жареный, который туда заранее положили хитрые ученые. Девайс животным понравился, и некоторые стали даже запасать сырой картофель, чтобы попозже его приготовить. Вот так, даже шимпанзе без ума от реакции Майяра. Понять их просто – ​ради вкусной еды можно даже эволюционировать. ∎

12/2021

017

Опыты

по акции

В октябре 2021 года многих удивила новость о том, как житель Китая Сюй Вэй создал дома лабораторию, чтобы синтезировать лекарство для больного сына. Препарат перестали доставлять в страну. Вэй не отчаялся, а записался на курсы по фармакологии и химии, обложился данными исследований и решил сделать все сам. Нас от него отличает лишь степень сложности опытов, но все мы в какой-то степени химики. На своих кухнях.

ДЕНАТУРАЦИЯ И РЕНАТУРАЦИЯ БЕЛКА Пожарить яичницу, запечь курицу, приготовить мясной бульон, вскипятить молоко – ​во время всех этих процессов можно наблюдать денатурацию белка. Чаще всего она происходит под влиянием высокой температуры, но также и при изменении pH (прочитать об этом подробнее можно на с. 24), воздействии ультрафиолета, ультразвука и других факторов. Из-за нагрева структура молекулы белка нарушается, и он теряет свои изначальные свойства. Классический пример –​ яичные белки, которые в свежем виде прозрачные и жидкие, а при жарке становятся твердыми, нерастворимыми и непрозрачными. Произошла денатурация. Это же можно наблюдать, если перелить яичные белки в стакан с ацетоном.

1 Внешние «симптомы» денатурации – ​частицы белка собираются в плотные крупные структуры: яичный белок густеет, на поверхности молока, мясного или рыбного бульона появляется белковая пенка, а при варке бобовых – ​аквафаба (густая вязкая жидкость). Каждый белок денатурирует при разной температуре: рыбный – ​при 35–40 °C, яичный – ​при 60–70, а мясной – ​при 40–50 °C.

текст

механизм номера

ПОЛИНА ЗУКОЛ

Фото: maxedaperture flickr.com

Денатурация Ренатурация

Денатурация и ренатурация белка. Крас­ные отметки – это дисульфидные, водородные и ионные связи. chem.libretexts.org

В 2015 году химики из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) «сварили яйцо обратно»: повернули процесс вспять и придали готовому яйцу его «сырую» форму. Сначала его варили 20 минут при температуре 90 °C, и получилось ничем не примечательное яйцо вкрутую. После к белку добавили мочевину, которая расщепляет белки, и вернули его в изначальное состояние. Чтобы окончательно отклеить фрагменты белков друг от друга, их поместили в вихревой аппарат и подвергли легкой нагрузке. Этот процесс – ​возвращение белку природного состояния – ​называется ренатурацией.

12/2021

019

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

2 ДЕСТРУКЦИЯ БЕЛКА Во время приготовления наших любимых блюд может произойти не только денатурация, но и деструкция белка: более глубокое разрушение структуры. Чтобы запустить деструкцию, нужно долго воздействовать на белок механическим, тепловым и ферментативным способом. Хороший пример механической деструкции – ​взбивание яичного белка, в конце которого он становится пеной. Если бы не тепловая деструкция, не видать нам мармеладных червячков, ярких желе и бабушкиного холодца. Причина в коллагене – ​структурном белке, который находится в соединительной ткани животного и придает

мясу жесткость. При нагревании коллаген «перерождается» в глютин (по сути это желатин) – ​белок, идентичный по аминокислотному профилю, но растворимый в горячей воде. Когда он высвобождается, то жесткие мясные продукты смягчаются, поскольку коллаген разрушен. Однако, чтобы это случилось, температура воздействия должна быть очень высокой, близкой к 100 °C. Чтобы добыть желатин из костей, хрящей и другого животного сырья, используют как раз методы деструкции (например, многочасовое вываривание или обработку кислотами). Получившуюся массу выпаривают до состояния клея, высушивают и измельчают в порошок.

Ж елатин, который добавляют в холодец для желейной структуры, это продукт деструкции белка. Фото: Brahmanden vk.com/carrotodessa

020

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера С ахарная вата Фото: Thomas Tivoli haikudeck.com

Яблоки в карамели – любимое всеми новогоднее лакомство norvegmunka.hu

3

КАРАМЕЛИЗАЦИЯ САХАРОВ Почему расплавленный сахар кажется вкуснее обычного? Все дело в карамелизации – ​химической реакции, в ходе которой выделяются сахара и окисляются при соединении с кислородом. На самом деле карамелизация – ​очень сложный процесс, и химики пока даже не изучили все вещества, образующиеся в результате. Но ясно, что именно они придают продукту этот приятный карамельный аромат и темно-коричневый цвет. За последний, кстати, ответственны три группы полимеров: карамеланы (C24H36O18), карамелены (C36H50O25) и карамелины (C125H188O80). Карамелизировать можно не только сахарный песок, чтобы сделать леденцы на палочке. Глюкоза и фруктоза в овощах и фруктах – ​это такие же сахара (низкомолекулярные углеводы), поэтому можно карамелизировать и лук, и морковь, и яблоки, и груши, и даже молоко (при приготовлении томленого молока карамелизируется лактоза). Ну и сахарная вата –​ тоже популярный продукт карамелизации. Внутри аппарата на разогретом вращающемся диске сахар плавится и мгновенно застывает, намотанный на палочку.

Карамелизированный лук gwillimdalefarms.com

Для карамелизации нужно соблюсти множество условий. Во-первых, продукт должен быть высушенным, поскольку вода не даст сахарам нагреться. Во-вторых, все сахара начинают реакцию при разных температурах: фруктоза, например, – ​при 105 °C, глюкоза – п​ ри 150 °C, сахароза – п​ ри 170 °C. В-третьих, важно следить за временем и делать все медленно, чтобы попросту не сжечь пищу.

12/2021

021

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

4 Д Е Г РА Д А Ц И Я ТИАМИНА Два странных заклинания: 2-метил‑3-фурантиол и бис-(2-метил‑3-фурил)-дисульфид. Именно эти две молекулы заставляют людей останавливаться около шаурмичного ларька и пускать слюни, проходя мимо шашлычников. 2-метил‑3-фурантиол и бис-(2-метил‑3-фурил)-дисульфид дают мясу привычный аромат и легко фиксируются человеческим носом. Даже при минимальной их концентрации в водном растворе мы без проблем ощутим их на вкус: первый распознается в концентрации с 0,007 мкг/л, а второй – ​с 0,00002 мкг/л. Хотя их количество в мясе ничтожно мало, пахнут они что надо. Благодаря этому их добавляют в ароматизаторы, которые придают «мясные» ароматы чипсам, приправам (например, для «Доширака»), сухарикам и другим продуктам. Запах мяса появляется, только когда блюдо готово, так? У сырой говядины он не ярко выраженный. Дело в том, что 2-метил‑3-фурантиол – ​продукт реакции

022

www.21mm.ru

Майяра (о которой можно узнать на с. 12), происходящей при термической обработке. А из него уже при окислении на воздухе образуется бис-(2-метил‑3-фурил)-дисульфид. Вместе они придают мясу аромат, хотя всего в приготовленном мясе обнаружены и идентифицированы около тысячи летучих ароматических соединений. Кроме реакции Майяра, две эти молекулы образуются при деградации витамина В1, или тиамина. Он содержится в мясе, но сам по себе не пахнет. При нагревании тиамин разлагается и образует ароматические вещества, в числе которых и 2-метил‑3-фурантиол. Отсюда – ​привычный нам «мясной» запах.

В мясе – тысячи ароматических соединений. ffactor.com

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

ФА ИН ЗА ИЦ ИА ЦИ И

5

Основные молекулы, участвующие в ПОЛ (перекисном окислении липидов): жирная кислота (LH), липидный пероксильный радикал (LOO•), алкильный радикал (L•), липидный гидропероксид (LOOH). mdpi.com

Окислительный триггер

ИЯ ЕН ЗА ТВЛ ФА ЗВЕ РА

tastecooking.com

ФАЗА ОБРЫВА ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ

ОКИСЛЕНИЕ И ГИДРОЛИЗ ЛИПИДОВ В неприятном виде и запахе испорченной еды можно смело винить жиры, а точнее – ​их окисление и гидролиз. Этот процесс еще называют прогорканием, которое делится на биохимическое и химическое. В обоих случаях пища становится невкусной и плохо пахнет. Так что в следующий раз, когда дома кто-то спросит, чем так несет из холодильника, скажите: «Это жиры окислились!» В случае биохимического прогоркания с помощью ферментов, содержащихся в белках, ускоряется гидролиз (расщепление) жиров, и они превращаются в свободные жирные кислоты. Сами по себе они не гарантируют дурной запах, но катализаторы-микроорганизмы окисляют их до гидропероксидов, которые распадаются на кетоны и альдегиды. Именно вследствие этого

распада меняются вкус и запах продукта. Такое прогоркание часто случается с продуктами, у которых жиры с большим количеством воды и примеси белков и углеводов (например, коровье масло). Химическое прогоркание происходит под действием О2, содержащегося в воздухе (автоокисление). Из-за «атаки» кислорода на углеводородные остатки жирных кислот образуются свободные радикалы, которые запускают окисление. В результате химических реакций образуются опять же кетоны и альдегиды, вызывающие испорченный запах. ∎

12/2021

023

Чего такой

КИСЛЫЙ? Если вбить в поиск Инстаграма тег #закислениеорганизма, м о ж н о с и л ь н о испугаться. Больше тысячи постов в красках расписывают, как сдвиг кислотно-щелочного баланса в теле вызывает рак, инфаркт, инфекции, ожирение, остеопороз и преждевременное старение кожи. А сдвинуть его, оказывается, донельзя просто – достаточно налегать на мясо, хлеб и сладости и не доедать овощей и фруктов. Как говорится: «Мы все в опасности!» Но нас готовы спасти.

7

текст

НАТАЛЬЯ НИФАНТОВА

механизм номера

ЩЕЛОЧНОЙ?

П

од большинством этих постов что-то продается. Немецкие таблетки с комплексом щелочных минералов, услуги инста-диетологов, вебинар «17 рецептов из яблочного уксуса и соды» и даже курс «Красивые колени за 21 день». Бесплатно доступна шкала «кислотности» продуктов, по которой можно составить себе защелачивающую диету. Не вы ль на свете всех кислее, рекомендуют выяснять, сунув тест-полоску в утреннюю мочу. Что ж, приглашаем вас в путешествие через дебри человеческой физиологии, чтобы понять, почему не стоит ощелачиваться, независимо от результата утренних анализов.

ПРИГЛАШАЕМ ВАС В

healabel.com

ИЛИ

КИСЛОТНЫЙ

?

ПУТЕШЕСТВИЕ

ЧЕРЕЗ ДЕБРИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ

Что такое pH и где он обитает Это характеристика водного раствора, указывающая на концентрацию в нем свободных протонов, они же ионы водорода (H+). Обычно она колеблется от 10–14 до 100 моль/литр (исключение – ​растворы сильных кислот, вроде соляной, для которых степень над десяткой может становиться слегка положительной). pH – и есть эта степень без минуса, от 0 до 14: чем выше цифра, тем меньше протонов и более щелочная среда. Концентрации протонов и их антиподов – ​гидроксид-анионов (OH–) зависят друг от друга, в произведении всегда давая 10–14. Поэтому pH еще называют показателем кислотно-щелочного баланса. За нейтраль в этой шкале принято pH 7, характерный для чистой воды.

НЕМНОГО ХИМИИ. КИСЛОТЫ – ​ вещества, которые, растворяясь, отпускают от себя протон. А основания – ​вещества, способные связывать протоны. Если добавлять их в воду, ее pH будет меняться. Однако существуют растворы, которые могут сопротивляться сдвигу pH. Они называются буферными. В них входят два родственных вещества, способных превращаться друг в друга, связывая или отдавая протон. Типичный пример – ​слабая кис-

12/2021

025

механизм номера

лота и ее соль. Слабые кислоты отличаются от сильных тем, что не при всяких значениях pH они ведут себя как кислоты, то есть отдают в среду протон, а только при высоких, когда протонов кругом мало. Если же pH низкий, протонов кругом завались, они предпочитают придержать свой при себе, а если его не имели, то захватить бесхозный протончик – то есть ведут себя как основания. Поэтому смесь слабой кислоты и ее соли будет противостоять сдвигу pH в обе стороны. Но только до определенного предела, который зовется буферной емкостью раствора.

С НОВЫМ ГОДОМ!

ВСЕ ЖИДКОСТИ НАШЕГО ТЕЛА – ​такие же водные растворы, pH которых зависит от их состава. В норме pH плазмы крови и межклеточной жидкости – 7 ​ ,4 ± 0,05. Жидкость внутри клеток кислее, но отличается в разных тканях и органах: от 7 до 7,4. Слюна имеет еще более кислый pH – ​6,35– 6,85, а pH мочи «болтает» от 4,8 до 7,5. В желудочном соке, естественно, сплошная кислота – ​1,25–3,0. Как видно, pH жидкостей, которые организм выводит наружу, может сильно варьировать. Это моча, слюна и желудочный сок –​ ведь по отношению к внутренней среде организма просвет ЖКТ, по сути, уже «наружа». Только очень сильное изменение кислотно-щелочного баланса в этих жидкостях может навредить организму. Например, высокая кислотность слюны, обычно вызванная бактериями, разрушает эмаль зубов, а слишком кислый желудочный сок при некоторых заболеваниях ведет к повреждению слизистой желудка.

В ЖЕЛУДОЧНОМ СОКЕ, ЕСТЕСТВЕННО, СПЛОШНАЯ

026

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

канализации

Очиститель

Отбеливатель

Мыло

Нашатырный спирт

Спортивная магнезия

Сода

Кровь

Вода

Молоко

Кофе

Вино

Шкала уровня pH

Уксус

Лимон

Желудочный сок

Соляная кислота

Уровень pH в разных продуктах, жидкостях и веществах sciencenotes.org

КИСЛОТА

механизм номера

pH внутри тела

Слюна pH 6,35–6,85

Моча pH 4,8–7,5

Кровь pH 7,35–7,45

Кишечник pH 5,6–7,9

Желудок pH 1,25–3

НО ЭТО ВСЕ ЦВЕТОЧКИ ПО СРАВНЕНИЮ С ТЕМ, к чему приводят сдвиги pH плазмы крови и жидкости внутри клеток. Все белки нашего организма, ферменты, которые катализируют цепочки реакций, крайне чувствительны к pH. У них есть строгий диапазон кислотности, оптимальной для их работы. За его пределами – ​ о становка клеточного метаболизма и смерть. По­ этому pH внутри клеток и в плазме крови организм контролирует железной рукой. С клетками все просто. Они изолированы от окружающей среды клеточной мембраной, непроницаемой для ионов водорода. Главный их источник для клетки – ​ее собственный метаболизм. Чтобы эти протоны не сбили клетке pH, в ней работают буферные системы: в первую очередь фосфатная и на подхвате – ​бикарбонатная. Они считаются «первой линией защиты», препятствующей

Иллюстрация: jeukendrup mysportscience.com

резким перепадам pH. Если они не справляются, клетка активирует белки-транспортеры в мембране и выкидывает лишние протоны. Проблема решена. ТЕПЕРЬ ЭТИ ПРОТОНЫ – ​проблема межклеточной жидкости и крови, с которой та контактирует через стенки капилляров. Подавлять небольшие локальные колебания pH крови нетрудно – в ​ ней задействованы могучие буферные системы. Здесь бикарбонатный буфер работает в связке с настоящим титаном – г​ емоглобиновым буфером. Когда эритроциты крови приходят в ткани, чтобы принести кислород, в обмен они забирают углекислый газ в форме угольной кислоты. Ее и удерживает на себе гемоглобин. Когда эритроциты достигают капилляров легких, они отпускают углекислый газ, а два протона воссоединяются с оставшимся атомом кислорода – ​получается вода. То есть каждый раз, когда мы делаем выдох, мы немного понижаем кислотность своей крови.

12/2021

027

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Круговорот кислот Но никакого буфера крови не хватило бы, если бы ей пришлось столкнуться со всеми ионами водорода, которые тело производит за день. Их общий суточный оборот в организме оценивается в 150 тыс. миллиэквивалентов. Если сравнить его с концентрированной соляной кислотой – э ​ то больше 12 л. К счастью для нас, все это богатство не сваливается в кровь одномоментно. А главное: процессы, в ходе которых выделяются и поглощаются протоны, в организме почти полностью уравновешены. УЗНАВАЕМЫЙ ПРИМЕР. Когда вы пашете в спортзале, мышцам приходится расщеплять глюкозу в условиях нехватки кислорода. Происходит анаэробный гликолиз, продукт которого – ​молочная кислота: лактат-анион плюс протон. Но когда лактат транспортируется в печень, чтобы из него

Углекислый газ, побочный продукт клеточного дыхания, растворяется в крови, где он поглощается эритроцитами и превращается в угольную кислоту с помощью фермента карбоангидразы. Затем большая часть угольной кислоты распадается на ионы бикарбоната и водорода. Иллюстрация: OpenStax College, wikipedia.org

снова получилась глюкоза, реакция идет с захватом протона. Кстати, обычный аэробный гликолиз так устроен, что практически не дает прибавки протонов. Так что на этом этапе становится непонятно, почему употребление сахара инстаграм-целители связывают с закислением организма. Если вы не бежите марафон и не разгружаете вагоны, глюкоза в вашем теле спокойно окисляется до CO2, который покидает вас через легкие. Триглицериды, основные компоненты жира, тоже расщепляются, высвобождая протоны, а синтезируются из жирных кислот и глицерина, забирая. Аминокислоты уравнивают счет еще на этапе утилизации. Превращение их аминогрупп в мочевину – ​прибавка протонов, а метаболизм их углеводородных скелетов – п ​ оглощение.

СО2 переносится в красные кровяные тельца

СО2

СО2 + H2O

H2CO3

–

+

HCO3 + H

–

HCO3 растворяется в плазме в виде угольной кислоты

СО2

028

www.21mm.ru

CO2 растворяется в плазме

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

КОНЕЧНО, К АКИЕ-ТО КИСЛОТНЫЕ

или основные вещества могут попасть в кровь напрямую из еды. В нашей пище в небольших количествах можно обнаружить и соляную кислоту, и соду, но все же в основном ​это органические кислоты. Если они в форме именно кислот (обычно в таком виде к нам попадает лимонная), то пытаются сдвинуть pH крови в кислую сторону. Если в виде своих анионов без протона, то есть соли, то наоборот –​ проявляют основные свойства. Все эти кислоты и основания в еде находятся в смеси, а сама еда усваивается постепенно. Разнонаправленные процессы клеточного метаболизма тоже часто идут одновременно и происходят в разных тканях. Поэтому все эти протоны не наваливаются на буферные системы крови скопом, а потихоньку проходят транзитом. И в конце концов оказываются сбалансированы.

ЭТО

Мочевыводящие пути с камнями в почках, мочеточнике и мочевом пузыре Иллюстрация: National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health, niddk.nih.gov

ТЕ САМЫЕ СОЛИ, КОТОРЫЕ ЛЮБЯТ ОБРАЗОВЫВАТЬ КАМНИ В ПОЧКАХ

Так из чудовищной цифры в 150 тыс. миллиэквивалентов неприкаянными остаются чуть больше десятой части. Из них еще 15 тыс. миллиэквивалентов кислоты будет выведено из организма легкими. Останутся лишь от 70 до 100 миллиэквивалентов. Их происхождение связано в основном с органическими кислотами, которые организм или не успел окислить, или в принципе не умеет. К последним относится гиппуровая кислота, которую производит печень. В этом же списке щавелевая, которая по-

падает с пищей и может продуцироваться митохондриями (ее соли называются оксалаты). И последняя –​ мочевая (ее соли – ​ураты), конечный продукт деградации азотистых оснований аденина и гуанина, входящих в состав ДНК. Ураты и оксалаты – ​это те самые соли, которые любят образовывать камни в почках.

12/2021

029

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Камень за пазухой Несложно догадаться, какой орган выводит из тела оставшиеся 70–100 миллиэквивалентов кислоты. Почка человека состоит из нефронов, в начале которых есть клубок капилляров с фильтрующим аппаратом и капсула, куда и сцеживается так называемая первичная моча. Она похожа по составу на плазму крови за вычетом белков –​ их крупные молекулы не могут пройти через сито нефрона. Но писать собственной плазмой – ​плохая идея, по­ этому от каждой капсулы отходит длиннющий каналец, который змеится в толще почки. При продвижении первичной мочи по этому канальцу его клетки обратно всасывают часть воды и полезных веществ и выводят наружу то, что организму больше не нужно. Кислотно-щелочной баланс в организме клетки почечных канальцев поддерживают сразу тремя способами: выкачивают в мочу протоны, захватывают обратно бикарбонат и еще поглощают из мочи аминокислоту глутамин, которую сами же разбирают на два иона аммония (которые отправятся на выброс) и два бикарбоната (которые вернутся в кровь).

у камней может быть тысяча причин. И наследственность, и избыточное потребление сахарозаменителей на основе фруктозы, которая в организме метаболизируется в оксалат, и перебор с алкоголем (то есть частое обезвоживание), и даже проживание в жарком климате. А чаще эти причины идут пачкой. У людей с pH мочи 6– 7 камни тоже образуются. К тому же есть способ закислить собственную мочу эффективней, чем «шашлычок под коньячок», – з ​ аработать инфекцию почек или мочевыводящих путей. ЗАТО ИЗ ВСЕГО ОПИСАННОГО СЛЕДУЕТ, что замеры pH в разовой порции мочи ничего не расскажут о кислотно-щелочном балансе крови. Более того, как показали исследования, утренняя моча, взятая натощак, даже не может служить мерой степени выведения кислот почками. Более информативен анализ суточной мочи, но расшифровать его сможет только врач: совать в нее тест-полоску совершенно бесполезно.

pH-датчик pngmart.com

УРАТЫ И ОКСАЛАТЫ, с которых начался рассказ про почку, в это время уже продвигаются на выход в составе мочи в отрыве от своих протонов. Но с ними есть фокус. Они не очень растворимы в воде и могут выпадать в осадок в виде кристаллогидратов. Этому способствуют повышение их концентрации в моче (часто из-за недостаточного потребления воды) и снижение pH до 5,5. Время воскликнуть: «Ну вот же оно, закисление! Уже и камни в почках на горизонте». Не торопитесь,

030

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера Поджелудочная железа

Не раскачивайте В организме такое количество механизмов поддерживают кислотно-щелочной баланс, что выбить эту систему из равновесия диетой практически нереально. В качестве добровольных подопытных тут выступают приверженцы кетодиеты, при которой люди исключают углеводы, и организм, исчерпав запасы глюкозы, вынужденно переходит на энергоснабжение за счет жиров и белков. Это сопровождается массовым производством в печени продуктов переработки жирных кислот – ​кетоновых тел (ацетона и бета-гидроксибутирата), и выбросом в кровь свободных протонов. В обычных условиях организм почти не производит кетоновые тела и перерабатывает жирные кислоты другим путем. Но клетки мозга не могут этим удовлетвориться. Им постоянно нужна именно глюкоза или, на худой конец, подойдут кетоновые тела. И печень старается их предоставить. Жир сжигается действительно довольно эффективно, но на буферные системы крови ложится огромная нагрузка. Тем не менее, даже у кетодиетчиков были зафиксированы только отдельные случаи ацидемии, опасного закисления крови. И эти случаи особые: когда люди вместе с диетой принимали мочегонные, что приводило еще и к обезвоживанию.

Снижение инсулина Жировая клетка

Жирная кислота

Печень Преобра­ зование в кетоновые тела

Глюкагон

Производство кетоновых тел печенью во время углеводного голодания клеток (кетоз) theocbody.com

Кетогенез Повышенное производство кетонов

Кровеносный сосуд Увеличение количества кетонов в крови

А ЧТО ЖЕ МЫ ТОГДА ЛЕЧИМ?

СНИЖЕНИЕ PH КРОВИ НИЖЕ 7,35 – в ​ сегда признак поломки в системе контроля этого баланса. Это может быть респираторный ацидоз при астме или воспалении легких, когда организм не может вывести достаточно CO2. Метаболический ацидоз развивается при нелеченом диабете, когда организм теряет способность усваивать глюкозу. Чаще всего сильное снижение pH крови –​ результат почечной недостаточности.

СИМПТОМЫ У АЦИДЕМИИ ДОСТАТОЧНО ЯРКИЕ: непроходящая головная боль, спутанность сознания, сонливость, одышка, сильное сердцебиение, тошнота, рвота и понос и в конце концов кома. Вряд ли это то состояние, которое предлагают исправить диетой из Интернета. А что же мы тогда лечим? Все, что может сделать диета, – ​это сдвинуть pH плазмы крови внутри нормального диапазона на какие-то сотые или тысячные. Но, в отличие от советчиков из соцсетей, для ученых остается большим вопросом, может ли это небольшое закисление иметь последствия для здоровья. ∎

12/2021

031

Иллюстрация: Ева Корчагина

Умение

б а л а н с и р о в а т ь Нарушение кислотно-щелочного баланса обвиняют во всех бедах мира. Согласно популярным ныне гипотезам, оно виновато и в ломкости костей, и в онкологических заболеваниях, и в мигренях, и в лишнем весе, и в инфекциях. Разрушаем эти ничем не подкрепленные и даже вредные мифы.

текст

механизм номера

НАТАЛЬЯ НИФАНТОВА

Остеопороз Один из основных грехов, в котором обвиняют диетическое закисление, – ​остеопороз, то есть снижение плотности костей и, как результат, частые переломы. Это звучит логично, потому что остеопороз – ​возрастное заболевание, а с возрастом почки хуже выводят кислоты, так что у пожилых людей pH крови немного ниже, чем у молодых. Впервые гипотезу о том, что недостаток овощей и зелени, то есть «щелочных» продуктов, может вызывать вымывание минералов из костей, в 1968 году предложили Амнон Вошман (Amnon Washman) и Дэниел Берштейн (Daniel S. Bernstein) из Гарвардской медицинской школы.

С ВОЗРАСТОМ

Они опирались на то, что, во‑первых, кости – ​это депо гидроксиапатита Ca5(OH)(PO 4)3: теоретически организм может его использовать, чтобы нейтрализовать избыток кислот, вытаскивая из костей HPO 42– (компонент фосфатного буфера). Во-вторых, есть такое заболевание – ​п очечная остео­дистрофия, которая может возникнуть как осложнение хронической почечной недостаточности. Остеодистрофия – ​это не совсем остеопороз, она сопровождается в том числе некрозом костей, и в ее развитие явно включены какие-то гормональные факторы. Тем не менее, для своего времени эти наблюдения вполне резонно указывали на связь между pH крови и состоянием костей.

ПОЧКИ ХУЖЕ

ВЫВОДЯТ КИСЛОТЫ

КОСТНЫЙ ГОМЕОСТАЗ Формирование кости

Резорбция кости

ОСТЕОПОРОЗ Формирование кости

Резорбция кости Здоровая кость Провоспалительный цитокин

Остеобласты

Формирование кости

Остеокласты

Резорбция кости

Резорбция кости

Остеопороз

Остеобласты создают новую костную ткань, а остеокласты разрушают старую. Из-за действия разных медиаторов и клеточных компонентов равновесие между клетками костной ткани может смещаться. Остеокласты активничают больше необходимого, и ткань разрушается. Далее – снижается минеральная плотность кости и развивается остеопороз. frontiersin.org

12/2021

033

механизм номера

И гипотезе нашлись подтверждения. В экспериментах на мышах, проведенных в 2003 го­ ду Медицинским центром Университета Рочестера (США), было показано, что если их неделю кормить хлоридом аммония (NH4Cl), который в печени превращается в соляную кислоту, то их кости теряют фосфаты и карбонат кальция. Образцы костей – ​и мертвые, и еще сохраняющие активность живых клеток – ​значительно быстрее теряют минералы при pH 7,14, чем при pH 7,4. Кроме того, обнаружилось, что при pH 7,0 максимально возрастает активность остеокластов. Это клетки, работа которых – ​разбирать костную ткань, когда кость растет и нуждается в перестройке, или если организм страдает от нехватки кальция. А вот активность остеобластов, клеток-строителей кости, при pH 7,0, наоборот, минимальная.

Внеклеточный pH и функция костных клеток pH ≥ 7,4

pH ≈ 7,2

pH ≤ 7,0

Кровь

Ацидоз крови в нормальных тканях

Тканевый ацидоз

Остеобласты Костное образование Ca2+

PO43-

Поддержание костей

OH-

Потеря костной массы, отсутствие минерализации Ca2+ PO43- OH-

Остеокласты

Начало Активные Минерализоформиро- остеобласты ванный вания кости костный матрикс

Неминерализованный костный матрикс

Неактивные остеокласты

Активные остеокласты

researchgate.net

МЫШИ, НАКАЧАННЫЕ

ХЛОРИДОМ

АММОНИЯ, И pH В РАЙОНЕ 7 – ЭТО НЕ ТО ЖЕ САМОЕ,

ЧТО ЧРЕЗМЕРНАЯ ЛЮБОВЬ К КОЛБАСЕ

Противники этой гипотезы возражали, что если бы кости использовались организмом как запас буферной системы, то люди с нарушением pH из-за почечной недостаточности уже через четыре года оставались бы вовсе без костей. Да и мыши, накачанные хлоридом аммония, и pH в районе 7 – ​это не то же самое, что чрезмерная любовь к колбасе. Чтобы утверждать связь диетического закисления с остеопорозом, нужно показать результаты на людях, причем на здоровых. И тут все стало сложнее. Краткосрочные исследования показали, что у здоровых людей при регулярном употреблении щелочной минеральной воды, бикарбоната или цитрата калия снижается присутствие в крови маркеров разрушения костей. В частности, С-концевого телопептида: этот пептид выходит в кровь при разрушении волокон коллагена 1-го типа, которые составляют белковый матрикс костей. А двухлетнее исследование

034

www.21mm.ru

на людях 65–80 лет обнаружило, что при ежедневном употреблении 60 ммоль цитрата калия вместе с кальцием и витамином D возрастает плотность костной ткани в позвоночнике. Однако были и другие результаты. В 2008 году двухлетнее рандомизированное исследование, проведенное группой ученых из Абердинского университета (Великобритания) на 276 женщинах в постменопаузе (55–65 лет) не показало никакого влияния на плотность костей ни употребления цитрата, ни увеличения в диете доли растений. То, что исследование рандомизированное, означает, что участницы были разбиты по группам случайно, чтобы снизить влияние на результат других факторов – ​возраста, физической активности, курения. Групп было четыре. Одни принимали 55,5 ммоль цитрата в день.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Вторые – ​18,5 ммоль. Третьи – ​равное по содержанию щелочных веществ 18,5 ммолям цитрата количество овощей и фруктов. Четвертые получали плацебо. В результате разницы между четырьмя группами в скорости разрушения костей не было. Но авторы сделали интересное наблюдение: в начале исследования они спрашивали у женщин, сколько те едят овощей и фруктов. У тех, кто ел больше, плотность костной ткани была выше. Ученые сделали вывод, что фрукты и овощи действительно улучшают состояние костей, но не за счет своих защелачивающих свойств, а как-то иначе.

Споры вокруг pH крови и остеопороза продолжаются, но на сегодняшний день резюме таково. Если легкое закисление крови, которое может вызвать несбалансированная диета, и влияет на плотность костей, то очень незначительно. Гораздо сильнее влияют возраст, пол, общее состояние здоровья, физическая нагрузка и мышечная масса, курение. И диета с достаточным количеством овощей и фруктов тоже. Но не за счет защелачивания организма, а за счет присутствия в них других полезных веществ. В первую очередь, растительных флавоноидов, которые действительно показали влияние на активность остеобластов, а также известны как антиоксиданты. И просто за счет своего положительного влияния на здоровье.

Классы флавоноидов в продуктах ru.freepik.com, pixabay.com, mdpi.com

АНТОЦИАНЫ ФЛАВОНЫ

Клюква, голубика, малина, черника, клубника, ежевика, сливы, виноград, вишня, краснокочанная капуста, красная репа

Сельдерей, петрушка, тимьян, салат-латук, орегано, брокколи, розмарин, мята перечная, цитрусовые, зеленый и красный перцы, оливки

КАТЕХИНЫ

ФЛАВОНОЛЫ

Зеленый и белый чай, какао, яблоки, красный виноград, персики, айва, груши, сливы, нектарины, малина

Яблоки, красный и белый лук, брокколи, клюква, виноград, кудрявая капуста, салат-латук

ФЛАВОНОНЫ

ИЗОФЛАВОНЫ

Грейпфрут, апельсины, мандарины, лаймы и лимоны

Фасоль, арахис, нут, соевые бобы

12/2021

035

механизм номера Рак Пролиферативная ткань

Опухоль или

+/– О2

Глюкоза

Пируват (соль пировиноградной кислоты)

О2

5%

85 %

х Мито

В 1920-х годах немецкий биохимик и физиолог Отто Генрих Варбург (Otto Heinrich Warburg) обнаружил у раковых клеток особенность метаболизма, которая спустя 50 лет стала называться его именем. Эффект Варбурга состоит в том, что большинство раковых клеток даже в присутствии кислорода полагаются в своем энергообеспечении на анаэробный гликолиз. То есть производят молочную кислоту. При этом, так же как в напряженно работающих мышцах, происходит сильное закисление среды вокруг клеток. И действительно, если измерить pH внеклеточной среды в здоровой ткани и в раковой опухоли, последний окажется значительно ниже – ​от 6,4 до 7,0. До сих пор неизвестно, почему это происходит, но раковые клетки, безусловно, получают от этой кислой среды выгоду. Когда клетки злокачественных опухолей выращивают в лабораторных условиях при pH 6,7, они лучше растут и демонстрируют лучшие способности к миграции. Кислый pH к тому же дезактивирует T-киллеры, уничтожающие подозрительных мутантов.

Молочная кислота

он

www.21mm.ru

я

и

036

др

Означает ли это, что щелочная диета может предотвратить или вылечить рак? Нет. Во-первых, потому что не закисление организма вызывает рак, а рак вызывает закисление, причем локальное, а не системное. Во-вторых, при низком pH раковые клетки растут лучше, но это не значит, что при нейтральном или щелочном pH они не растут. Растут как миленькие. Защелачивание среды само по себе не может их убить. В-третьих, просто посмотрите на эти цифры. Насколько понижают pH среды раковые клетки и при каком pH они хорошо растут? 6,4–7,0. А на сколько вы можете сдвинуть pH крови диетой? В диапазоне 7,35–7,45. Раковым клеткам до вашей диеты – к​ ак танку до камешка, который попал под гусеницу. Если пытаться подключить к диете постоянный прием щелочей вроде питьевой соды, которую «специалисты» от альтернативной медицины пытаются продавать как средство от онкологических заболеваний, в лучшем случае можно заработать себе проблемы с ЖКТ. В худшем – ​спровоцировать у себя алкалоз, который ничем не краше ацидоза. Это тоже камни в почках, только теперь фосфатные: снижение мозгового кровотока, повышенная возбудимость, падение

CО2 Эффект Варбурга

артериального давления, гипертонус мышц вплоть до судорог и, возможно, смерть. Ну и, в‑четвертых, попросту не существует ни одного исследования, которое бы показало, что питье щелочной минеральной воды или другие способы диетического защелачивания может остановить или замедлить развитие рака у людей. В 2018 году в российской прессе появилась новость с задорным заголовком: «Ученые рассказали, как сода может спасти от рака». Как водится, ничего подобного ученые не рассказывали. В исследовании речь шла о том, что, нейтрализуя кислотность, которую раковые клетки формируют в культуре, ученым удалось активировать у них сигнальный путь mTORC1, ответственный в том числе за рост клеток. Его подавление подозревают в том, что оно вызывает устойчивость

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

некоторых клеток опухолей к химиотерапии. Для подтверждения результатов исследователи использовали мышей, которым в питьевую воду добавляли соду, чтобы повысить pH крови. То есть не сода спасла от рака, а, возможно, в некоторых случаях повышение pH опухоли делает ее более податливой для лечения нормальными медицинскими методами. На самом деле, это далеко не первая научная статья, в которой обсуждается возможность, если угодно, защелачивания опухолей, чтобы повысить эффективность химиотерапии или иммунотерапии рака. Но никто всерьез

не рассматривает на роль такого препарата соду. Для человека полграмма соды на килограмм массы тела в день при регулярном приеме достаточно, чтобы вызвать алкалоз, от которого пациент умрет раньше, чем от основного диагноза. Возможность понижения pH опухолей как часть терапии рака ученые рассматривают только на теоретическом уровне. И, если дойдет до дела, применять будут не соду, а, например, селективные ингибиторы транспорта протонов через мембрану. И только локально, в зоне самой опухоли, а не питьем стаканами.

СПИСОК ГРЕХОВ

ЗАКИСЛЕНИЯ, ПО ВЕРСИИ СТОРОННИКОВ ЛЕЧЕНИЯ СОДОЙ, ГОРАЗДО ДЛИННЕЕ

Инфекции Самый загадочный пункт в списке. Утверждение о том, что закисление вызывает инфекции, просто противоречит биологии – в​ едь кислая среда создается организмом, чтобы, наоборот, противостоять инфекциям. Почему желудочный сок такой кислый? В первую очередь, чтобы обеззараживать пищу, которую мы съели. Почему на поверхности кожи поддерживается pH 5,5? Потому что кожа – ​это барьер для проникновения в тело инфекций. Во влагалище, по понятным причинам, pH вообще 3,5–4,5, иначе его обладательницы до эпохи барьерной контрацепции только и делали бы, что мучились от инфекций. Возможная предпосылка теории о связи закисления и инфекций – ​понижение pH ткани при воспалении. Действительно, при развитии воспаления pH в этом месте падает примерно на единицу и для некоторых тканей может достигать отметки 6,0. Но это нормально. Такой pH позволяет и победить инфекцию, если она стала причиной воспаления, и активировать клетки, участвующие в неспецифическом

иммунном ответе, – ​например, макрофаги и нейтрофилы. Единственный неприятный эффект этого закисления – б​ оль. Свободные протоны в воспаленной ткани повышают чувствительность болевых рецепторов. Борются с таким понижением pH только при хронических воспалительных заболеваниях или воспалении сердечной мышцы после инфаркта – ​когда слишком сильная иммунная реакция может навредить. Конечно, список грехов закисления, по версии сторонников лечения содой, гораздо длиннее. Но разбирать подробно обвинения закисления в лишнем весе, хронической усталости, кариесе, появлении морщин и выпадении волос нет никакой возможности. Просто потому что нет никаких исследований, которые рассматривали эту связь хотя бы гипотетически. Скорее всего, единственный источник этих утверждений –​ воображение тех, кто пытается продать препараты для поддержания кислотно-щелочного баланса. Ну, кроме кариеса. Но это не про pH крови, а про чистку зубов. ∎

12/2021

037

к у а а н pngegg.com

есть

правильно Вокруг питания мног о мифов: после шести есть нельзя, о т с л а д к о г о п о я в л я ю т с я п р ы щ и , гл ю т е н в р е д е н . Р а з о б р а т ь с я в том, что из слухов правда, а что – ложь, помогает нутрициология – наука о том, как питание влияет на здоровье людей.

текст

ЕЛИЗАВЕТА КОКОРИНА, ПОЛИНА ЗУКОЛ

И

зучать влияние питания можно двумя способами: с помощью наблюдения и клинических исследований. В первом случае на основе эпидемиологических данных о здоровье людей ученые анализируют связь между болезнями, возрастом и питанием. Так получают общую информацию – ​например, о вреде продуктов глубокой переработки (фастфуд, «магазинные» сладости, газировка и т. д.). Для клинических исследований собирают группу людей с изначально сходным рационом и делят на две: например, одни участники продолжают есть колбасу, другие ее исключают, а ученые сравнивают показатели здоровья. На основе полученных данных ученые формируют общие рекомендации о том, что вредно, а что полезно. Исследования питания продолжаются годами. Например, ученым потребовалось около ста лет от заключения, что продукты с йодом помогают больным с зобом, до рекомендации использовать йодированную соль всем для профилактики дисфункции щитовидной

механизм номера Макронутриенты

белки, жиры и углеводы

Основной источник энергии

НАСЛАЖДЕНИЕ ЕДОЙ

Нужны граммы в день

НЕ МЕНЕЕ

ВАЖНО, ЧЕМ ЕЕ ПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕННОСТЬ

железы. Сначала с XIX века специалисты по всему миру изучали пациентов с диффузным зобом и их реакцию на пищу, богатую йодом, на настойки и таблетки с йодом. И только когда они собрали достаточно доказательств того, что йод – ​жизненно необходимый элемент, начались исследования по поиску простого способа профилактики йододефицитного состояния. Кроме того, нутрициология изучает макро- и микронутриенты в пище. Макронутриенты – ​это белки, жиры и углеводы, которые составляют основной объем продукта. Микронутриенты – ​витамины, минералы и микроэлементы, которые, напротив, содержатся в очень малых количествах (милли- и микрограммах). Их баланс – ​залог здорового питания. И если хотя бы минимально не следить за своим рационом, то рано или поздно организм даст об этом знать: посыпятся волосы, начнут ломаться ногти, нападут усталость и вялость, на сон будет требоваться больше времени, и вся привычная жизнь станет тягостной.. Помимо того, что мы едим, имеет значение, как мы это делаем, ведь наслаждение едой не менее важно, чем ее питательная ценность.

Микронутриенты

eufic.org

витамины и минералы

Важны для поддержания здоровья

12/2021

Нужны миллиграммы в день

039

механизм номера

И Н Н А Е Р Е М Е Н К О , врач-нутрициолог, врач превентивной медицины, член Ассоциации «ПревентЭйдж», профсообщества врачей и ученых, посвященного вопросам здоровья, долголетия и повышения качества жизни.

– С какими проблемами к вам обычно приходят пациенты?

– Основные – ​нет сил, энергии, встала и уже устала, пропало либидо, появилась тревожность, плохой сон, тяга к сладкому, сбой работы органов желудочно-кишечного тракта, восстановление после ковида. В основном у всех наблюдаются проблемы с нарушением переваривания и всасывания основных питательных веществ, и это подтверждается самыми простыми анализами. Бывают более необычные случаи: обратилась женщина, у которой по результатам анализов и собранному анамнезу я заподозрила не совсем благоприятное течение ее основного заболевания. Подготовила ей список дополнительных обследований, которые все-таки подтвердили мои опасения. Пациентке срочно нужно было бежать в лечебное учреждение, что она и сделала, тем самым продлив себе жизнь.

– Если даны такие вводные: плохой сон, утомляемость, сонливость, что бы вы посоветовали такому пациенту с точки зрения нутрициологии?

– Первым делом провести диагностику организма и найти «своего» превентивного врача и нутрициолога, пересмотреть рацион питания (убрать на пару недель все сладости, молочное, полуфабрикаты, фастфуд, алкоголь, снизить количество кофе), нормализовать свой сон (ложиться спать до 23 часов, чтобы организм успел выработать мелатонин, который «чинит слабые места в организме» приблизительно с 22.00 до 02.00, поэтому чем позже легли, тем меньше получили мелатонина), постараться всетаки ввести в свой режим дня физические нагрузки.

040

www.21mm.ru

Инна Еременко. instagram.com/dr_diet_inna

– Нутрициологов сейчас очень много – ​в основном это специалисты без медицинского образования, но прошедшие курсы/школы. Как вы считаете, обязательно ли иметь медицинскую подготовку, чтобы практиковать нутрициологию?

– Мне, как врачу, хочется ответить – ​да, нутрициологу крайне необходимо базовое медицинское образование. Иначе как можно в случае дефицитов назначать пациенту биологически активные добавки к пище, если специалист уже смутно помнит из школьного курса по биологии, где находится желчный пузырь, гематоэнцефалический барьер или что такое митохондрии. А в рекомендациях он же указывает добавки, корректирующие работу желчного пузыря, а там у пациента камни, например. Но как обывателю мне нравится, что есть специалисты, которые увлеклись такой интересной наукой, как нутрициология, уже в осознанном возрасте. Важно, чтобы они проучились не три месяца в Инстаграме, а пару лет в престижном международном институте и получили качественное образование. Они в любом случае будут знать больше, чем тот, кто пришел к ним за помощью. В начале своей деятельности мне довелось поработать в компании, специализирующейся на нутрициологической коррекции, где врачей было два-три человека, а остальные 30 – ​специалисты с немедицинским образованием, увлеченные новым разделом медицины. Что меня насторожило и испугало сразу же? Огромный список анализов, результаты которых клиент должен был предоставить нутрициологу, чтобы он их проанализировал

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

carys-ink.com

ПОЧЕМУ МЫ

ДОВОДИМ СЕБЯ

ДО СОСТОЯНИЯ, КОГДА УЖЕ СРОЧНО НУЖНО

ВЫЗЫВАТЬ ЭВАКУАТОР? и подготовил схему коррекции дефицитов. Что не так во всем этом? Без базовых медицинских знаний можно корректировать только питание, а там, где дело доходит до анализов и их расшифровки, этим уже должны заниматься врачи, в противном случае можно нанести непоправимый вред организму.

не подвела нас. А с организмом почему должно быть иначе? Почему мы доводим себя до состояния, когда уже срочно нужно вызывать эвакуатор? Ведь можно заранее позаботиться и выяснить, все ли у меня на ходу, все ли системы правильно выполняют свои функции?

– Имеет ли смысл людям без жалоб контролировать уровень микро- и макроэлементов в своем организме и сдавать раз в год анализы?

– Люди часто принимают БАДы бесконтрольно, прочитав «советы» в Интернете. Насколько это безопасно?

– Меня учили: мы не лечим анализы! В какой-то мере я согласна с этим утверждением. Но сейчас, как врач превентивной медицины, я скажу, что любую болезнь легче предупредить, чем вылечить. Сравним человеческий организм с машиной. Мы каждый год проводим техническое обслуживание любимого автомобиля, при необходимости делаем компьютерную диагностику, меняем масло, проверяем давление в шинах. С какой целью? Чтобы машина дольше прослужила и не ломалась,

– Небезопасно. Есть тонкости в приеме нутрицевтиков. Формы добавок влияют на их биодоступность, то есть возможность организма усвоить биологически активное вещество, витамины или микроэлементы с максимальной эффективностью. Влияют также время приема, наличие тех или иных продуктов в пище, способных нарушить всасывание добавок, сочетаемость за один прием, то есть совместимость с другими по принципу «синергисты-антагонисты», и так далее. Так что, думаю, ничего кроме вреда бесконтрольный прием добавок не принесет. ∎

12/2021

041

Фото: Yang Shuo unsplash.com

ОПЕРАЦИЯ

«СЕПАРАЦИЯ» Утро у всех начинается по-разному. У одних – с ароматного кофе со сливками, у других – с горячего хлеба с маслом, у третьих – с сырников со сметаной. Спонсором наших завтраков (да и обедов и ужинов) часто выступает молочный сепаратор – достаточно примитивное устройство. Но без него промышленность не успевала бы производить молочные продукты не только для страны, но даже для одного города.

текст

СТАНИСЛАВ МОРОЗ

механизм номера

МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ Несмотря на «разгул прогресса», до конца XIX века молоко обрабатывали дедовским способом: отстаивали, а потом жирные сливки, поднявшиеся на поверхность, сливали в отдельную емкость. Такой способ имел несколько минусов: все длилось одиндва дня, молоко занимало много места в погребах и могло прокиснуть до момента «отслоения», а сливки получались недостаточно жирными, потому что смешивались с молоком при сливании.

Ситуацию изменил шведский инженер Густаф де Лаваль (Karl Gustaf Patrik de Laval). В 1879 году он создал сепаратор непрерывного действия, разделяющий молоко на составляющие с помощью центробежной силы. Хотя справедливо будет отметить и того, кем вдохновился де Лаваль. Сначала, в 1864 году, немец Антонин Прандль механизировал процесс отделения сливок, создав центрифугу, которая отделяла их от молока. Однако сливки по-прежнему приходилось снимать вручную, и фермерам нужно было каждый раз останавливать машину. Де Лаваль модернизировал конструкцию и сделал так, что центрифугу можно было опорожнять и заполнять прямо во время ее работы. Для этого он добавил в устройство краны для слива и турбины. Это нововведение стало ключом к производительности молочных ферм, и теперь де Лаваля знают как изобретателя высокоскоростного сепаратора.

Густаф де Лаваль. wikipedia.org

Реклама продукции заводов де Лаваля, 1899 год. wikipedia.org

12/2021

043

механизм номера

Сепаратор немыслим без физики, а точнее – ​центробежной силы. При вращении она заставляет все перемещаться от центра к краям. И когда молоко непрерывно поступает в емкость, сила вращения действует одинаково и на сливки, и на обрат (обез­ жиренное молоко). А дальше более тяжелая жидкость вытесняет более легкую, оттесняя ее от краев. В итоге сливки оказываются ближе к центру и стекают в свой приемник, а обрат – в​ свой.

Кран

Приемник молока

Сепарация молока возможна благодаря тому, что молоко –​ не однородная система, а дисперсная смесь. Проще говоря, это раствор, в котором «плавают» вещества, разные по своим характеристикам (плотность, масса). Чем мощнее мотор и сильнее вращение, тем быстрее отделяются сливки. Поэтому уже первые эксперименты повысили скорость разделения жидкости на 400 %, а сепарацию можно было начинать сразу после доения. Чтобы повысить КПД процесса, де Лаваль также уменьшил вязкость молока, нагрев его до температуры 37–40 °C, – ​в менее вязкой жидкости шарики жира уже не так сильно «удерживаются» и поэтому быстрее отделяются. Густота сливок увеличилась с 12–15 до 24–28 %. Первые сепараторы были ручными – ​так называемый «дедушкин» вариант подразумевает ручку, которую нужно крутить в определенном темпе. После уже их сделали электрическими и приспособили для крупных промышленных предприятий, и компания де Лаваля играла в этих изменениях основную роль – ​ей принадлежат все основные прорывы в этой сфере. Современные сепараторы не ограничиваются отделением жира от сыворотки. Так, например, с помощью бактофуги, агрегата для удаления споровых микроорганизмов и бактерий из молока, удалось увеличить его срок годности.

Поплавок Камера поплавковая Отвод сливок Отвод обрата Барабан

Электропривод

044

С НОВЫМ ГОДОМ!

www.21mm.ru

Молочный сепаратор состоит из барабана, скорость вращения которого достигает 10–13 тыс. оборотов в минуту; комплекта разделительных «тарелок», где происходит расслоение молока на сливки и сыворотку; вертикального вала с приводным механизмом; двигателя и корпуса rykovodstvo.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

Н Е С КО Л Ь КО Л Е Т С П УС Т Я П О С Л Е С Е П А РАТО РА Д Е Л А В А Л Ь З А П А Т Е Н Т О В А Л доильный аппарат и сопло для подачи пара в турбину, которое сейчас используется в реактивных двигателях. Всего на счету инженера 93 изобретения.

Автоматизированное доение коров Фото: Jean Joseph Weber, flickr.com

Шведский инженер Густаф де Лаваль запатентовал первый центробежный сепаратор freepng.ru

ГДЕ НАША НЕ БЫВА ЛА «Дайте мне точку опоры, – ​твердил Архимед, – ​и я переверну мир». Густаф де Лаваль не был таким оптимистом, но его детище на пару с центробежной силой упростило работу людей во многих сферах. В сельском хозяйстве применяют воздушную сепарацию, в процессе которой сельхозпродукты очищаются от листьев, стеблей, шелухи, природного и антропогенного мусора. Аналогичным способом удаляют примеси из муки перед фасовкой. В животноводстве используют прессо-шнековый сепаратор для разделения навоза на жидкую и твердую фракции, чтобы исключить брожение и выделение метана в атмосферу.

Не обошли сепаратор и в медицине – ​с его помощью фармакологические препараты очищаются от побочных продуктов, а биологические материалы (кровь, лимфа и т. д.) разделяются на фракции. Список «заслуг» сепаратора можно продолжать долго, ведь уже сейчас освоена электрическая, магнитная, химическая сепарация, открывающая безграничные возможности для разделения субстанций. А все началось с желания шведского изобретателя помочь промышленности. И ему это, однозначно, удалось. ∎

12/2021

045

lapapa.cl

Консервативная

ПАРТИЯ Походы французской армии были долгими и изнуряющими, телеги с провизией застревали в пути, еда портилась, а солдаты страдали от голода. Тогда Наполеон, будучи дивизионным генералом, в 1795 году пообещал 12 тыс. франков (целое состояние, 3 млн сегодняшних рублей!) тому, кто придумает способ длительного хранения продуктов.

текст

механизм номера

ПОЛИНА ЗУКОЛ

Д

енежную награду спустя почти 15 лет получил французский повар Николя Аппер, навсегда увековечив свое имя в истории страны и на памятных табличках в родном городке Шалон-ан-Шампань. И хотя Аппер действовал больше интуитивно, чем научно, он все же оказался прав, а механизм его метода позже описал Луи Пастер. Аппер же просто решил, что еду можно хранить аналогично шампанскому, и заказал стеклянные бутылки не с узким гор-

лышком, а с широким. В «Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона», универсальной энциклопедии Российской Империи, способ описан так: Аппер рекомендует положить приготовленные припасы в герметичные емкости и кипятить их в соленой воде от полутора до четырех часов, нагрев чуть более температуры в 100 °C. Произведенные опыты доказали, что в течение восьми месяцев припасы: мясо с подливкой, крепкий бульон, молоко, зеленый горошек, бобы, вишни, абрикосы – ​прекрасно сохранились.

ЕДУ МОЖНО ХРАНИТЬ АНАЛОГИЧНО

ШАМПАНСКОМУ Николя Аппер Иллюстрация: Еdouard Foucaud, wikipedia.org

bagira.guru

Емкость для консервов, которую использовал Аппер Фото: Jpbarbier Jean-Paul Barbier, wikipedia.org

12/2021

047

механизм номера

НА СЕГОДНЯ ТЕХНОЛОГИЯ МАЛО ИЗМЕНИЛАСЬ. Консервирование проводят в три этапа. 1. Обработка продуктов. Например, фрукты и овощи моют и/или очищают от кожуры, режут и/или удаляют косточки. Составные блюда (тушенка или лобио, например) подготавливают, добав­ ляя специи и другие ингредиенты. 2. В стерилизованные заранее (па­ ром или кипятком) банки кладут продукты и плотно закрывают.

3. Сами банки вместе с едой кипятят в воде, нагревая их до температуры 100–120 °C. Это термическая стерилизация – ​еще один способ консервирования. При нем все бактерии, грибы и прочие вредители уничтожаются безвозвратно, а благодаря герметичности банки блокируется доступ кислорода.

К онсервирование сыра Фото: Visual Instruction Department Lantern Slides, OSU Special Collections & Archives, flickr.com

ВСЕ БАКТЕРИИ, ГРИБЫ И ПРОЧИЕ ВРЕДИТЕЛИ УНИЧТОЖАЮТСЯ

БЕЗВОЗВРАТНО

СРОК ГОДНОСТИ КОНСЕРВОВ – ​НЕСКОЛЬКО ЛЕТ. В течение времени, указанного на упаковке, их пищевая ценность практически не меняется. Согласно исследованию от 2014 года, опубликованному в American Journal of Lifestyle Medicine, потери витамина C колеблются от 8 % в консервированной свекле

048

www.21mm.ru

до 90 % в консервированной моркови. Однако там же отмечено, что потери были бы такими же при термообработке свежих продуктов на плите, и что при нагревании происходят и благоприятные процессы – ​например, количество антиоксиданта ликопина в приготовленных томатах увеличивается.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Консервация или консервирование? Консервировать можно и здания, и заводы, и археологические находки, и даже людей (об этом хорошо знали древние египтяне, а сейчас – ​россияне). Консервация – ​долгосрочное сохранение объектов. А вот консервирование предполагает работу именно с пищевыми продуктами. Оно точно знакомо каждому – ​ варенье, маринованные огурцы и грибы, рыбные консервы, тушенка и много других привычных «блюд» связаны с консервированием. Возможно оно благодаря химии и микробиологии, хоть и практиковалось задолго до лабораторий и научных институтов.

yesofcorsa.com

БАКТЕРИЯМ, ПЛЕСНЕВЫМ ГРИБАМ И ДРОЖЖАМ

часто нужна вода или воздух, чтобы испортить пищу: кислород запускает окисление жиров, а влага – ​среда для жизни микробов. От всего этого защищает консервирование – ​по-разному, но в основе всех методов лежат химические реакции, предотвращающие размножение «вредителей». Рыбе подойдет обыкновенное соление: свежую рыбу натирают большим количеством соли и отправляют в темное холодное место на несколько суток. За это время соль «вытягивает» из нее всю воду по принципу осмоса: вода всегда уходит в более концентрированную среду. В филе не остается влаги, а кроме того, рыбу упаковывают в вакуумные пакеты, чтоб аэробные бактерии, зависимые от кислорода, погибли. С мясом тот же эффект дает копчение. Куски мяса насыщают соляным раствором, оборачивают в пищевую пленку и коптят при температуре 65 °C, вытягивая влагу. Для фруктов и ягод больше подходят «сладкие» способы: сахар в высокой концентрации, как и соль, не дает бактериям размножаться. Отсюда – ​фрукты в сахарном сиропе, варенье, повидло. Возможна и сушка (яблок, бананов, винограда, абрикосов и др.), поэтому все сухофрукты – ​тоже результат консервирования. Овощи обычно солят или маринуют, а потом раскладывают по емкостям, плотно их закрыв. Можно и сразу уложить промытые овощи в герметичные банки, а потом подвергнуть их термической обработке, как это делают с горошком или кукурузой.

С Л О В О S P A M , С Е Й Ч А С О Б О З Н А Ч А Ю Щ Е Е Н А Д О Е Д Л И В У Ю Р Е К Л А М У, П О Я В И Л О С Ь В 1937 Г О Д У И Т О Г Д А Р А С Ш И Ф Р О В Ы В А Л О С Ь К А К S P I C E D H A M (« О С Т Р А Я В Е Т Ч И Н А ») И S H O U L D E R O F P O R K A N D H A M (« С В И Н Ы Е Л О П А Т К И И О К О Р О К А ») . Эти мясные консервы производила американская компания Hormel Foods Corporation, и слово SPAM всегда было на упаковках продуктов. После Второй мировой войны у компании остались огромные запасы консервов, которые нужно было продать. Для этого запустили рекламную кампанию – настолько масштабную, что слово SPAM виднелось на каждом углу, на окнах автобусов и трамваев, в газетах и на рекламных щитах. Аббревиатура так надоела всем американцам, что ею стали называть любую нежелательную рассылку.

12/2021

049

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Просто жесть какая-то Жестяные консервные банки делают из стали, а их внутренние стороны лудят или покрывают лаком, чтобы не допустить реакции с продуктами. Полная герметичность возможна благодаря тому, что крышка чуть вдавливается внутрь банки и охватывает ее снаружи, образуя что-то похожее на «замок». Тем не менее, возможна порча, самый частый случай – ​взду-

тие. Такие дефекты называют бомбажем консервов. Банки вздуваются, потому что внутри вовсю веселятся бактерии. Они запускают гнилостный анаэробный распад белков продукта, и вследствие этой реакции в банке скапливаются газы (обычно сероводород, фосфористый водород или аммиак) и давят на дно и крышку.

В БАНКАХ ОСТАЮТСЯ ПАЛОЧКИ БАКТЕРИЙ

ОДНОЙ ИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН ГИБЕЛИ ПОЛЯРНОЙ ЭКСПЕДИЦИИ английского мореплавателя Джона Франклина (1845–1847) считают некачественные мясные консервы.

ЧАЩЕ ВСЕГО ГЛАВНЫЕ ВИНОВНИКИ БОМБАЖА –​

бактерии из рода Clostridium (клостридии). Они развиваются в закрытых консервах из-за брака: нарушения режима стерилизации, негерметичности тары, высокой бактериальной обсемененности продуктов перед стерилизацией. В последнем случае после упаковки в банках остаются палочки бактерий. Причина – ​в некачественном сырье с повышенным уровнем pH, из-за чего увеличивается термоустойчивость спор бактерий. В результате даже стерилизация высокими температу-

050

www.21mm.ru

рами не до конца убивает микробы, и со временем они дают о себе знать выпуклостью банки. Особенно опасны патогенные клостридии, например Clostridium botulinum, вызывающие ботулизм. При попадании в наш ЖКТ они стимулируют тошноту, рвоту, диарею, а дальше – ​нарушение работы нервных центров, возможную остановку сердца и смерть.

Бактерия Clostridium botulinum Фото: CDC Public Health Image Library, nal.usda.gov

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера Удивительный мир E-шек Другое однокоренное слово, знакомое всем, –​ консервант. Консер­­­ ван­­ты могут выделять из натурального сырья (например, куркумин) или синтезировать искусственно. Оба вида потом добавляют в продукт, чтобы еда дольше сохраняла приятный запах и вкус. В принятом ВОЗ «Пищевом кодексе» (Codex Alimentarius) консерван­ ­ты находятся в списке пищевых добавок под номерами от Е200 до Е299. Это сорбаты, бензоаты, сульфиты, нитраты, ацетаты, лактаты, фенолы, формиаты и другие. На примере бензойной кислоты либо ее солей (натриевая, калиевая, кальциевая), которые используют в качестве добавок Е210, действие консервантов объясняется так: они способны блокировать ферменты, катализирующие деятельность микробов, замедлять обмен веществ в микроорганизмах и грибах и подавлять рост плесени и дрожжей. В продукт их достаточно добавить в концентрации не более 0,05–0,1 %. В РАЗНЫХ ПРОДУКТАХ КОНСЕРВАНТОМ МОГУТ БЫТЬ РАЗНЫЕ ВЕЩЕСТВА. Среди других популярных – ​сорбиновая кислота (Е200), которая используется в кондитерских изделиях, безалкогольных напитках, соках, сгущенном молоке. А нитрит натрия (Е250) подкрашивает изделия из мяса и рыбы в розово-красный оттенок, заодно борясь с теми самыми ботулическими клостридиями. Диоксид серы (Е220) –​ непременная часть вин, без которой они потеряют вкус и запах очень быстро. В пресервах (рыбных консервах) используют бензоат на-

Коллаж: L!FE Фото: Shutterstock Inc, life.ru

Е250

трия (Е211), мешающий образованию дрожжей и плесневых грибов. Вообще пресервы –​ это отдельный вид консервов, они не подвергаются тепловой обработке и хранятся при низкой температуре (от 0 до 8 °C): так бактериальные процессы замедляются, но продукт не замораживается. Их основной способ консервирования – с ​ оление и герметизация. НЕКОТОРЫЕ КОНСЕРВАНТЫ МОГУТ БЫТЬ АЛЛЕРГЕНАМИ или потенциально канцерогенными, а также мешать усвоению микроэлементов из пищи. Поэтому их использование в пищевых продуктах строго регулируется и контролируется, чтобы вовремя реагировать на новые научные данные. В США это задача Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), в России – ​Роспотребнадзора. Сейчас одни пищевые консерванты разрешены при соблюдении норм, другие запрещены вовсе, третьи считаются добавкой с низкой степенью опасности. Хотя, если их и запретят, мы всегда можем вернуться к старому доброму солению, копчению и маринованию. ∎

12/2021

051

?

ллюстрация: stories И freepik.com

Реакция на чужих Знакомые аллергики есть у каждого. Им сложно: нужно уточнять состав блюд, носить с собой таблетки, внимательно читать этикетки. Таких людей может убить стакан молока или следы ара хиса в шоколадке. К аллергиям часто относятся снисходительно: «Ну, не ешь, и все». Между тем, в развитых странах отмечается настолько стремительный рост аллергических заболеваний, что врачи все чаще говорят о незаметной глобальной эпидемии. Кажется, что мы знаем об аллергии достаточно. Но на самом деле не знаем почти ничег о.

текст

ЯНА ТИТОРЕНКО

механизм номера

ПОЧЕМУ ВОЗНИКАЮТ А ЛЛЕРГИИ? Официально уровень распространенности пищевой аллергии начали фиксировать только с конца 1990-х. Но в распоряжении ученых есть примерные цифры: в 60-х больные аллергией составляли 3–4 % населения, сейчас в развитых странах – ​до 50 %. Аллергия может проявляться в виде сыпи, кожного зуда, слезотечения, покраснения глаз, заложенности носа, кашля, насморка, низкого артериального давления и самой серьезной реакции – ​анафилактического шока, способного привести к смерти за несколько минут. Весь этот букет симптомов провоцирует употребление продукта, который наша иммунная система по каким-то причинам ошибочно воспринимает как чужеродный. Ученые точно не знают, почему она так сбоит.

Самым популярным объяснением того, почему растет заболеваемость аллергиями и почему они вообще нас беспокоят, считается гигиеническая гипотеза (Hygiene hypothesis). Ребенок (а иммунитет формируется именно в детстве) – ​это замок, который охраняют «часовые», борцы иммунной системы. Их тренировки происходят при непосредственном нападении, когда наш организм сталкивается с чем-то новым: малыш тянет руки в рот, ест песок или пробует новый продукт. Любые микробы и бактерии – ​тренировка для солдат. Но в современном мире мы моем ребенку руки до и после еды, после улицы, после контакта, мы дезинфицируем пространство, протираем пол. У нас в домах очень чисто. Солдаты ленятся и не вступают в сражения, ведь врагов на горизонте нет. Со временем боевая способность организма дает сбой. Кровяные тельца, которые должны отличать врагов от союзников, теряют квалификацию. Иммунитет путается, когда ему атаковать, а когда молчать. Именно поэтому аллергии – б​ ич наиболее развитых стран, тех, где чище всего. Сторонники гигиенической гипотезы считают, что чистоплотность нашего общества – ​виновник растущего числа аллергий.

ЧИСТОПЛОТНОСТЬ НАШЕГО ОБЩЕСТВА – ВИНОВНИК РАСТУЩЕГО ЧИСЛА

Еще в 1980-х немецкие врачи заметили, что дети с баварских ферм практически не болеют аллергией. Проверили все: ​условия проживания, количество братьев и сестер, инфекции, питание, присутствие домашних животных. И, в конце концов, нашли, что искали, только в 2000-х: бактериальное вещество эндотоксин, производное грамотрицательных микроорганизмов. Он активирует толл-подобный рецептор 4 (TLR4), «переключатель» иммунной системы. И содержится в окружающей среде, особенно – ​на конюшнях, в хлевах, в свинарниках. В 2001 году специалисты из Швейцарии (Институт общественного здоровья) и Германии (Мюнхенский университет) инициировали масштабное расследование, в котором приняли участие больше тысячи школьников младших классов. Оказалось, что у тех детей, которые росли недалеко от конюшен, риск развития аллергии существенно ниже. Бразильские ученые из Университета Сан-Паулу в скором времени нашли еще более убедительное доказательство: они собрали пыль в домах аллергиков и обычных людей и проверили ее на наличие эндотоксинов. Там, где жили аллергики, эндотоксинов оказалось гораздо больше. В местах присутствия этих веществ

АЛЛЕРГИЙ у аллергий практически нет шансов. Результаты опубликовали в журнале Pediatric Allergy and Immunology. Другая концепция, которая объясняет происхождение аллергий, романтично называется теорией старых друзей (The Lost Friends Theory). Она рассказывает о кишечном микробиоме: совокупности бактерий, обитающих в пищеварительном тракте. От них зависит многое в нашем организме: эти ребята влияют на головной мозг, иммунную систему, способность противостоять заболеваниям. И, вероятно, есть связь между разнообразием микробиома и тем, насколько активно организм противостоит аллергиям. Команда исследователей из госпиталя Лангон (Нью-Йоркский университет)

12/2021

053

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

Ни та, ни другая теории не дают полного объяснения возникновения аллергий. Еще один возможный фактор – ​дефицит витамина D. Механизм его влияния пока не изучен, но взаимосвязь видна. В США и Австралии самый высокий риск развития аллергии – ​у тех, кто живет дальше от экватора. Австрийское исследование 2018 года, проведенное специалистами из Университета Кертин и опубликованное в журнале Journal of Cellular and Molecular Medicine, подтвердило, что у детей, родившихся летом, риск развития аллергий на 55 % ниже. Обычно мы получаем витамин D с солнцем, но образ жизни человека сильно изменился за последние века. Мы все чаще остаемся в помещении. Ученые предполагают, что это тоже может провоцировать аллергические реакции. Хотя, вероятнее всего, аллергии «триггерит» – ​совокупность нескольких факторов.

в 2000-х про­анализировала рацион 856 детей и пришла к выводу, что разнообразное питание снижает вероятность аллергической астмы. Диета с низким содержанием пищевых волокон, антибиотики, которые убивают всех обитателей нашего кишечника, отсутствие животных рядом, тот факт, что мы не копаемся больше в земле, – ​все это приводит к оскудению микробиома, который больше не может направлять нашу иммунную систему в нужном направлении и сбоит. Аллергия –​ такой сбой.

T-хелперы 1 (Th1) / T-хелперы 2 (Th2)

Стерильная среда

Аллергии / Аутоиммунные заболевания

Разнообразный микробиом

Регуляторные T-клетки (Treg клетки)

боснование гигиенической гипотезы О Иллюстрация: Eric Mccarthy, kindpng.com

ЧТО ПРОИСХОДИТ С ОРГАНИЗМОМ? Реакцию отторжения того или иного продукта провоцируют клетки иммунноглобулина Е (IgE). Термин «IgE-опосредованная аллергия» – ​стандартная выписка из медицинской карты аллергиков. Иммунитет создает антитела к каждому чужеродному организму. Когда «чужак» появляется снова, организм уже знает его, распознает антигены и бросает в бой антитела. В случае с аллергиями «солдаты» иммунитета просто борются не с тем. Когда аллерген проникает в организм, антитела IgE прикрепляются к определенным видам клеток, в том числе к тучным клеткам (тканевые клетки, которые участвуют в развитии воспаления). При последующем проникновении (например, когда мы едим) аллерген встречает эти тучные клетки снова. Встреча

054

www.21mm.ru

высвобождает гистамин (медиатор аллергических реакций), цитокины (отвечают за воспаление) и соединения, которые вызывают сокращение мышц (в том числе дыхательных путей). Все это происходит, потому что организм бьет тревогу: ему нужно убрать «врага» как можно скорее, он видит в нем угрозу, даже если это совсем маленький кусочек арахиса. Связывание иммунноглобулина E с тучными клетками и последующая активность – ​стартовая кнопка для всех известных аллергических реакций.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

Генетические механизмы развития аллергий действительно не вызывают сомнений: при наличии аллергии у обоих родителей риск аналогичной проблемы у потомства – ​до 80 %. Как такового «гена пищевой аллергии» не существует, но есть зависимость, о которой в последнее время много говорят. Вероятность наследования аллергии на арахис – ​82 %. В 2016 году команда шведских ученых анализировала аллергиков-родителей и их детей и в выводах прямо написала, что астма и аллергия являются наследуемыми заболеваниями. Наследственность как фактор аллергии тоже до конца не изучена. Но считается, что одна из ее причин может скрываться в мутациях в группе генов системы HLA (человеческие

лейкоцитарные антигены), в которой кодируются белки, поддерживающие работу иммунной системы. При самом плохом варианте развития событий при аллергии организм может войти в состояние анафилактического шока, когда кровеносные сосуды сужаются, как бы не давая «яду» пройти по организму, а давление падает. В этом случае нужен срочный укол эпинефрина (адреналина), который увеличивает частоту и силу сердечных сокращений, повышает АД и расслабляет мускулатуру дыхательных путей. В странах Америки и Европы для аллергиков разработаны шприц-ручки

ПЕР Е САДКА О РГАНА ОТ ДО НО РА, СТРАДАЮ Щ Е ГО АЛ Л Е РГ И Е Й, может вызывать ее развитие и у реципиента.

НАШ ОРГАНИЗМ ОЧЕНЬ

Причины:

УПРЯМЫЙ

АНАФИЛАКТИЧЕСКИЙ ШОК

- Укус насекомых (пчелы, осы, муравьи) - Реакция на лекарства - Пищевая аллергия (арахис, яйца, моллюски)

Симптомы: – Быстрое начало

Эпинефрин

– Одышка . сдавленное горло . бронхоспазм . отек гортани – Чувство паники – Покалывание и припухлость во рту, горле, на лице и языке – Зуд – Пониженное артериальное давление – Тахикардия – Потеря сознания

Иллюстрация: C. J. Miller, unicornnurse.wordpress.com

с дозой эпинефрина. В нашу страну такие устройства пока не поставляются, что остается значительной проблемой для пациентов с высоким риском анафилактического шока (например, с аллергией на яд пчел или ос). Точную дозировку эпинефрина в ампулах рассчитывает только врач, а при сильной и резкой реакции заболевший может не дождаться его приезда. Наш организм очень упрямый. Если он решил, что будет враждовать с аллергеном, переубедить его крайне сложно.

КАК ЛЕЧИТЬ? В России частота аллергий пока в два-три раза ниже, чем в США и Великобритании (в РФ такая статистика в принципе собирается реже). Самая пагубная ситуация по миру – ​в США. Список наиболее распространенных аллергенов там крайне неудачен. Дело в том, что у них тоже есть своя география, она связана с особенностями национальных кухонь. Тяжесть реакции, а значит и самой

12/2021

055

механизм номера

аллергии, обычно зависит от стойкости аллергена к разрушению. Самые сильные реакции (отеки, удушье, анафилактический шок со смертельным исходом) вызывают белки, которые не разлагаются в пищеварительном тракте и устойчивы к температурной обработке (то есть при жарке они «не умирают»). В Америке лидеры среди аллергенов – ​арахис, молоко, рыба и соя. Компоненты этих продуктов сложно перерабатываются организмом и сохраняются, даже если выпекать их при температуре 200 °C в течение получаса. Парвальбумин (саркоплазменный Ca2+-связывающий белок, основной аллерген рыбы) не разрушается даже при кипячении. При этом арахисовое масло и орехи традиционно входят в американский рацион, с этими ингредиентами аллергикам приходится

С НОВЫМ ГОДОМ!

контактировать в тех или иных формах почти ежедневно, что объясняет количество тяжелых реакций среди больных. России в этом плане повезло больше: арахис у нас почти не употребляется вне своей «чистой» формы. Аллергия на него в стране оценивается как относительно редкая. Основными пищевыми провокаторами у нас (из-за традиций русской кухни) остаются молоко, яйца и злаки. Они куда проще разрушаются при приготовлении пищи. Неудивительно, что именно США и европейские страны больше всего заинтересованы в том, чтобы найти действенные лекарства от аллергии. Пока одним из самых распространенных способов остается иммунотерапия (ИТ) – ​попытка при­учить организм переносить аллерген. Ее проводят, постепенно повышая дозу аллергена. При медленном введении очень-очень маленького количества аллергена вырабатывается тип антител IgG4. Он как бы соревнуется с IgE за место под солнцем. И если IgG4 прикрепляется к белку первым, для его более опасного собрата места уже не остается. А если нет «связки», то нет и аллергической реакции. С помощью иммунотерапии уже несколько десятилетий лечат аллергии – у​ некоторых реакции полностью исчезают, а другие просто могут есть аллерген без страха опухнуть и задохнуться. Но этот метод а) работает не для всех;

ОСНОВНЫМИ ПИЩЕВЫМИ

ПРОВОКАТОРАМИ У НАС ОСТАЮТСЯ МОЛОКО, ЯЙЦА И ЗЛАКИ

П И Щ Е В А Я Н Е П Е Р Е Н О С И М О С Т Ь И П И Щ ЕВ А Я АЛ Л Е Р Г И Я – ​Р А З Н Ы Е В Е Щ И. Непере­ носимость вызывает, например, вздутие живота (как после употребления лактозы) или головную боль (после глутамата натрия, вкусовой добавки E621). Если человек говорит: «Ой, мне что-то нехорошо после фасоли» или «Я не могу выносить алкоголь, болит голова», речь не об аллергии. Непереносимость отличается от нее как раз тем, что не угрожает жизни и здоровью.

Иллюстрация: macrovector, freepik.com

056

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

б) не всегда долгосрочен; в) может применяться только под присмотром врача. Конечно, пациентам дают не арахис, например, а порошок с аллергеном, который можно добавить в пудинг, его хранят в стерильном пакете, ни в коем случае не допуская контакта с окружающей средой, доза точно выверена врачом. К концу 2014 года в исследованиях оральной иммунотерапии по миру приняли участие 278 детей с аллергией на молоко, и у 84 % из них реакция на продукт заметно снизилась или вообще прошла. Наиболее эффективен этот вид терапии при аллергиях на молоко, яйца и арахис.

П О Л ЕГЕНДЕ, ПОН ТИ Й СК И Й ЦАРЬ МИТ РИ ДАТ VI ДОБ АВЛЯЛ В СВ ОЕ ПИТ ЬЕ ПО ПАР Е КАПЕЛЬ разных ядов, чтобы выработать привыкание. В принципе, то же самое делают врачи с аллергиками. Митридат VI. wikimedia.org

В мире аллергий есть и своя «вакцинация». Слово написано в кавычках, потому что формально речь, конечно, идет не совсем о вакцине, поскольку аллергия – ​не инфекционное заболевание. Пациенту вводят препарат, воздействующий на иммунную систему, – ​например, ARA-LAMP-Vax. Он содержит ДНК, которая кодирует конкретный пищевой белок. Клетки организма поглощают новую ДНК и транслируют ее дальше. Присутствие новой ДНК нарушает привычную реакцию организма на белок. Примерно после четырех инъекций реакция на аллерген исчезает. «Вакцины», а их несколько и от разных фирм, проходят сейчас клинические испытания.

Количество аллергий по миру растет – ​в зоне опасности не только Запад, но и Азия, Африка, Ближний Восток, Австралия. Ученые работают над терапией, специальными гаджетами и приложениями, выводят гипоаллергенные продукты, стиральные порошки, составы тканей. Но пока мы не близки к победе над аллергией. Самый действенный способ борьбы с ней в очень многих регионах планеты – б​ анальное избегание аллергена.

Для купирования симптомов аллергий чаще всего используют антигистаминные препараты: они нейтрализуют сигналы гистаминовых рецепторов. Но такие лекарственные средства теряют эффективность при постоянном приеме. Кроме того, они вызывают седативный эффект и влияют на нервную систему.

Статья написана на основе книги «У меня на это аллергия. Первая научно доказанная программа против пищевой аллергии» иммунолога-аллерголога, доктора медицины США Кари Надё и журналиста Слоан Барнетт. ∎

12/2021

057

Помешивание зерна в сусле Фото: Kristen Zeis pilotonline.com

«

Навести

порчу»

Танки пива не боятся. Потому что танк – это не только боевая машина, но и чан для варки пива. А м о р ж – р а с с о л , п р и м е н я е м ы й в с ы р о д е л и и . Вообще у пивоваров, сыро- и виноделов так много странных словечек, что невольно задумаешься: может, всему виной «дурманящий» процесс ферментации, который объединяет эти древнейшие ремесла?

Ф

ерментация – ​это химические реакции с участием ферментов (они же – ​энзимы, они же –​ белковые катализаторы), которые обычно происходят в живой клетке. Проще говоря, ферментация – ​это «порча» продуктов, которая улучшает их вкус или приводит в качественно иное состояние.

Только «портить» продукт нужно с умом: не доводя до того, чтобы он сгнил и выделил патогенные микробы! Особые микроорганизмы (так называемые бродильщики) либо изначально есть в продукте, либо добавляются в него. В результате запускается расщепление сложных химических соединений на более простые: сахара, свободные аминокислоты, спирты.

текст

механизм номера

ОЛЬГА ФАДЕЕВА

ИМЕННО ТАК ВАРЯТ ПИВО – ​один из старейших напитков человечества. В далекие времена, до изобретения холодильных машин, пиво производили путем верхового брожения пекарских дрожжей при температуре от 15 до 24 °C. При этом способе дрожжи верхового брожения (Saccharomyces cerevisiae) долго не разделяются после почкования, и в результате на них скапливаются пузырьки углекислого газа, выталкивающие их скопления на поверхность. Отсюда и название – ​верховое. Для такого напитка не нужно сложное оборудование по сравнению с низовым брожением (когда дрожжи Saccharomyces pastorianus скапливаются на дне емкости). Однако из-за сложных эфиров, которые образуются в процессе про-

МИКРООРГАНИЗМЫ, «ТВОРЯЩИЕ» ФЕРМЕНТАЦИЮ, могут как присутствовать в продукте изначально, так и быть добавленными в него. В первом случае ферментацию называют непривитой, а во втором – привитой. Хлеб на закваске, уксус и кефир – продукты привитой ферментации, а квашеная капуста, вырабатывающая молочную кислоту, – нет.

ГЛЮКОЗА В ЭТОМ СЛУЧАЕ НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

ХИТРЫМ ПИВОВАРАМ

РОСТКОМ, А ВСЯ ДОСТАЕТСЯ

изводства, вкус и аромат приобретают более фруктовые ноты. Кстати, первое пиво, вероятно, изготавливали из ячменя, так как среди зерновых это лидер по количеству фермента амилазы, расщепляющего крахмал на сахара.

максимальное число энзимов. Глюкоза в этом случае не используется ростком, а вся достается хитрым пивоварам. Ферменты же продолжают превращать росток в сахар, который пригодится для дальнейшего брожения.

ФЕРМЕНТАЦИЯ НАЧИНАЕТСЯ уже на первом этапе приготовления пива – ​подработке солода, то есть проращивании зерен (чаще всего – ​все того же ячменя). Ферменты вырабатывает сам росток, расщепляя нерастворимый и трудно усваиваемый крахмал во «вкусную» глюкозу. При этом пивовары поступают безжалостно – ​они убивают росток (нагревом) в самый пик его расцвета, когда он выпускает

ВТОРОЙ ЭТАП ПИВОВАРЕНИЯ –​ затирание сус­­­ ­ а – ​тоже предполагает «работу» с ферменл тами. Затор – ​это смесь дробленого зерна и других ингредиентов, которые соединяют с водой, получая кашицу. По мере смешивания ее нагревают с несколькими температурными паузами. Для начала до 50–52 °C в течение 10– 15 минут – ​это так называемая белковая пауза, в ходе которой расщепляются белки. После

12/2021

059

механизм номера 1. Соложение Ячмень

2. Затирание Солодовый ячмень

3. Ферментация

Затирание

Сусло Фермент

Амилаза Крахмал Сахара

Дрожжи

Энзимы

Крахмал Солодовый ячмень

ricochetscience.com/biology-of-brewing

этого наступает время бета-амилазы – ​фермента, который «дробит» крахмал и его производные декстрины на более мелкие олигосахариды и мальтозу. Кашицу при этом нагревают до температуры 62–63 °C (в пивоварении все точно как часы!) в течение 15–30 минут. А на третьем этапе, когда происходит нагрев

Пророщенное зерно allagash.com

060

www.21mm.ru

до 70–72 °C, в дело вступает альфа-амилаза, дробящая оставшийся крахмал на крупные фрагменты – у​ же знакомые нам декстрины. ПОСЛЕ ПЕРВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ, кипячения, осветления и охлаждения в получившуюся смесь добавляют дрожжи. А вот в древности вместо них туда наливали немного пива из прошлой партии – ​закваску, совсем так же, как сегодня это делают в хлебопекарнях или при приготовлении домашнего кваса. Однако при добавлении закваски в пиво попадают не только дрожжи, но и лактобациллы – ​анаэробные бактерии –​ и пиво приобретает кислый вкус. Так что в наши дни пивоварение стало «аккуратнее». Добавленные в смесь дрожжи размножаются и выделяют ферменты, благодаря которым сахар в напитке превращается в спирт и углекислый газ. Так получают «молодое пиво», которое затем помещают в специальные емкости –​ танки – д ​ ля дозревания. В них происходит расщепление диацетила – ​побочного продукта брожения (его, кстати, используют в составе многих ароматизаторов) и сложных эфиров. И в этом тоже участвуют сложные процессы ферментации. Затем пиво вновь фильтруют, пастеризуют и заливают в банки.

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

механизм номера

Старо как мир Само пиво, а значит, и управляемая ферментация с брожением появились еще на заре истории – ​с началом земледелия. Самые первые свидетельства пива относят к шумерской культуре, к периоду 5,5–4,9 тыс. лет назад. На месопотамских глиняных табличках можно даже встретить гимн богине пивоварения и других «веселящих» напитков – Н ​ инкаси.

А вот древние пивоварни никто так и не нашел (только кувшины с остатками характерного сусла) – ​все потому, что их можно спутать с хлебопекарней: те же печи, те же зерна злаков, те же керамические сосуды. Примерно в это же время варкой пива, впрочем, занимались и египтяне, а позже – ​жители «города грехов», Вавилона.

РИМЛЯНЕ И ГРЕКИ

ПИВО

НЕ ПРИЗНАВАЛИ, СЧИТАЯ ЕГО НАПИТКОМ ВАРВАРОВ И «ОТВРАТИТЕЛЬНЫМ ВАРЕВОМ»

РИМЛЯНЕ И ГРЕКИ пиво не признавали, считая его, в отличие от «божественного вина», напитком варваров и «отвратительным варевом». Зато его уважали армянские народы, кельты и германцы, а в Средние века изготавливали, прежде всего, в монастырях – ​как ни странно,

T A

SE

Зерно пшеницы мягкой (Triticum aestivum) после шести дней прорастания. Буквами SE обозначен крахмалистый эндосперм, основной материал для муки, буквой A – алейроновый слой, играющий роль запасного материала при прорастании семян, буквой Т – слой поперечных клеток. Цветами отмечены составляющие зерна: желтым – клеточные стенки, красным – белки, зеленым – крахмал. Фото: TUMWeihenstephan / J. Helbing the-scientist.com

они были европейскими центрами пивоварения. Божьи люди пили пиво каждый день, а одним из наказаний для монаха даже было лишение его пенного напитка. Вот уж действительно кара Господня, ведь пиво считали способом профилактики «водных» инфекций. НО РЕВОЛЮЦИЮ в пивоварении произвела наука, а именно – ​химия и микробиология. Долгое время ученые отрицали роль живых микроорганизмов в процессе брожения, но несколько экспериментов поставили точку в этом вопросе. Сначала немец Теодор Шванн вскипятил виноградный сок, убив в нем дрожжи, и показал, что брожение начинается, только если добавить дрожжи вновь. Следом вездесущий Луи Пастер повторил его опыты и на молочнокислом брожении доказал, что его возбудители – ​живые существа. Датчанин Эмиль Христиан Хансен открыл метод разведения дрожжей от одной клетки до промышленного производства пива. В 1883 году он впер-

12/2021

061

механизм номера

вые получил чистую культуру пивных дрожжей, что значительно улучшило качество продукта. По этим же технологиям дрожжи для пенного напитка получают и сегодня. Ну и финальной точкой в 1877 году стала работа Пастера под названием Études sur la Bière («Изучение брожения»), в которой он определил брожение как «жизнь без кислорода».

С НОВЫМ ГОДОМ!

П Р И Ф Е Р М Е Н Т А Ц И И сложные соединения расщепляются на простые, так что она полезна – с точки зрения не только химии, но и желудка: ему проще переваривать «разрушенные» продукты, чем «целые», свежие. К тому же в них много микроорганизмов, поддерживающих здоровую микрофлору кишечника.

НЕ ЗАБУДЬТЕ ДОБАВИТЬ В «ФОРМУЛУ» СЫРА ТЕПЛО!

Не пиво, так сыр

34travel.me

Ферментация – ​ неизменный «ингредиент» огромного числа продуктов: от квашеной капусты и маринованных огурцов до хамона и шашлыка, от кофе и чая до кефира и соевого соуса. Но больше всего ферментацию славят сыро- и виноделы. ДЛЯ МНОГИХ ВИДОВ СЫРА используют привитую ферментацию. Часть бактерий, которые «портят» молоко, уже есть в нем самом –​ это молочнокислые бактерии, а часть технологи выводят и бережно хранят. Это плесневелые грибы, а еще сычужный фермент (он используется для створаживания молока, а извлекают его из желудка телят, козлят и ягнят до 10 дней от роду). Чтобы запустить процесс ферментации у твердого продукта – ​сыра, –​ нужны два фактора: отсутствие воздуха и соль. Ее должно быть не меньше 2–3 % веса сыра, но не больше 8 %. Именно в такой пропорции соль блокирует «плохие» бактерии и способствует размножению «хороших». При этом сыр выделяет сок, и от этого ферментация идет еще интенсивнее (микроорганизмы лучше раз-

062

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

Н036. Прототип РЛС с АФАР Фото: Allocer commons.wikimedia.org

механизм номера ПРОИЗВОДСТВО СЫРА

Пастеризация

Слив сыворотки

Творог Фрезерование

Большинство сыроварен

Свежее молоко

Традиционное производство сыра

Стандартизация и фильтрация

Свежий сыр Творог и сливочный сыр

Соление

Реннин (сычужный фермент)

Прессование Заливка в формы

Ферментация микроорганизмов Посев Коагуляция (свертывание)

Творог и сыворотка

Слив дополнительной сыворотки

Созревание

Нарезка

Перемешивание и приготовление

Готовый сыр

Процесс изготовления сыра. Иллюстрация: Encyclopædia Britannica, britannica.com

множаются во влажной среде). Не забудьте добавить в «формулу» сыра тепло! Чем выше температура, тем быстрее происходит ферментация. Но не переборщите – ​при 45–50 °C бактерии попросту погибнут. Еще одно условие ферментации сыра – ​темнота: солнечные лучи вредны для размножения микроорганизмов. ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ «ФОРМУЛА» ферментации немного иная, и соль не нужна. Вино готовят примерно так же, как и пиво, только в качестве главного ингредиента берут не зерна злаков, а виноград. Его сок разливают по бочкам и оставляют в теплом помещении. Сок бродит, а сахара в нем перерабатываются дрожжами

(например, Kloeckera, Torula или Eudomyces –​ они изначально присутствуют в соке, хотя иногда их также добавляют специально) в углекислоту и спирт. А ЕЩЕ ФЕРМЕНТАЦИЯ бывает первичная, при которой образуются ферменты, расщепляющие сахар и крахмал (например, кисломолочные процессы), и вторичная, для которой берут продукты первичной. Так готовят, к примеру, гарум – ​старинный рыбный соус на основе кодзи – ​риса, на поверхности которого… выросли плесневелые грибы. В общем, продуктов ферментации – ​что песку в море. И каждый – н ​ е только наука, но и искусство. ∎

12/2021

063

ВЕЧНЫЕ

Парадокс кошки с маслом Иллюстрация: Greg Williams wikiwand.com

вопросы бытия

Кот Матроскин не был не прав, когда пытался найти во вкусе бутерброда рациональное обоснование. В таких привычных вещах, как еда, тоже кроется научное знание. Сосисочные формулы, закон бутерброда, плавучесть пельменей – серьезные вопросы, стоящие сегодня перед фунда ментальной нау кой.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

текст

механизм номера

ПОЛИНА ЗУКОЛ

ПОЧЕМУ БУТЕРБРОД ПАДАЕТ МАСЛОМ ВНИЗ? Разобраться в особенностях падения бутерброда пытались многие. Кое-­ кто увлекся так сильно, что получил за это награду: в 1996 году Шнобелевскую премию по физике вручили Роберту Мэттьюзу (Robert Matthews) из Астонского университета (Англия) за его статью «Падающий бутерброд, закон Мерфи и мировые постоянные», опубликованную в European Journal of Physics. Закон Мерфи (или закон подлости), упомянутый в статье Мэттьюза, гласит: «Если что-то может пойти не так, оно пойдет не так». Получается, если бутерброд может упасть маслом вниз, это непременно случится. И объяснения не будет! А такого ученые (да и мы) не терпят, поэтому «закону бутерброда» и его опровержениям посвящено немало работ. Объяснение Мэттьюза таково: так как бутерброд всегда лежит маслом вверх, а падает чаще всего, будучи «сдвинутым» с края стола, он просто не успевает сделать разворот на 360°

Иллюстрация: studiogstock vecteezy.com

В 1830 Г О Д У И О ГА Н Н Ш М И ДТ О П У Б Л И К О В А Л КНИГУ «ОБЩЕДОСТ УПНОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ФИЗ И К И » . В ней он писал: «То, что бутерброды обычно падают маслом вниз, конечно, не более чем предрассудок. Но тот, кто захотел бы заняться исследованием положения центра тяжести бутербродов, нашел бы прекрасный случай применить свою ученость без всякой пользы».

и оказывается на полу маслом вниз. Таким образом, если стол будет высотой около трех метров, то бутерброду хватит времени сделать оборот, и он приземлится сливочной стороной вверх. Но поскольку все столы обычно не выше полутора метров, человечество обречено терять бутерброды. Некоторые объясняют феномен бутерброда тем, что масло перевешивает и смещает центр тяжести, но это не так. На масло приходится меньше 10 % общего веса бутерброда, поэтому оно не может повлиять на траекторию полета. Еще одна популярная версия – ​психологический эффект. Если бутерброд упал маслом вверх, мы просто его съедаем и забываем. Негативное же откладывается в голове, и воспоминание об испорченном завтраке преследует нас всю жизнь, формируя представление о бутербродах, обреченных на приземление «маслом в пол». Практические же эксперименты показали, что никакие законы Мерфи наш бутерброд не интересуют и он может упасть на любую из сторон. В 2001 году тысяча британских школьников по поручению Мэттьюза сдвигали бутерброды к краю стола. Всего получилась 21 тыс. падений, и в 62 % случаев бутерброды упали маслом вниз, а в 38 % –​ вверх. Хотя опыты проводились и до статьи Мэттьюза. В 1991 году в фильме «QED» от корпорации BBC было проведено множество экспериментов, и из 300 упавших бутербродов 148 приземлились маслом вверх (практически 50-процентная вероятность). Справедливо отметить, что на съемках тосты не двигали с края, а просто подкидывали в воздухе, что похоже не на реальную бытовую ситуацию, а на подбрасывание монетки.

12/2021

065

механизм номера

Практически все сорта яблок и других плодов темнеют, но с этим можно бороться! На картинке показан инновационный биотехнологический подход: используя технологию RNAI, в яблоке снизили экспрессию фермента PPO, ответственного за окислительное потемнение. Иллюстрация: Intrexon Corporation, dna.com Ферменты полифенолоксидазы (PPO)

Обычное яблоко

Яблоко с активированными PPO Нетемнеющее яблоко

ПОЧЕМУ ЯБЛОКИ ТЕМНЕЮТ ПРИ НАДРЕЗЕ? Обычно потемнение яблока на срезе объясняют наличием в нем железа – ​вы режете фрукт, кислород окисляет железо, и яблоко темнеет. Однако большое количество железа в яблоках – ​миф, который давно пора развеять. На плод весом 100 г приходится всего 1–2 мг железа. Этого уж точно не хватит, чтобы заставить яблоко «ржаветь». Но подход правильный, причина потемнения яблок – ​внутри. В них (как и в бананах, персиках, авокадо, грушах и многих других фруктах) содержатся антиоксиданты полифенолы. А также ферменты полифенолоксидазы (PPO), задача которых – ​окислять полифенолы. Когда мы разрезаем яблоко, кислород попадает в его поврежденную ткань. Встретившись в клетках с кислородом, полифенолоксидазы (PPO) в хлоропластах быстро окисляют фенольные соединения до орто-хинонов. Сами по себе они бесцветные, но придают яблоку коричневый цвет, вступая в реакцию с аминокислотами и образуя меланины того же цвета. Почему некоторые яблоки темнеют быстрее, чем другие? Ткани почти всех фруктов содержат PPO, однако уровень их активности и итоговая концентрация фенольных соединений могут варьироваться в зависимости от условий выращивания, зрелости и сорта яблока. Если вам не нравится коричневый цвет, можно обработать срез лимонной кислотой – ​это поможет замедлить реакцию: активность полифенолоксидаз снижается при повышении кислотности. Но в диких условиях этот механизм полезен как защита от вредителей. Если яблоко атакует какая-нибудь голодная гусеница и повреждает плод, в тканях запускается та же реакция. И хотя для людей хиноны безопасны, для микроорганизмов, насекомых и грибков они могут быть токсичны.

066

www.21mm.ru

ПОЧЕМУ ПЕЛЬМЕНИ ВСПЛЫВАЮТ ПРИ ВАРКЕ? Архимед, размышляя о загадках Вселенной под палящим солнцем Сицилии, и не догадывался, что его научные труды помогут решить важный для людей XXI века вопрос: почему пельмени всплывают при варке? Ведь, когда мы кидаем их (да и вареники тоже) в кастрюлю, они тут же тонут. Это вроде понятно – ​у пельменей есть масса, и сила гравитации заставляет их лечь на дно. Оказавшись в воде, замороженный пельмень испытывает давление жидкости. И чем глубже он опустится, тем сильнее будет давление. А еще у пельменей есть объем, соответственно, давление на их нижнюю часть больше, чем на верхнюю. Разность этих давлений провоцирует силу Архимеда. Этот закон – ​один из главных в гидро- и аэростатике. Согласно ему, на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости или газа, вытесненного частью погруженного тела. То есть чем больше пельмень, тем больше сила Архимеда, заставляющая его всплыть. Кроме того, во время кипячения вода в пельменях нагревается и превращается в пар. Из-за этого оболочка из теста разбухает, словно воздушный шар, – ​увеличивается объем пельменей и сила Архимеда. Когда она «побеждает» силу тяжести, пельмени всплывают. Если, конечно, вы за ними следили и они не прилипли! Иллюстрация: yaankabir, vecteezy.com

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

ПОЧЕМУ СОСИСКИ ЛОПАЮТСЯ ТОЛЬКО ВДОЛЬ?

РЕШЕНИЕ:

Задачу про сосиску предлагал даже Петр Капица в своем учебнике «Понимаете ли вы физику?» для студентов Московского физико-технического института. Чтобы решить ее, нам нужно взять за основу «идеальную сосиску». Она в форме цилиндра с тонкими стенками и заполнена водой, жиром, сухими добавками. При готовке в воде в сосиске, аналогично пельменям, вода превращается в пар, который, не найдя выхода, давит на стенки сосиски. В какой-то момент она лопнет – н​ о почему именно вдоль, а не поперек?

1. Представим сосиску в виде герметичной цилиндрической оболочки с двумя полусферическими оконечностями. Пусть толщина стенок, а следовательно и их прочность по площади сосиски одинаковы.

Стенка сосиски будет испытывать два типа напряжения: продольное и поперечное. Чтобы рассчитать, какое из них больше, используют формулу Барлоу. Она популярна при работе с трубопроводами, автоклавами, сосудами под давлением, цилиндрами. Продольное напряжение в сосиске в два раза меньше, чем поперечное. Поэтому у нее больше шансов лопнуть вдоль, а не поперек. Чтобы запомнить разницу в напряжениях, немецкие студенты даже прозвали формулу Барлоу «сосисочной».

f1 =

L x

F1

x

F1

x

R

L

A

F2 R

πR ( 2πR )· p = 2

f2 =

pR 2 =

f1 2

.

4. Таким образом, за концы сосиски можно не переживать, для их разрыва нужна в два раза большая сила, чем для цилиндрической части.

B

D

( 2RL 2L )· p = pR [H/м].

3. Определим аналогичную силу, действующую на единичную длину полусфер

F2

C

2. Разрушение оболочки происходит вследствие повышения давления р внутри оболочки. Рассмотрим цилиндрическую часть сосиски. Цилиндр можно представить как прямоугольник АВCD с площадью s1 = L · 2R. Сила, отнесенная к единице длины цилиндрической части сосиски, определится как

Модель сосиски Автор решения: kot-katianich soloby.ru

5. Рассмотрим далее два элементарных слоя цилиндрической поверхности сосиски шириной △х при L = 10 см и R = 0,7 см. Один слой расположен вдоль образующей цилиндра, а второй – по круговому периметру. Длина окружности при выбранных размерах составляет С = 2πR = 4,76 см, в то время как L = 10 см. Другими словами, сила, отнесенная к единице длины вдоль сосиски, будет в 2,1 раза меньше, чем сила в поперечном сечении, потому и лопнет сосиска вдоль, а не поперек. ∎

12/2021

067

Иллюстрация: naki-sama vecteezy.com

ГЛЮКОЗА – до востребования

Всемирная организация здравоохранения считает, что к 2045 году число больных сахарным диабетом возрастет до полумиллиарда человек, а сам недуг станет седьмой по частоте причиной смертности в мире (сейчас он на девятой строчке). При диабете в организме нарушается процесс усвоения глюкозы. В таком случае важно не только контролировать уровень сахара в крови, но и знать, как на него влияют друг и е п р о д у к т ы . Для этого рассчитывают специальный показ ате ль – гликемиче ский индекс.

текст

механизм номера

ЯНА ТИТОРЕНКО

ЧТО ПРОИСХОДИТ В ОРГАНИЗМЕ, КОГДА МЫ ЕДИМ? Когда мы заканчиваем есть, желудочно-кишечный тракт с помощью своих ферментов расщепляет питательные вещества из еды, чтобы они всасывались в кровь. Важный помощник нашего организма в этом деле – ​инсулин. Он транспортирует глюкозу в клетки мышечной и жировой тканей (инсулинозависимые ткани). Там глюкоза проходит так называемый путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса, процесс окисления – ​гликолиз, при котором организм запасает энергию (в виде молекул аденозинтрифосфата (АТФ), необходимого для всех процессов в нашем организме). Гликемический индекс показывает, как быстро происходит весь этот сложный процесс.

ГИ

Иллюстрация: iStock/Dieta Montignaca ohme.pl

И Н СУЛ И Н О В Ы Й И Н Д Е КС П О КА З Ы В А Е Т, КА КО Е К О Л И Ч Е С Т В О И Н С У Л И Н А В Ы Д Е Л Я Е Т С Я В О ТВ Е Т Н А У П О Т Р Е Б Л Е Н И Е П И Щ И . Им занялись чуть позже гликемического напарника. В целом, значения ответа инсулина обычно не слишком отличаются от значений ГИ, но некоторые продукты с низким гликемическим индексом показывают высокий инсулиновый – в частности, вся молочка. Их ИИ в несколько раз превышает ГИ, ученые пока не могут объяснить, почему. Но эти показатели важны для больных диабетом 2-го типа.

«Гликемический индекс – ​это условный коэффициент, который показывает, насколько быстро из продуктов усваиваются углеводы. Все продукты соотносятся с эталоном – ​глюкозой, ее гликемический индекс принят за 100, условную величину, – ​рассказывает Анна Владимировна Лискер, заведующая отделением эндокринологии ПСПбГБУ им. акад. И. П. Павлова. –​ От этой величины мы калибруем продукты с низким, нормальным и высоким ГИ. Когда мы едим продукт с высоким индексом, например белый хлеб, он быстро усваивается, углеводы быстро всасываются, и после них так же быстро повышается глюкоза в крови. Это особенно важно для пациентов с метаболическими нарушениями, например диабет или преддиабетное состояние. Чем резче повышается глюкоза, тем активнее происходит выброс инсулина –​ гормона, расщепляющего глюкозу. Из-за этого мы начинаем хотеть еще и еще еды. Потому что быстрые углеводы (или углеводы с высоким ГИ), резко повысив уровень глюкозы и инсулина, так же быстро утилизируются, толком не дав энергии. Продукты с низким ГИ имеют медленный процесс усвоения глюкозы: она всасывается постепенно и спокойно, не вызывает скачка сахара и прибавки инсулина. В организме нет резких колебаний, так как продукт всасывается постепенно, а насыщение длится дольше, инсулин успевает удовлетвориться уровнем глюкозы, который ему предоставили для утилизации. Такие продукты как раз предпочтительнее». В наших ощущениях разница между двумя полюсами индекса проявляется довольно просто – ​мы хотим есть. После чечевицы с низким гликемическим индексом голод может не наступать долго, а после шоколадки есть захочется уже через час.

12/2021

069

механизм номера

С НОВЫМ ГОДОМ!

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ГИ Во второй половине XX века ученые-диетологи обратили внимание, что у больных диабетом уровень глюкозы в крови растет после сахаросодержащих продуктов по-разному – ​от крахмала, например, повышается стремительно, а от молока медленнее. Диабетики в то время питались сложно и ограниченно: им не разрешалось выходить за минимальный предел калорий. В 1981 году Дэвид Дженкинс (David Jenkins) из Университета Торонто провел масштабное исследование, в котором группам из пяти-десяти здоровых добровольцев натощак скармливали сахар и 62 разных продукта. Затем в течение двух часов у них измеряли уровень глюкозы в крови и анализировали ее «ответ» на количество углеводов. Наибольший рост отметили после крахмалистых овощей, за ними следовали хлопья для завтрака, печенье, фрукты, молочные продукты и сушеные бобовые. Так ученые вывели гликемический индекс – т​ ермин впервые использовала команда Дженкинса в статье «Гликемический индекс продуктов питания: физиологический базис углеводного обмена» для American Journal of Clinical Nutrition.

Дэвид Дженкинс todayspractitioner.com

После открытия Дженкинса влияние на организм продуктов с разным гликемическим индексом начали активно изучать. В 2000 году Дэвид Людвиг (David Ludwig) из Бостонского детского госпиталя взялся рассматривать связь ГИ с набором массы тела. Его команда кормила подростков с лишним весом несколькими видами завтраков – ​овощной омлет с фруктами (низкий ГИ), овсянка (средний ГИ), каша быстрого приготовления (высокий ГИ). Всасывание глюкозы из еды с высоким индексом приводило к повышению концентрации инсулина, что способствовало набору веса. В 2007 году группа австралийских ученых провела аналогичное исследование на худеющих: оно подтвердило, что диета с продуктами из нижнего яруса гликемического рейтинга приводит к большей потере веса, чем любая другая. При ней компоненты медленнее перевариваются, есть не хочется дольше. Кроме того, организм получает меньше невостребованной глюкозы, которую так любит откладывать в жировые клетки. Из этих исследований родился миф, будто гликемический индекс необходимо считать всем для поддержания формы, а продукты с высоким ГИ хорошо бы исключить.

Дэвид Людвиг wfpc.sanford.duke.edu

С РА В Н И Т Е Л Ь Н О Н Е Д А В Н И Й «Т Р Е Н Д» – ГЛ И К Е М И Ч Е С К А Я Н А Г Р У З К А П Р О ДУ КТА, К О Т О Р А Я О Ц Е Н И В А Е Т Е Г О В О З Д Е Й С Т В И Е Н А У Р О В Е Н Ь Г Л Ю К О З Ы В К Р О В И . В отличие от индекса, она рассматривает именно углеводы в пище, а не всю ее целиком. Если для вычисления ГИ берут вес продукта, то для ГН существует отдельная формула. ГН = содержание в продукте углеводов в граммах, умноженное на ГИ продукта и разделенное на 100.

070

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм номера ТРИ ПРОБЛЕМЫ ГЛИКЕМИЧЕСКОГО ИНДЕКСА

Уровень глюкозы в крови

1

Гликемический индекс Измерение уровня глюкозы в крови в ответ на определенное количество еды

1 час

2 часа

0

Уровень глюкозы в крови

0

2

3

Сочетание продуктов может дать непредсказуемый ГИ Уровень глюкозы в крови

Два человека будут по-разному реагировать на одну и ту же пищу

Та же еда, если учесть размер порции

0

mysportscience.com

1 час

2 часа

1 час

2 часа

Есть много нюансов в использовании гликемического индекса, поэтому он может стать источником путаницы

К А К С Ч И ТА ЮТ ГЛ И К Е М ИЧЕСКИЙ ИНДЕКС И КАКОЙ ОН У РА З Н Ы Х П Р О ДУ КТО В Чтобы оценить ГИ продукта, измеряют, насколько повысился уровень глюкозы в крови спустя два часа после употребления 50 грамм. Индексы почти всех известных нам блюд давно посчитаны и доступны. Низкий гликемический индекс (ГИ 55 или меньше): большинство фруктов и овощей, бобы, цельнозерновые макаронные изделия, нежирные молочные продукты и орехи. Умеренный гликемический индекс (ГИ 56–69): картофель, кукуруза, белый рис, кус-кус. Высокий гликемический индекс (ГИ 70 или выше): белый хлеб, рисовые лепешки, крекеры, пирожные, круассаны, сухие завтраки.

ЗАЧЕМ СЧИТАТЬ ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС? Формально подсчет нужен только больным сахарным диабетом, чтобы следить за глюкозой в крови. «ГИ стоит считать, если человек, например, хочет снизить жировую массу. При активных физических нагрузках лучше подкрепиться продуктами с высоким индексом, они дадут больше энергии и быстрее. Если тренировки спокойные, помогут медленные углеводы, они будут дольше работать, чувство насыщения будет длиться дольше, будет, проще говоря, меньше хотеться есть», – с​ оветует Анна Владимировна Лискер. В первую очередь индекс нужен ученым, чтобы оценивать качество углеводов. Никакому здоровому человеку необходимости питаться «в цифрах» нет, если он ведет активный образ жизни и имеет достаточную физическую нагрузку. «Инуиты Крайнего Севера традиционно ели в основном жир и белок, в то время как некоторые коренные народы тропиков потребляли в основном углеводы. В конечном итоге выбор того, как сбалансировать макроэлементы, индивидуален, зависит от культуры, наличия пищи и личных предпочтений. Пока адекватное внимание уделяется непосредственно качеству пищи, относительные соотношения имеют второстепенное значение в большинстве ситуаций, за исключением людей с метаболическими проблемами, такими как инсулинорезистентность», – ​отмечает Дэвид Людвиг.

Некоторые продукты способны влиять на гликемический индекс других. Например, бобовые снижают его. В 2021 году исследователи из канадского Университета Гвельфа пришли к выводу, что фасоль, нут, чечевица, маш и горох способны уменьшить импульс белого хлеба, но многое зависит от способа их приготовления и обработки. При нагревании бобовых выделяется крахмал, что повышает их ГИ. Индекс вообще бывает обманчив, об этом важно знать. Например, у стейка не может быть ГИ (значение – ​0), потому что он не содержит углеводов. Но при этом стейк богат белком, до 50 % которого преобразовывается в глюкозу. Поэтому стоит держать значения ГИ в голове, только чтобы уметь балансировать продукты с «верхушки» чем-нибудь, усваивающимся медленно. И помнить, что иногда цифры – ​это только цифры. ∎

12/2021

071

Под

Фото:

Egor Kamelev pexels.com

снежным покрывалом

С р е д и а т р и б у т о в п р и б л и ж а ю щ е г о с я Н о в о г о г о д а – ​ елки, х л о п у ш к и , с т и х и д л я Д е д а М о р о з а и , к о н е ч н о , с н е г. Е с л и к концу декабря улицы не покрывает сверкающая белая крошка, все обычно расстраиваются: «Какой же Новый год без с н е г а ? » Е ж е г о д н о с н е г п о к р ы в а е т 13 0 м л н к м ² – ч​ е т в е р т у ю ч а с т ь п о в е р х н о с т и З е м л и в м е с т е с о к е а н а м и . Гд е - т о о н в ы п а д а е т л и ш ь и з р е д к а , а гд е - т о л е ж и т п о с т о я н н о . Д а ж е с а м ы е б о л ь ш и е противники холодов восхищаются снежинками. Та и н с т в е н н ы е , красивые, недолговечные – ​ они в некоторой степени загадка и для ученых, и для наблюдателей.

Из школьного курса физики все знают, что у воды есть три агрегатных состояния – ​твердое (лед), жидкое (вода) и газообразное (пар). Процесс перехода из одного в другой мы можем наблюдать даже в рамках квартиры: в морозильной камере вода превращается в лед, а от горячей ванны идут клубы пара. Снежинка – ​маленькая частность большого круга этих

водных превращений. Ее рождение начинается с того, что на очень мелкой твердой частице (например, пылинке) оседает водяной пар. При температуре ниже 0 °C он переходит в твердое состояние, становится льдом. А когда падает на землю, водяной пар замерзает на первичном кристалле, создавая новые – ​рукава снежинки.

текст

механизм природы

ЯНА ТИТОРЕНКО

«Снежинки формируются в атмосфере – т​ ам, где есть ядра конденсации воды. Они попадают в холодные условия (пилоты ведь говорят в самолете: "За бортом –50 °C"), на них наседают добавочные отростки ледяных кристаллов, и снежинки падают в виде снега. На поверхности – ​на стекле или на почве – ​они тоже могут сформироваться, но немного другие: все видели изморозь на окнах. Для снежинок важна вода, влажность. Поэтому в Антарктиде в нашем понимании вообще не идет снег. В Тюмени, например, за год выпадает 400–450 мм влаги, третья часть из них – ​в виде твердых осадков. В Антарктиде всего 20 мм осадков. Это не дождь и не снег, а остатки центров конденсации из очень сухого перемороженного воздуха. Там есть и Долины Мак-Мердо, где сотни тысяч лет вообще ничего не выпадает. Земля располагает различным диапазоном условий», – ​рассказывает Владимир Семенович Шейнкман, ведущий научный сотрудник Института криосферы Земли СО РАН.

Пластинки

Столбики

Лед Молекула воды

Пылинка

Начинается образование случайных форм

Жидкая вода кристаллизуется в лед

Шесть углов образующегося ледяного кристалла растут быстрее других областей, поскольку они больше охлаждены и могут принимать на себя новые порции воды

Пары воды покрывают поверхность пылинки, конденсируясь в жидкость

Образование разных снежных кристаллов Столбики и пластинки

Пластинки

0,3

0,2

ПЕРЕНАСЫЩЕННОСТЬ (Г/М3)

ФОРМА И РАЗМЕР

СНЕЖИНОК о п р е д е л я ю т с я температурой вокруг Иглы

Дендриты

и влажностью.

Дендриты

Полые столбики

Сложные пластинки

Столбики

Вл аж но ст ь

Пластинки

0,1

Пластинки

Простые пластинки

Простые призмы

Пластинки

0 0

ТЕМПЕРАТУРА (°С)

–5

–10

–15

–20

–25

–30

–35

Чем выше влажность в облаках, тем сложнее будут снежинки. Больше воды – ​значит больше потенциального льда для «нароста». При –12–18 °C получаются самые красивые –​ звездочки с шестью лучами. Японский физик Укихиро Накайя (Nakaya Ukichirō) первым предположил, что на форму и размер снежинок влияют именно влажность и температура. Он экспериментально подтвердил свою теорию, нау-

12/2021

073

механизм природы

С НОВЫМ ГОДОМ!

Укихиро Накайя работает в своей лаборатории низких температур. Фото: Hokkaido University Archives, global.hokudai.ac.jp

чившись создавать в лаборатории кристаллы, не отличимые от настоящих снежинок. Накайя помещал в стеклянную колбу волоски кроличьего меха, а потом заполнял ее паром, который быстро замораживался. Процесс повторялся многократно, имитируя то, что происходит в облаках. В марте 1936 года после трех лет безуспешных попыток японец «вырастил» первый кристалл в форме шестиконечной звезды. Накайя был влюблен в снежинки и романтично говорил о них: «Снежные кристаллы – э​ то письма, посланные нам с небес».

СНЕЖИНКА

всегда

шестиугольна.

Все потому, что кристалл льда обладает в природе гексагональной (шестиугольной) симметрией, которая и выливается в привычную нам форму снежинок «с ручками» –​ из-за ориентации молекул в кристаллической решетке и расположения свободных водородных связей (они способствуют образованию ровных граней). О шестиугольной форме снежинок писал еще в 1611 году астроном Иоганн Кеплер в труде «О шестиугольных снежинках», где он задал себе почти философский вопрос «Отчего снег шестиуголен?» и ответил: «Вещь эта мне еще не открыта». Надо сказать, что она не открыта до сих пор, – ​вопрос того, почему структура льда выглядит именно так, как она выглядит, не решен до конца. Мы знаем только, что эту форму обеспечивают законы физики. Известно 17 кристаллических модификаций водяного льда, но в природе чаще всего встречается лед Ih. Буква h как раз означает hexagonal – ​гексагональный. Молекулы воды в этой форме выстраиваются в виде шестиугольных сот. Такая же структура, как у кристаллов льда, например, у лонсдейлита – ​гексагонального алмаза, так что, в принципе, в ней нет ничего удивительного. Больше того, даже сама уникальность снежинок – ​не уникальна. Не бывает двух одинаковых снежинок, да, но также не бывает двух одинаковых кристаллов соли, двух одинаковых отпечатков пальцев, одинаковых травинок. Очень многие вещи в мире строго индивидуальны, другое дело, что не все из них такие красивые, как снежинки.

074

www.21mm.ru

Первая в мире искусственная снежинка, сделанная Накайя в лабора­тории низких температур. Хоккайдо, Япония, 1936 г. Фото: Nakaya Ukichiro Foundation, weathernews.jp

АМЕРИКАНСКИЙ УЧЕНЫЙ КЕННЕТ ЛИББРЕХТ (Kenneth Libbrecht) из Калифорнийского технологического университета в 2019 году выдвинул гипотезу молекулярной диффузии, которая потенциально может объяснить, почему снежинки плоские и растут вдоль лучей. Исследователь связал это с тем, что внешний слой снежинок находится в промежуточном состоянии между кристаллическим и жидким, поэтому молекулам воды легче «зацепиться» за выступающие углы. Правда, делать какие-то выводы рано, потому что экспериментально гипотезу сложно подтвердить или опровергнуть.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм природы 4

СНЕЖИНКИ ДЕЛЯТСЯ

ПО МЕЖДУНАРОДНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ СНЕЖИНОК

НА НЕСКОЛЬКО ВИДОВ:

5

1

призмы (к рошечные)

2

иглы (тонк ие и д линные)

3

ден д риты (д ревоподобные)

4

12-лу чевые

5

столбцы с наконечником

6

двойные пластинки

7

папоротникообразные

8

треугольные

1

8

1

2

6

3

Фото: Kenneth G. Libbrecht snowcrystals.com

7

12/2021

075

механизм природы

С НОВЫМ ГОДОМ!

Мир периодически регистрирует необычные снежинки. В Книгу рекордов Гиннесса внесена самая большая совокупная снежинка (это значит, что несколько кристаллов соединились друг с другом, проще говоря, слиплись в одну снежинку), известная истории: она упала в Форт-Кио (Монтана, США) в январе 1887 года и достигала 381 мм в ширину. О ней написало в 1915 году издание Monthly Weather Review, но, естественно, эксперты Гиннесса уже не смогли выехать на место и зафиксировать рекорд, так что поверили жителям Форт-Кио на слово.

В 2017 году шведские ученые из Технологического университета Лулео обнаружили новый вид снежинок. Они рассматривали на рентгеновском аппарате снежные кристаллы и нашли новую снежинку удлиненной формы, похожую на звезду, с небольшим хоботком, полую внутри. Снежинка такого типа еще не фиксировалась прежде. ltu.se

ФИЗИЧЕСКИЕ

Эскизы снежного кристалла Рене Декарта Иллюстрация: René Descartes, Discours de la Méthode, fr.wikipedia.org

Ф РА Н ЦУ З С К И Й Ф И Л О СО Ф Р Е Н Е Д Е К А Р Т тоже интересовался снежинками. Он первым описал редкую двенадцатиконечную снежинку. До сих пор неизвестно, при каких именно обстоятельствах она формируется.

076

www.21mm.ru

свойс тв а

снега поразительно изменчивы. Его плотность, пористость, влажность, структура и форма меняются стремительно, он не может долго существовать в одном состоянии: «погибшую» снежинку не воскресить. Поэтому долгое время ученые не понимали, как изучать снег. Но в конце XIX века за дело взялся американец Уилсон Бентли (Wilson Bentley) из штата Вермонт. Он разработал метод фиксации снежинок, который сейчас называется микрофотографией, – ​через микроскоп и камеру делал снимки на очень близком расстоянии. Бентли сделал больше 5 тыс. снимков снежинок за 46 лет и завещал свою коллекцию Смитсоновскому институту. Бентли писал: «Мне показалось стыдным, что эту красоту не увидят и не оценят другие. Каждый кристалл представлял великолепный узор, и ни один узор не повторялся дважды. Когда снежинка таяла, узор пропадал навсегда. Так, словно бесследно навсегда уходила красота». В России тоже был свой «снежный» энтузиаст. Андрей Сигсон из Рыбинска начал фотографировать снежинки еще раньше Бентли, в середине XIX века. Для получения снимка фотограф помещал снежинку на очень тонкую сеточку под микроскоп с увеличением от 15 до 24 раз. Чтобы не растопить объект, охлаждал руки и дышал через трубку, отводящую воздух в сторону. Несмотря на то что коллекция Сигсона скромнее Бентли, его вклад в фотографирование снежинок неоспорим. На Парижской всемирной выставке 1900 года подданный Российской империи получил за свои снимки золотую медаль. Именно после Бентли и Сигсона снег начали изучать, потому что поняли, как его фиксировать. Сейчас неплохие фотографии снежинок можно сделать даже на камеру телефона, а у снега есть своя наука – ​снеговедение, с монографиями и атласом снежинок. ∎

www.youtube.com/user/21mmvideo

УНИВЕРСИТЕТ с уникальным для мировой образовательной системы профилем – ­­ аэрокосмическое приборостроение

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЛИДЕР по числу создаваемых профессий будущего и реализуемых компетенций FutureSkills

2500 бюджетных мест для поступления

В ТОП-15 вузов России по уровню зарплат занятых в IT-отрасли молодых специалистов, окончивших вуз в 2015–2020 годах

Будущее ближе, чем вы думаете!

2-е место в финале IV национального межвузовского чемпионата «Молодые профессионалы (Ворлдскиллс Россия)» – 2020

guap.ru (812) 312-21-07

Иллюстрация: Инга Андреева

уколов

40 Бешенство на протяжении тысячелетий оставалось абсолютно смертельным заболеванием, пока вакцина и эффективная профилактика не позволили большинству стран искоренить его почти полностью. Но все-таки вирус бешенства приводит к смерти в 100 % случаев, и до сих пор из-за него ежегодно умирает около 50 тыс. человек. Как не умереть без 40 уколов в жив о т , е с л и т е б я п о к у с а л и ? Что делает инфекцию та кой опасной и как сложилась жизнь первого мальчика, который выжил?

в живот

текст

механизм науки

АНЖЕЛИК А ДУН

Природа симптомов Вы просыпаетесь в своем доме с летучей мышью на шее. Ваши первые мысли? Возможно, надеетесь стать вампиром или приобрести еще какие-нибудь суперспособности? Оптимистично. Но 80-летний мужчина из штата Иллинойс, оказавшийся в такой ситуации, вместо бессмертия и викторианского наряда получил типичные симптомы бешенства: пену изо рта, агрессию, боязнь воды и повышенную кусачесть. Вакцинироваться он не стал, хотя бешенство было подтверждено, и умер спустя месяц. Как работает вирус?

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ при бешенстве пока непостижим для науки, но кое-что нам известно. Особая молекула на поверхности вируса, гликопротеин G, способна связываться с нашими ацетилхолиновыми рецепторами и не позволить ему выполнить свое предназначение, то есть передать нервный импульс всем органам от парасимпатической нервной системы. А она отвечает за наш отдых, снижая частоту сердечного ритма, стимулируя работу желез и мускулатуры в пищеварительном тракте. Также ацетилхолин участвует в передаче нервно-мышечного импульса. Блокировка этих функций приводит к тому, что больные становятся беспокойными, а их двигательная активность повышается. Этот механизм подтвердили в 2016 году ученые из Университета Аляски. Авторы исследования ввели мышам в мозг чистый гликопротеин G, а для оценки их двигательной активности подсчитали количество раз, когда те пересекали клетку. И оно оказалось достоверно больше, чем у контрольной группы.

КАК

РАБОТАЕТ ВИРУС?

КОНЕЧНО, ЭТО ЛИШЬ МЕХАНИСТИЧЕСКОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ возникновения возбуждения и агрессии, но оно все еще лучше, чем никакое. Для водобоязни нет и такого, зато ясно, почему она эволюционно выгодна вирусу. Тот накапливается в слюнных железах хозяина и передается следующей жертве со слюной. Вода может снизить способность вируса к передаче, буквально смыв его. Болезненные спазмы в горле и гортани сопровождают у больных попытки глотания и даже мысли о питье.

уи Пастер Л terredelouispasteur.fr

СТАДИЮ АГРЕССИИ И ВОДОБОЯЗНИ СМЕНЯЕТ ПАРАЛИЧ. Смерть наступает от удушья, когда он добирается до дыхательных мышц. Общая продолжительность болезни составляет 5– 12 дней. Около 20 % всех случаев заболевания у людей приходятся на паралитическую форму бешенства, которая развивается постепенно, при этом не наблюдается ни гидрофобии, ни агрессии.

12/2021

079

механизм науки

С НОВЫМ ГОДОМ!

Осторожно, он герой Вирус бешенства проникает в организм при контакте слюны больного с кровью жертвы, иногда животному достаточно лизнуть открытую рану. Вирусные частицы по форме издевательски похожи на пули. Гликопротеин G на их поверхности отвечает и за проникновение вируса в нервную клетку. Когда этот белок связывается с рецепторами клетки, она принимает патоген за «своего», ее оболочки «обнимают» вирусную частицу и втягивают внутрь. Внутри вирус заставляет клетку производить свои копии, которые расползаются вдоль нервных путей, от одной клетки к другой, со скоростью 3 мм/ч. В итоге он достигает головного мозга (чем ближе к нему был укус, тем быстрее), и появляются первые симптомы. Именно до этого момента у инфицированного есть шанс излечиться с помощью вакцины. Причем 40 уколов в живот остались далеко в прошлом, сегодня в некоторых случаях можно обойтись тремя внутримышечными инъекциями.

ПЕРВУЮ ВАКЦИНУ ОТ БЕШЕНСТВА РАЗРАБОТАЛ известный микробиолог Луи Пастер в 1885 году. Не имея медицинского образования, он изобрел вакцины еще и против сибирской язвы и птичьей холеры, а также заложил научные основы вакцинации. Пастер уже с 1884 года получал просьбы о помощи от зараженных бешенством людей и их родственников. Первый пациент, вакцинированный мужчина, покинул госпиталь после видимого улучшения, и о его судьбе ничего не известно. Девочка, которая получила вакцину почти одновременно с ним, скончалась. Но она была доставлена к Пастеру уже в тяжелом состоянии.

озеф Мейстер Й derbent-cgb.ru

ВПОС ЛЕДСТВИИ ЙОЗЕФ МЕЙСТЕР УСТРОИ Л С Я РА Б О ТАТ Ь В И Н С Т И Т У Т П А С Т Е РА З А ВХО З О М И П Р ОЖ И Л ДО В ОЛ Ь Н О ДОЛ ГУ Ю Ж И З Н Ь. В 1940 году, когда ему было 64, в Париж вторглась немецкая армия. Мейстер отослал свою семью из города, но впал в ужасное отчаяние, думая, что те погибли при бомбардировке. 24 июня Евгений Маркович Вольман, сотрудник Института Пастера из России, написал в дневнике о смерти Мейстера. Тот покончил с собой, терзаемый чувством вины за смерть семьи. А спустя день они целые и невредимые вернулись в Париж.

080

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм науки

ШИРОКУЮ ИЗВЕСТНОСТЬ ПОЛУЧИЛ ТРЕТИЙ ПАЦИЕНТ, девятилетний Йозеф Мейстер, которого 14 раз укусила бешеная собака. Мать ребенка от отчаяния привела его прямиком в лабораторию Пастера. Всем было известно, что бешенство смертельно, поэтому без лечения мальчик бы точно умер. После консультации с коллегами-педиатрами Пастер решился провести ему полный курс иммунизации, который до этого испытывал лишь на собаках. Первый укол сделали всего спустя два дня после укуса, и в итоге мальчик не заболел. Пастер провел в наблюдениях за ним три мучительные недели.

уи Пастер, французский химик и микробиолог, наблюдает Л за вакцинацией против бешенства в своей лаборатории, 1886 г. Иллюстрация: Bettmann Archive, spiegel.de

В СВОИХ

ЭКСПЕРИМЕНТАХ

ЕМУ ПРИХОДИЛОСЬ ЗАРАЖАТЬ СОБАК И ОБЕЗЬЯН

СЛЕДУЮЩИМИ ПАЦИЕНТАМИ ПАСТЕРА СНОВА СТАЛИ ДЕТИ. Деся-

тилетняя Луиза Пеллетье, получившая первый укол спустя 37 дней после укуса в голову, не выжила. Ее смерть стала поводом для обвинений Пастера в мошенничестве. Часто его упрекали в отсутствии мед­ образования. Кроме того, никто не знает, были ли заражены бешенством первые пациенты

Пастера. Дело в том, что вероятность заражения зависит от различных факторов: кто укусил, сколько вирусных частиц было в слюне. Имеет значение и место – ​наиболее вероятно заражение при укусе в голову, кисти рук, гениталии (они наиболее богаты нервными окончаниями). При укусе, например, за руку выше локтя вероятность заболеть бешенством составляет около 20 %. Критиковали Пастера и защитники животных, ведь в своих экспериментах ему приходилось заражать собак и обезьян. Безусловно, сотни подопытных перенесли невероятные страдания в ходе разработки вакцины. Но в результате были спасены миллионы и животных, и человеческих жизней.

12/2021

081

механизм науки Как же работала вакцина Пастера? Луи Пастер, убежденный в том, что инфекции вызываются микроорганизмами, увидел в этом шанс на избавление от болезней. Тогда уже был известен способ вакцинации по Дженнеру. Английский врач заметил, что доярки, которые заражались коровьей оспой, обычно не болели натуральной оспой. Накопив данные, он провел эксперимент с участием крестьян: втер содержимое пустул больной женщины в царапину на руке мальчика. Несколько лет после этого он пытался зара­ зить ребенка, но не получилось –​

С Е Й Ч АС О С Н О В Н А Я В А КЦИНА ПРОТИВ БЕШЕНСТВА В РО СС И И – КО КА В (КО НЦ Е Н Т Р И РО В А Н Н А Я КУЛ ЬТ У РА Л Ь Н А Я А Н Т И РА Б И Ч Е С К А Я В А К Ц И Н А ) . Она также содержит ослабленный вирус, полученный методами биотехнологии, – еще более безопасный и иммуногенный. Количество инъекций отличается в зависимости от дня обращения и места укуса. Люди из группы риска (охотники, ветеринары, работники приютов и зоо­ парков) могут привиться и в качестве профилактики. Кроме вакцины существует антирабический иммуноглобулин – средство для пассивной иммунизации. Этот препарат содержит уже готовые антитела, но все же эффективность активного иммунитета выше, поэтому используют либо только прививку, либо комбинацию этих средств.

082

www.21mm.ru

РНК-полимераза

Гликопротеин G

Липидная оболочка

хематичное С строение вируса бешенства virology.ws

Матриксный М-белок Геном цепи РНК Нуклеокапсидный N-белок

и этот способ иммунизации признали работающим. Он не был инновационным, Эдварду Дженнеру самому в детстве мать втирала в царапину содержимое язвы зараженного оспой. Однако этот доктор стал первым, кто подробно описал такой метод вакцинации. НО ЕСЛИ ОСПА НЕ СТОЛЬ СМЕРТЕЛЬНА, то в случае такого использования возбудителей холеры или бешенства можно было получить только смерть, а не иммунитет. Что же делать? Выход нашел Пастер, который заметил, что ослабленные бактерии птичьей холеры (забытые в чашке Петри на время отъезда) не вызывают тяжелых симптомов у зараженных птиц. При этом птицы становились устойчивы к последующим попыткам заразить их. Именно такие ослабленные бактерии Пастер и стал применять при разработке новых вакцин. ОДНАКО БЕШЕНСТВО – ​ВИРУСНАЯ БОЛЕЗНЬ, и бактериальные подходы к его обезоруживанию не сработали. И все же Пастер нашел способ ослабить возбудителя заболевания. Ученый культивировал его в мозге кроликов подобно селекционеру, который отбирает самых ласковых лисят поколение за поколением, чтобы получить в итоге одомашненных лис. Так и Пастер отбирал «ласковые» формы вируса. В итоге он вывел культурное бешенство, обладающее очень коротким инкубационным периодом. Саму вакцину производили из мозга животных, высушивая его ткани, что и снижало патогенность вируса. Итак, два свойства – ​короткий инкубационный период и «ослабленность» вируса – п ​ озволили создать вакцину. Благодаря первому она позволяет выработать иммунитет быстро, не дожидаясь окончания долгого инкубационного периода. А слабость вируса не даст ему заразить человека.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм науки

С НОВЫМ ГОДОМ!

Чудесное исцеление Итак, уже в XIX веке бешенство оказалось почти окончательно повержено, но и сегодня зараженный им по-прежнему обречен, если у него появились симптомы. Есть ли другие способы борьбы? Да, в 2005 году 15-летнюю Джину Гис в Милуоки, США, погрузили в искусственную кому и ввели ей комбинацию противовирусных препаратов. Спустя семь дней девочку вывели из комы

и выписали после реабилитации. Части мозга пациентки, ответственные за мышление, повреждены не были. Это чудесное исцеление обошлось бюджету в $800 тыс. Врачи, проводившие эксперимент, опирались на предположение, что мозг в искусственной коме окажется «отключенным», что не даст вирусу вызвать фатальных осложнений. А организм тем временем выработает антитела против возбудителя. Критики протокола предположили, что Джина Гис могла быть заражена ослабленной формой вируса бешенства. Тем не менее, к 2020 году по милуокскому протоколу были излечены уже 35 человек, хотя его эффективность остается чрезвычайно низкой, около 20 %. Это, а также этические проблемы и дороговизна пока не позволяют широко использовать протокол Милуоки.

СЕГОДНЯ ЗАРАЖЕННЫЙ БЕШЕНСТВОМ ПО-ПРЕЖНЕМУ ОБРЕЧЕН

Если встреча с бешеным животным состоялась Прежде всего нужно помнить, что чем раньше будет сделана вакцина – ​тем больше шансов на выздоровление. Сразу после укуса вирус еще далеко от головного мозга, но с каждым днем он подползает все ближе. Задача вакцины – ​помочь организму до попадания вируса в мозг выработать антитела, которые не позволят ему размножаться. Поздно пить боржоми, когда тот уже дополз до места назначения. Поэтому нужно обогнать его, пока не появились симптомы.

ЕСЛИ НАПАДЕНИЕ ПРОИЗОШЛО, то надо немедленно промыть рану с водой и мылом и срочно отправляться в больницу. Помощь окажут в любом травмпункте. Причем это следует сделать, даже если укуса не было, а животное просто облизало вас: слюна могла попасть в кровь через повреждения на коже. В мире до 99 % всех случаев бешенства связаны с укусами собак. Часто инфекцию переносят лисы, еноты и енотовидные собаки, а в Индии, Африке и еще нескольких странах – ​летучие мыши (в США они вообще основные переносчики бешенства). В России болезнь разносят собаки и кошки, а из диких животных – л ​ исы, волки, енотовидные собаки, барсуки и грызуны. ПОЛОВИНА ВСЕХ СЛУЧАЕВ БЕШЕНСТВА приходится на страны Америки. А если вдруг хочется убежать от этой напасти, то есть немало стран, где она не встречается. Но не потому, что ее победили, а потому что ни один бешеный зверь туда не добрался. Среди везунчиков – ​Япония, Швеция, Финляндия и Новая Зеландия.

12/2021

083

механизм науки

С НОВЫМ ГОДОМ!

о всем мире применяют меры по профилактике бешенства среди диких зверей. В Это, прежде всего, раскладывание в местах их обитания оральных вакцин. А иногда не раскладывание даже, а бомбардировка съедобными капсулами с неба taldom-okrug.ru

ТО, ЧТО ДЕЛАЕТ ВИРУС СМЕРТЕЛЬНЫМ, МОЖЕТ СДЕЛАТЬ ЕГО И ЧРЕЗВЫЧАЙНО ПОЛЕЗНЫМ

Никаких доходов от тебя, одни расходы Вирус бешенства, который убивал нас как минимум с античности, за последние двести лет потерял свою силу благодаря науке. Но людям и этого мало. То, что делает вирус смертельным, может сделать его и чрезвычайно полезным в терапии опухолей. Мозг отделен от всего враждебного мира гематоэнцефалическим барьером, через который не проникают почти никакие лекарства. А вот вирус бешенства легко преодолевает его. Корейские медики уже провели опыты

084

www.21mm.ru

на мышах с опухолями мозга в 2017 году. Им ввели наночастицы, заключенные в оболочку, покрытую белками вируса. Наночастицы быстро проникали в мозг и скапливались в опухолях. Их подсвечивали лазером, проходящим сквозь другие ткани. Частицы при этом нагревались до температуры 50 °C, что и убивало опухолевые клетки. Такая избирательность позволит защитить здоровые ткани от побочных эффектов при терапии. ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ НАКОПЛЕНИЕ ЧАСТИЦ СПЕЦИФИЧНО, еще предстоит проверить в других экспериментах, как и многое другое. И все же мы близки не просто к победе над бешенством, но к его полному приручению. Есть все основания надеяться на то, что совсем скоро человеческий мозг сделает своего злейшего врага своим лучшим другом. Разве не иронично? ∎

www.youtube.com/user/21mmvideo

УЧАСТНИК ПРОГРАММЫ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

135 ЛЕТ: ВРЕМЯ ЛЭТИ

www.etu.ru

812 234-46-51

ВУЗ 1-Й КАТЕГОРИИ,

выполняющий научно-исследовательские, опытноконструкторские и технологические работы гражданского назначения

4-Е МЕСТО среди технических вузов СПб

5-Е МЕСТО среди технических вузов России по мониторингу качества приема

350

учебно-научных лабораторий

Фото: ZL Doyle/SWRI/JHU-APL/NASA nasa.gov

?

тайна

ДЕВЯТОЙ ПЛАНЕТЫ В 2006 году Международный астрономический союз разжаловал Плутон в карлики, и многим э т о р е ш е н и е п о к а з а л о с ь н е п р а в и л ь н ы м . Но в недалеком будущем, вероятно, мы вновь сможем сказать, что в Солнечной системе девять планет. Правда, вероятнее всего, последней будет совсем не Плутон. Его место может занять новый большой мир, который долго скрывался от нас далеко за орбитой Нептуна.

текст

ВИКТОРИЯ КОЛЕСНИЧЕНКО

механизм космоса

Подача заявления Охота на одинокую планету, обитающую на окраине Солнечной системы, началась больше пяти лет назад. На нее давно намекают миниатюрные космические тела из пояса Койпера – ​региона за орбитой Нептуна. Исследования показывают, что около дюжины далеких транснептуновых объектов (ТНО) наиболее близко подходят к Солнцу примерно в одной и той же точке, несмотря на разные орбитальные траектории. Их орбиты расположены

примерно в 100 а. е. от нашей звезды (одна астрономическая единица примерно равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), на 70 а. е. дальше Нептуна, поэтому гравитационному влиянию ближайшего к ним гиганта эти ТНО не подвергаются. Нестыковку нужно как-то объяснить, и ученые предположили, что «манипулировать» ими может скрытая от нас Девятая планета, или Планета Х, масса которой примерно в 5–10 раз больше массы Земли.

НАБЛЮДАЕМАЯ АНОМАЛИЯ –

РЕЗУЛЬТАТ ОШИБОК ЧТОБЫ НЕ РАДОВАТЬСЯ РАНЬШЕ ВРЕМЕНИ, ученые статистически оценили вероятность того, что место встречи объектов не случайно. В 2016 году астрономы Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун пришли к выводу, что вероятность простого совпадения, приведшего к кластеризации ТНО, составляет около 0,007 %. Спустя два года ученые также доказали: вероятность того, что наблюдаемая аномалия – ​результат ошибок наблюдений, всего около 0,2 %.

Майкл Браун (слева) и Константин Батыгин (справа) Фото: Lance Hayashida/Caltech, nasa.gov

НЕОБЫЧНЫЙ ГРАВИТАЦИОННЫЙ «ТАНЕЦ» объектов пояса Койпера можно было бы объяснить их давней встречей с проходящей звездой во время формирования Солнечной системы, однако ученые опровергли эту гипотезу. Гравитационных «воспоминаний» о встрече со звездой просто не хватило бы на сохранение кластеризации в течение миллиардов лет. А это значит, что какая-то сила держит орбиты «вместе» прямо сейчас.

12/2021

087

механизм космоса

Седна

С НОВЫМ ГОДОМ!

2010 GB174

Солнце Девятая планета 2004 VN112

2012 VP113

2013 RF98 2007 TG422

Орбиты экстремальных транснептуновых объектов и предполагаемая орбита Девятой планеты Иллюстрация: MagentaGreen, commons.wikimedia.org

Приметы подозреваемого Свежее исследование Брауна и Батыгина, самых активных сторонников гипотезы о Девятой планете, показало, что искомый объект, вероятно, ближе, ярче и меньше, чем предполагалось. По их оценкам, масса Девятой планеты –​ около 6,2 массы Земли, а ее орбита удалена от Солнца на расстояние от 300 а. е. до 380. Наклон орбиты Девятой планеты относительно плоскости Солнечной системы составляет около 16 градусов (для сравнения – ​наклон орбиты Земли равен нулю). Яркость планеты зависит от того, в какой части своей орбиты она находится в данный момент. Средняя яркость объекта должна составлять примерно 22 звездные величины. Предложенный учеными диапазон яркости планеты достаточно широк, поскольку пока не известны показатели свойств

088

www.21mm.ru

ее поверхности (например, ее отражательная способность), необходимые для вычисления. ВЕРОЯТНО, ГИПОТЕТИЧЕСКАЯ ПЛАНЕТА расположена недалеко от созвездия Ориона. Однако эта область богата объектами, из-за которых сложно найти не очень яркое космическое тело, путешествующее сквозь космическое пространство. Иными словами, Девятая планета (если она существует) очень умело притворяется далекой звездой. Как объясняет Браун, Планету Х легко увидеть, но трудно найти: «Это как если бы я показал вам песчинку. Увидеть ее – ​не проблема. А теперь бросьте ее на пляж и попробуйте найти. Каждая звезда в небе подобна песчинке, за которой может прятаться Девятая планета».

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм космоса

ВОЗМОЖНО, ОДИН ИЗ ЗЕМНЫХ ТЕЛЕСКОПОВ

уже сфотографировал ее. Но пока мы можем только предполагать, что где-то хранится портрет еще одной планеты Солнечной системы. Кстати, все обнаруженные планеты показывались землянам «инкогнито» до того, как астрономы узнавали об их истинной натуре. Например, Галилей увидел

УРАН ТОЖЕ

Нептун, не подозревая, что это планета, более чем за 200 лет до того, как газовый гигант официально открыли. Уран тоже притворялся звездой как минимум целое столетие. Девятая планета, если она существует, далеко не первая, кому удается мастерски прятаться от людей и их астрономических инструментов.

ПРИТВОРЯЛСЯ ЗВЕЗДОЙ МАССИВНЫЙ ОБЪЕКТ, ПРИТАИВШИЙСЯ ДАЛЕКО

Небесное тело

Эклиптика Истинная аномалия

Аргумент перицентра

Долгота восходящего узла

Точка весеннего равноденствия

Наклонение

ита Орб

Восходящий узел

К еплеровы элементы орбиты, включая аргумент перицентра Иллюстрация: Lasunncty wikipedia.org

ОТ НАС, мог сформироваться как на своем нынешнем месте, так и в «наших краях». Во втором случае «переезд» из центральной области Солнечной системы на ее задворки ему могли организовать Юпитер или Сатурн. Газовые гиганты, как известно, не стесняются проводить «перестановку» на этапах формирования планетных систем, оказывая значительное гравитационное влияние на окружающие объекты, отталкивая или притягивая их. Возможно, планета Х росла и развивалась рядом с Юпитером и Сатурном, а когда достигла размера в несколько земных масс, оказалась слишком близко к какому-то из газовых гигантов, и тот вытолкнул «соседку» с ее орбиты. Так планета могла лишиться источников «пропитания» –​ материала, необходимого для наращивания массы, из-за чего так и не достигла размеров настоящего газового гиганта. Кроме того, Девятая планета могла быть «подарком» другой звездной системы, мигрировавшим на орбиту вокруг Солнца. Еще одно объяснение ее расположения: мимо зарождавшейся Солнечной системы когда-то пролетела другая звезда, которая захватила своей гравитацией ничего не подозревающую жертву и сместила ее на новую орбиту во мраке и холоде вдали от Солнца.

12/2021

089

механизм космоса

С НОВЫМ ГОДОМ!

Другие версии событий Разумеется, гипотеза о далеком массивном объекте – ​не единственное объяснение странным орбитам «эксцентричных» транснептуновых объектов. Более фантастическая альтернатива – ​это миниатюрная черная дыра размером с грейпфрут. Гипотетически такие крошечные черные дыры могли образоваться в экстремальных условиях ранней Вселенной, в первые доли секунды после Большого взрыва, однако их существование на сегодняшний день не подтвердили. Все известные науке черные дыры возникли в результате гибели массивных звезд, и самая легкая из них имеет массу

примерно трех Солнц. Предполагаемая возмутительница гравитационного спокойствия ТНО, конечно, не настолько тяжелая. В целом, версия о черной дыре размером с грейпфрут не выглядит по-настоящему жизнеспособной. Батыгин так прокомментировал гипотезу о том, что Девятая планета может быть черной дырой: «Здесь важно понять, что расчеты могут рассказать нам только о массе Девятой планеты, а не о ее составе. Так что в принципе она может быть планетой, картофелем, черной дырой, гамбургером и так далее. Главное, чтобы орбитальные параметры были верными».

ОНА МОЖЕТ БЫТЬ ПЛАНЕТОЙ, КАРТОФЕЛЕМ,

ЧЕРНОЙ ДЫРОЙ,

ГАМБУРГЕРОМ И ТАК ДАЛЕЕ

Т елескоп «Субару» в обсерватории Мауна-Кеа Фото: Bob Linsdell, futurity.org

090

www.21mm.ru

НЕКОТОРЫЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ ТАК ЖЕ ПРЕДПОЛАГАЮТ, что кластеризация объектов может происходить из-за притяжения множества ТНО, а не одного массивного мира. Если вместо Девятой планеты «разбросать» множество мелких объектов по периферии Солнечной системы, то коллективные притяжения между ними могли бы объяснить эксцентричные орбиты некоторых обитателей пояса Койпера. В таком случае речь идет об огромном диске из маленьких ледяных «обломков» с общей массой в десять раз больше Земли. Впрочем, этот диск, как и новую планету, до сих пор не обнаружили. Но возможно и то, что за орбитой Нептуна одновременно прячутся и Планета Х, и массивный диск из маленьких космических тел.

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм космоса

Расположение

объектов внешней области Солнечной системы. Объекты основного пояса Койпера окрашены в зеленый цвет, рассеянного диска (кентавры) — в оранжевый. Четыре внешние планеты (газовые гиганты) обозначены голубым цветом. Астероиды, которые двигаются вокруг Солнца по орбитам Юпитера и Нептуна (троянские астероиды), окрашены в розовый и желтый соответственно.Темный участок в нижней части схемы — это область, расположенная на фоне яркой полосы Млечного Пути, затмевающей тусклые объекты. Масштаб показан в астрономических единицах Фото: WilyD wikipedia.org

Исход расследования По мере изучения миниатюрных транснептуновых объектов ученые смогут уточнять детали «фоторобота» Девятой планеты, сузится и область ее поиска. Крупные обзоры неба сейчас охватывают большие участки, но с периодичностью, которая не позволяет заподозрить в каком-то из объектов пятого гиганта Солнечной системы. За потенциальной планетой нужно пристально следить. ПОИСКАМИ ДЕВЯТОЙ ПЛАНЕТЫ уже занимается японский 8-метровый телескоп «Субару». Ему на подмогу придет долгожданная обсерватория им. Веры Рубин – б ​ ольшой телескоп в чилийских Андах. В 2023 году она должна начать десятилетнее исследование южного неба под названием Legacy Survey of Space and Time (LSST). И тогда ни Планета Х, ни черная дыра от нее не скроются. Если Вере Рубин удастся определить местонахождение объекта, то «Очень Большой Телескоп» (The

Very Large Telescope, VLT) сможет «присмотреться» к ней и сфотографировать, а следом и телескоп «Джеймс Уэбб» подключится к изучению. КАКОЕ ЗНАЧЕНИЕ, КРОМЕ СЕНТИМЕНТАЛЬНОГО,

будет иметь для нас невероятно далекий темный мир, о котором мы не подозревали на протяжении всей нашей истории? Сет Шостак (Seth Shostak), главный астроном Института SETI, считает, что «основная польза для науки в том, чтобы помочь нам понять, как формируются солнечные системы». Кроме того, ученый отметил, что наши потомки смогут использовать эту планету как промежуточную станцию для миссий к звездам, либо в качестве остановки для отдыха, либо для гравитационных маневров зондов «дальнего следования». Осталось только доказать, что космический «порт» землян на пути к звездам существует, и найти его в «космическом океане». ∎

12/2021

091

Малая артиллерия

Нового года

Самые яркие воспоминания о встрече Нового года родом из детства. Елка, конфеты, салаты на столе, песни по телевизору и подарки. Но и в таком празднике есть место технологиям. Речь о «малой артиллерии» Нового года: бенга ль ских огнях, х лопушка х и конфетти – в них смешались химия, физика и даже шелкопрядение.

ХЛОПУШКА о б ы к н о в е н н а я Что общего между растением из семейства гвоздичных, мухобойкой, ударным музыкальным инструментом, приспособлением для киносъемки и новогодним атрибутом? Название – ​хлопушка! Праздничная – ​это картонная гильза с петелькой, в нижней части которой заложен взрыватель – ​перхлорат калия, гремучие серебро или ртуть (они детонируют от трения). В верхней – ​сам заряд: конфетти и (или) серпантин. Принцип действия максимально прост: капсюль срабатывает на трение бечевы о взрыватель, а образовавшийся газ с резким хлопком выталкивает наружу весь «хлам» (который до мая вычесывают из паласа вместе с елочными иголками).

ru.freepik.com «Рождественские крекеры» Фото: stuartbur stock.adobe.com

текст

механизм быта

ВЛАДИСЛАВ ЩЕРБАК

История хлопушки уносит нас на два тысячелетия назад в Китай. Один из местных народов верил в ужасного зверя, приносящего несчастья. И люди решили его отгонять – ​поджигали сухой бамбук, который сгорал с громким пугающим треском. Орудие изгнания назвали «баончжу». Зверь забыл к народу дорогу, но остался китайский Новый год, и в IX веке в «баончжу» люди стали добавлять порох, накрутив децибелы. Вряд ли лондонский кондитер Томас Смит был знатоком китайских традиций. На Рождество в 1847 году он оказался в Париже и увидел, как горожане развешивали на елки сверточки с миндалем. Вернувшись в Британию, Томас запустил линию

по производству французских «пакетиков» и где-то в 1860 году додумался до игрушки, которая при открытии издает хлопок, стреляет искрами, а внутри нее лежит сюрприз. Смит назвал изобретение «рождественским крекером». Идея с успехом разбрелась по Европе, и сегодня именно Томас Смит известен как создатель хлопушки. Есть и более технологичные «мини-пушки». Пневмохлопушка, например, работает от баллона со сжатым воздухом, который при спуске выталкивает начинку. Механическая хлопушка действует от мощной пружины, а настольные – ​ставят на тарелку (скатерть лучше пожалеть) и поджигают фитиль у основания.

ОБРАЗОВАВШИЙСЯ ГАЗ С РЕЗКИМ

НАРУЖУ ВЕСЬ «ХЛАМ»

ХЛОПКОМ ВЫТАЛКИВАЕТ

ткрытка с изображением О «рождественского крекера» Томаса Смита victoriantradingco.com

Petoi Bittle: A Palm-sized Robot Dog for STEM and Fun kickstarter.com

Фото: Slava Dumchev shutterstock.com

12/2021

093

механизм быта

КОНФЕТТИ о т

С НОВЫМ ГОДОМ!

з н а т и

Сейчас конфетти – ​всего лишь отход от перфорации в бумажной промышленности. То есть в листах бумаги делают отверстия и то, что из них выпадает, отправляют на конфетти! Хотя его история сложна и запутана. Известно, что конфетти изначально – ​причуда итальянцев (само слово происходит от итальянского confetto –​ «конфета»). Еще во времена Римской империи на всенародных гуляниях знать рассаживалась по балконам и осыпала людей сладкими лакомствами, являя пример великой щедрости. В Средние века в Италии во время парадов и карнавалов бросались всем, что попадало под руку, – ​конфетами, цветами, яичной скорлупой,

ВЛАСТИ МИЛАНА

тухлыми яйцами. Только в 1597 году власти Милана запретили кидать в людей яйца и жидкости, и обычай забылся. Но вернулся спустя столетие, только бросать стали конфеты из семян, покрытые сахаром. Одно время их называли «кориандоли» (coriandolo, по названию семян кориандра). Но грянул кризис, и пришлось перейти на меловые шарики – ​народ оставили без сладкого, но зрелище от этого не проиграло. В указе префекта Милана от 1808 года шарики даже были отмечены как «единственный материал, который разрешено бросать во время парадов». Ну и, наконец, в 1875 году итальянский бизнесмен Энрико Мангили

ЗАПРЕТИЛИ

КИДАТЬ В ЛЮДЕЙ ЯЙЦА

начал продавать бумажные конфетти перед традиционным Миланским карнавалом. Тогда столица Италии была центром производства шелка, и Мангили собирал маленькие бумажные кружочки, которые оставались как отходы от производства шелка (селекционеры клали бумажные листы с отверстиями под шелкопрядов). Бумажное конфетти сразу всем понравилось своей дешевизной и доступностью и быстро заменило прежние обычаи. Конфетти долго считали странной причудой итальянцев, пока владелец парижского концертного зала Casino de Paris на встрече Нового 1885 года не высыпал на гостей море цветных маленьких шариков. Град пришелся по вкусу – ​конфетишное новогоднее поветрие охватило Европу. Особенно после того, как тот же изобретательный владелец перешел на цветную бумагу. В таком виде конфетти дошли и до сегодняшнего дня.

094

www.21mm.ru

онфетти на Больших бульварах Парижа, 1894 г. К Иллюстрация: MS Reichan, gallica.bnf.fr

www.youtube.com/user/21mmvideo

механизм механизмприроды номера

Фото: awesomecontent freepik.com

В РОССИИ Б Е Н ГА Л Ь С К И Е ОГНИ «ОНОВОГОДНИЛ» П Е Т Р I . В своем указе «О праздновании Нового года» царь учредил яркую феерию – бенгальские свечи были антрактной составляющей шоу, проводимого главным фейерверкером.

ПА ЛОЧКИ и з Б е н г а л и и Рассказ о малом украшении праздника будет неполон, если не упомянуть бенгальские огни. Столько вопросов: почему бенгальские, почему огни, если это искры, а можно ли об них обжечься? Обо всем по порядку! Название отсылает к месту, откуда пришли эти огни на палочке, – ​Бенгалия. В V– VI веках в этом государстве в Южной Азии для богослужений применяли горящие палочки из серы и канифоли. В Европу бенгальские огни пришли в XVI веке после открытия Индии, но с азиатскими прародителями они уже имели мало что общего, кроме названия. Именно европейцы превратили пламя в искру и сделали бенгальские огни атрибутом праздников, а не религиозных ритуалов.

Бенгальские огни делают из смеси калиевой селитры, железной окалины, алюминиевого порошка и крахмального клея. Процесс почти полностью автоматизирован: моток проволоки нарезают на одинаковые по длине стержни – ​основу огней (или свечей, как их называют на заводе). Стержни опускают в массу из четырех компонентов и сушат. И так четыре раза! Основа действия – ​окислительно-восстановительная реакция. Окислитель (калий) вступает в реакцию с восстановителем (окалина, металлическая стружка), образуя искры. Состав смеси может отличаться от завода к заводу, но это всегда окислитель, восстановитель и клейкий материал. Почему же они не обжигают (хотя, конечно, бывают исключения)? На каждом заводе есть лаборатория, проверяющая партии свечей на безопасность. А еще искры –​ это сгорающие частицы алюминиевых опилок. Они настолько мелкие, что горят моментально и сразу же остывают, не успевая долететь до нашей кожи. А сама палочка, за которую мы держим огни, не нагревается до опасной температуры – ​у материала низкая теплопроводность. Это, однако, не значит, что стоит пытаться поймать искру и хватать свечу за сердцевину. Малая артиллерия Нового года приравнена к пиротехнике I класса опасности. Если что-то не сработало, лучше утилизировать всю конструкцию, а не ковырять ножом, заглядывая внутрь. Пусть тайна бенгальских огней остается тайной, а не причиной обращения в ожоговый центр. Особенно в праздничные дни. ∎

12/2021

095

Иллюстрация: Ralph McQuarrie starwars.fandom.com

Праздник по-джедайски

После выхода первого фильма Star Wars в 1978 году режиссеры решили снять спецвыпуск, посвященный Рождеству. И если даже в да лекой- да лекой га лак тике встречали праздник с украшениями и подарками, то на Земле, родине Нового года и Рождества, точно должны быть способы приблизиться к галактическому размаху, если не по масштабу, то по технологиям.

текст

high-tech механизмы

ИГОРЬ ЗУБОВ

ЛАМПОЧКИ е л о ч н ы е Новый год – с​ тарый праздник. Но и в него можно внести инновационные изменения. Самый популярный способ добавить технологий – ​умные гирлянды. Их можно найти на любой цвет и вкус, начиная с простых, управляемых пультом, до продвинутых систем, встроенных в умный дом. Среди гирлянд попроще трудно ориентироваться, но можно взять за образец Hrabn Fairy Lights. Она состоит из 100 LED-лампочек, идет в комплекте с пультом, а ее стоимость – ​всего около тысячи рублей. Сама гирлянда выполнена из гибкого материала, поэтому ею можно не только украсить елку, но и оформить интерьер. Из более интеллектуальных

гирлянд выделяется Twinkly из 175 лампочек. Чтобы ею управлять, нужны смартфон и специальное приложение: в нем есть несколько вариантов иллюминации, вплоть до того, что можно пальцем определить контуры, которые будут светиться. Вдобавок ко всему эта гирлянда получила интеграцию с Google Assistant и Alexa. Цена соответствующая – ​Twinkly обойдется уже в 6 тыс. рублей. Если отдельная гирлянда не нужна, можно приобрести искусственную елку с уже встроенными в ветки огоньками. Цены на елки, правда, начинаются от 30 тыс. рублей, а по функционалу они в точности дублируют умную гирлянду.

ИЗ БОЛЕЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ГИРЛЯНД

ВЫДЕЛЯЕТСЯ TWINKLY ИЗ 175

ЛАМПОЧЕК

Управляй своей жизнью и огнями на елке. twinkly.si

12/2021

097

high-tech механизмы

ЛАМПОЧКИ н а с т е н н ы е Хорошей идеей при украшении стены могут оказаться модульные панели-светильники. Например, Light Panels от компании Nanoleaf – ​это набор из нескольких светящихся равносторонних треугольников, которые можно крепить в любом порядке по отношению друг к другу. С помощью приложения управляем всей конструкцией – в​ ыбираем таймеры, цвет и шаблоны его изменения. Опять же, есть интеграция с Google Assist и Alexa, чтобы отдавать треугольникам голосовые команды. futuretrends.ch

ЕСЛИ СТЕНА УЖЕ ЗАНЯТА, МОЖНО НАПРАВИТЬ СИЛУ КРЕАТИВА НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ TEMON Smart Thermometer seahorsesailingschool.com

Световые панели от компании Nanoleaf goodlifevancouver.com

098

www.21mm.ru

Если стена уже занята, можно направить силу креатива на горизонтальные поверхности: столы, комоды, тумбочки. Например, серия Philips Hue со светильником Play за 12 тыс. рублей может добавить мягкий дополнительный свет любого оттенка. А если приобрести специальный переходник HDMI, который анализирует цветовую гамму сигнала, можно получить автоматизированную подсветку в тон того, что по этому HDMI передается, будь то фильм, видео или компьютерная игра. Смотрите новогоднее кино? Комната будет окутана красным, зеленым и желтыми цветами.

www.youtube.com/user/21mmvideo

high-tech механизмы

С НОВЫМ ГОДОМ!

ГОЛОГРАММА б ю д ж е т н а я Еще один способ добавить капельку технологий в праздник – ​продукция компании AtmosFX. Она продает видеоролики в качестве цифровых декораций, адаптированные для реальной ситуации. Например, зацикленное на повтор видео горящего камина, которое может проецироваться на стену. Но если приложить чуть больше усилий, можно создать что-то поинтереснее. Понадобятся проектор и подходящая поверхность. Компания продает специальные полупрозрачные экраны, на которые передаются изображения. Можно «создать»

хоть Санта Клауса в полный рост! Конечно, до голограмм с концертов этому девайсу далеко, но и стоит он не как полет на Марс. Можно пойти дальше и приобрести ростовую фигуру с контурами человека, покрыть ее белым полотном, и ролик, спроецированный на этот манекен, будет выглядеть объемным.

pngtree.com, amazon-presse.de

СИЛА г о л о с а Теперь инопланетянам и людям, готовящимся к празднику, надо собрать это все в одну торжественную солянку. Если получится приобрести устройства с интеграцией с цифровыми ассистентами, например Alexa, то можно организовать маленькое чудо. Для этого нам понадобятся гирлянда, светильники, современный музыкальный проигрыватель или умная колонка, проектор, поверхность для проекции и качественный видеоряд. Все это, по нашему плану, уже подключено к ассистенту. И вот по команде «Алекса, уже Новый год» включаются гирлянда и световые панели на стене, из колонок начинает играть Let it snow, а в углу появляется голограмма Деда Мороза в полный рост! Пожалуй, это максимальный уровень цифровизации одного из самых старых праздников на планете.

Снеговик от AtmosFX atmosfx.com

БУДУЩЕЕ д е к о р а ц и й Если вы задаетесь вопросом, где же кибернетические Деды Морозы и Санта Клаусы, то ответ может вас разочаровать – ​таких пока нет. И скорее всего не будет, пока качество роботов-дедов, да и вообще человекоподобных роботов, не перешагнет через зловещую долину. Это эффект, основанный на гипотезе Масахиро Мори: робот, похожий на человека и действующий, как человек, но имеющий явные от него отличия, вызывает у людей отвращение и страх. А с самым добрым волшебником планеты Земля так поступать нельзя. Поэтому пока придется ограничиться переодетыми коллегами с работы. Используем ли мы последние достижения техники, чтобы принарядить дом к празднику, или достаем стеклянные игрушки с полувековой историей, главное в этих украшениях – ​совсем не их стоимость и сложность. Куда важнее, кто разделит с нами это занятие и с кем мы будем встречать Новый год. Да пребудет с вами Сила. ∎

12/2021

099

Обзор

Журнал

Мегаполис

Партнеры

Преодолевай расстояния с Мегаполисом «ММ» на 21mm.ru «ММ» ВКонтакте: vk.com/mmmagazine «ММ» на Facebook: www.facebook.com/MachinesAndMechanisms YouTube «ММ»: www.youtube.com/user/21mmvideo Instagram «ММ»: www.instagram.com/mm.journal Telegram «ММ»: www.t.me/mm_journ

о нас

дневник

Зачем летать далеко?

100

www.21mm.ru

архив

контакты

подписка

Фото: Александр Бибанин

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

Александр Бибанин

ОБЩЕСТВО

21:02 19 октября 2021

Восхищайся тем, что рядом

Уральский Марс

Всего в 115 км от Екатеринбурга заканчивается Земля и начинается Марс – Уральский Марс. Так называют одно необычное место, которое своими пейзажами действительно очень сильно напоминает Красную планету. В ландшафтах преобладают оттенки красного, кирпичного, светло-коричневого, серого и желтого цветов. Официальное название (правда, весьма скучное) у этой местности тоже есть: Полдневский участок Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин. Это самое крупное месторождение на Среднем Урале, площадью 75 кв. км. Обилие глин и придает Уральскому Марсу инопланетный вид: застывая, глина трескается, вода прокладывает по холмам причудливые борозды и собирается в озера... Продолжение на сайте www.21mm.ru

Комментарии Елена Кудрявцева 10:31 / 20 ОКТЯБРЯ 2021

ПОДДЕРЖАТЬ ОТВЕТИТЬ

Вот это, действительно, Марс) Наверняка здесь снимают если не фильмы, то клипы уж точно. Красота...

Александр Бибанин ПОДДЕРЖАТЬ ОТВЕТИТЬ

10:54 / 20 ОКТЯБРЯ 2021

И то верно, если убрать всю растительность, то можно снять фильм о жизни на Марсе.

Полина Агеева 16:52 / 28 ОКТЯБРЯ 2021

ПОДДЕРЖАТЬ ОТВЕТИТЬ

Урал вообще очень загадочен и красив! Заинтересовалась местными видами и историей после того, как открыла для себя прозу Алексея Иванова.

12/2021

101

Александр Новиков

ОБЩЕСТВО

15:11 06 ноября 2021

Великий нравственный путь! Есть такое выражение: «Просто не всегда обозначает легко!» Но бывает и наоборот: то, что нам кажется очень сложным, может быть совсем просто!

Для чего я все это решил написать? Мне просто стало интересно, неужели все действительно так сложно и запутано в нашей жизни. Неужели некоторые вопросы нашей жизни, понятия, которые мы повторяем достаточно часто, настолько сложны в осознании, что разобраться в них могут только какие-то конкретные узкие специалисты? Недавно через один наш популярный месенджер ко мне пришла статья ­ о Великом нравственном пути! Статья достаточно большая. Я начал ее читать и уперся в полное непонимание написанного текста. Слова наши, русские. Понятия старые, известные. А смысл кудато ушел. Спрятался. Индекс нравственности, этическое оценивание, технология нравственности, измерение нравственности, глобальный этический принцип, экоэтика и так далее. Что это? О чем?.. Продолжение на сайте www.21mm.ru

Иллюстрация: Christopher Zacharow illustrationsource.com

Задавайся сложными вопросами

102

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

Находи общий язык Фото: Webbear, photar.ru

Антон Тальский

НАУКА

14:23 28 октября 2021

Ученые разрабатывают систему декодирования «языка» кашалотов Междисциплинарная команда исследователей запустила проект по созданию системы для диалога между людьми и кашалотами. Проект под названием CETI (Cetacean Translation Initiative) будет задействовать искусственный интеллект для расшифровки сигналов кашалотов, в частности «щелчков», которые они используют для коммуникации друг с другом. Технология будет основываться на обработке естественного языка. Для реализации проекта, однако, команде требуется большое количество данных: около четырех миллиардов записей сигналов кашалотов. Пока что ученые планируют опираться уже на существующую базу данных проекта Dominica Sperm Whale, в которой хранятся записи почти ста тысяч сигналов... Продолжение на сайте www.21mm.ru

12/2021

103

digitaltrends.com

Не забивай себе голову

Илья Склюев

ТЕХНОЛОГИИ

19:03 30 октября 2021

«Пятимерный» компакт-диск сохранит данные на десятки миллиардов лет Скорость записи на накопитель достигает 225 килобайт в секунду при емкости 500 терабайт.

Исследователи из Саутгемптонского университета в Великобритании создали «пятимерный» компакт-диск из кварцевого стекла емкостью 500 терабайт. Скорость записи на накопитель достигает 225 килобайт в секунду, а данные на нем могут храниться десятки миллиардов лет из-за использованной технологии. При сохранении информации на диск в нем создают объемные микрокристаллы с помощью «взрывных» микроимпульсов лазера. Каждый из таких кристаллов имеет «пять измерений», в которые можно закодировать данные: длину, ширину и высоту, а также силу и поляризацию импульса, возвращаемого при считывании света... Продолжение на сайте www.21mm.ru

104

www.21mm.ru

www.youtube.com/user/21mmvideo

С НОВЫМ ГОДОМ!

Волнуйся и волнуй periodistadigital.com

Илья Склюев

НАУКА

23:55 31 октября 2021

Пылевые бури и «дьяволы» способны генерировать микроволновое излучение на Марсе Расчеты показали, что в атмосфере Красной планеты бури и «дьяволы» способны вырабатывать мощные электрические поля, порождать молнии и провоцировать атмосферные колебания.

Российские ученые предположили, что пылевые бури и «дьяволы» в атмосфере Марса могли создать микроволновое излучение, которое в 2009 году зафиксировала система дальней космической связи NASA. Специалисты связали сигналы с ударами тока, возникающими из-за марсианского резонанса Шумана. Исследование опубликовал научный журнал Icarus. Резонансом Шумана на Земле называют появление стоячих электромагнитных волн сверхнизких частот из-за разрядов молний. Ученые смоделировали, как частицы пыли взаимодействуют в бурях и «пылевых дьяволах», вихрях диаметром в несколько десятков метров.... Продолжение на сайте www.21mm.ru ∎

12/2021

105

N1 0

АТАНАСИЯ

Иллюстрация: Rafik El Hariri dribbble.com

ММ-БЛИЦ

НАШИ ИТОГИ

ЛИТЕРАТУРНОГО

КОНКУРСА

ОТ РЕДАКЦИИ. К а ж д ы й г о д д р у з ь я и з м е ж д у н а р о д н о г о л и т е р а т у р н о г о к л у б а «Astra Nova» приглашают нас в жюри литературного тренинга. Мы выбрали свой топ-3, независимо от решения жюри конкурса.

автор

механизм фантастики

ФЕДОР ФЕДОРОВ

В тесной кухне за столом сидел мужчина в идеально отглаженном сером костюме и рассматривал Олега.

Олег облизнул пересохшие губы и потянулся к графину с водой. Не каждый день приходится общаться с глазу на глаз с главой корпорации «Атанасия», да еще у себя дома.

– Мы пошли вам навстречу, – ​сказал глава корпорации Афанасий Шварц, – и​ готовы выслушать вашу претензию лично. Олег глотнул прямо из горлышка графина. Умом он понимал, что сейчас перед ним нет настоящего главы. Всего лишь голограмма, спроецированная модулем связи. Более того, это даже не было голографическим изображением самого главы «Атанасии». Глава не будет тратить время на каждого смертного. Для этой работы у него существует искусственный интеллект, точно копирующий интеллект самого Шварца. Олег отставил графин и, прежде чем ответить, подумал, что в этот самый момент ИИ Шварца, возможно, беседует с сотней таких же Олегов.

ЗАЧЕМ ВАМ

– Я получил сообщение из корпорации… – ​Над столом зависла надпись: «Заявка О. И. Кох – ​одобрена. Заявка О. И. Кох – ​отклонена». – ​Мы с женой на свадьбе поклялись вечно быть вместе. И вот теперь я вижу, что одному из нас заявку отклонили. При этих словах Олег ощутил горечь во рту. Сколько раз он говорил Ольге, что она не получит одобрение на бессмертие. Даже сейчас, подумал Олег, пока он беседует со Шварцем, Ольга сидит в соседней комнате, пересчитывая петли на спицах. Шварц понимающе кивнул: – Только вместе. Ну что ж. Мы можем дать вам еще один год. Чип корпорации продолжает работать… При этих словах Олег непроизвольно дотронулся до правого виска, где, по его представлениям, находился чип. День за днем чип записывал деятельность человека и отсылал данные на сервер «Атанасии».

– …и ровно через год мы снова рассмотрим вашу заявку.

– Говорил же я супруге: если ты не великий ученый и не миллиардер, то надо найти общественно-полезную работу. Как у меня. А не убивать время на вязание.

БЕССМЕРТИЕ,

ЕСЛИ ВЫ НЕ ЗНАЕТЕ, ЧЕМ ЗАНЯТЬ

СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ?

Олег и сам не понимал, зачем он все это говорит компьютерной программе, хотя невольно расправил плечи и вздернул подбородок. Имитация главы корпорации приподняла бровь.

– Простите, Олег Игоревич, вы читали сообщение?

– Разумеется.

– Все? Вам нужно было кликнуть на фамилию. Над столом вновь появился текст. Ничего не понимая, Олег поднял руку и ткнул первую строчку. Строчка раскрылась, появились детали. Ольга Ивановна Кох, такого-то года рождения, заявка одобрена. Пальцы Олега дрожали, когда он раскрывал вторую строку…

– Я не понимаю… Здесь какая-то ошибка. Я работаю в Министерстве, весь день занят делом. У меня общественно-значимая работа.

– Вы не совсем поняли, как мы отбираем заявки. Какие дни вы ненавидите больше всего? Выходные. Вся ваша жизнь –​ это сплошная пустота, которую вы заполняете работой. Бредовой работой. Подсознательно вы так к ней и относитесь. Запросы, ответы на запросы, письма, отчеты, снова отчеты. А для вашей супруги каждый день наполнен смыслом. Зачем вам бессмертие, если вы не знаете, чем занять сегодняшний день?

12/2021

107

N2 0

СДАЕТСЯ КВАРТИРА.

НЕДОРОГО

Иллюстрация: Mila Spasova dribbble.com

автор

механизм фантастики

ВЯЧЕСЛАВ НИЛОВ

Старушка приоткрыла дверь.

На лестничной площадке в еще не рассеявшемся облаке белого дыма стояли двое парней. Один – ​высокий и худой, другой – ​коренастый, лысый.

– Наркоманы?

– Нет. Что вы, бабушка? – с​ покойно сказал худой. – Э​ то мы вам звонили по поводу квартиры. Бабуля задумчиво оглядела их с ног до головы, затем распахнула дверь.

– А почему так дешево квартирку сдаете?

– Соседи беспокойные, – ​ковыляя по коридору, на ходу ответила старушка. – И ​ питомцев моих надо будет подкармливать.

– Так это не проблема, – ​убедительно сказал худой.

– Показывайте, бабушка. Сделаем, как надо, будьте спокойны. Пока для них все шло хорошо. Вечеринка должна состояться. Они остановились на кухне. Лысый попросился в туалет. Старушка молча показала на дверь.

– Открывай холодильник, – ​сказала она, обращаясь к худому. –​ На верхней полке. Тот достал пакет с куриными головами.

– Это корм для рыбок. Будете сыпать…

– Бабушка-а-а, – ​раздался голос из туалета, – ​а почему у вас в ванной вода красная?

– Железа много, – ​крикнула старушка так, что худой чуть не подпрыгнул, и тут же спокойным голосом продолжила: –​ Сыпьте по полпакета два раза в день.

– Понял. А где аквариум?

НУ, СЛАВА БОГУ, НАРКОМАНЫ ПОПА ЛИСЬ. ЭТИ

ПРИВЫЧНЕЕ

– Они в ванной живут, – с​ казала старушка и тут же строго добавила: – Р​ уки не совать, воду не сливать. Они вошли в просторную комнату. Старый большой телевизор на тумбочке был завешен полотенцем. Пока бабуля ковыляла к шкафу, худой приподнял полотенце, помахал рукой своему отражению и широко улыбнулся. Отражение моргнуло несколько раз и ничем не ответило.

– Бабушка-а-а, – ​из кухни показался лысый. – ​У вас там только что по потолку девочка пробежала. На четвереньках. Ногами вперед. Худой вытаращил на него глаза и, косясь на бабку, крутанул пальцем у виска.

– А, это Юлька, внучка моя, – ​продолжая ковыряться в шкафу, ответила бабуля. – ​Ее надо будет вечерами гулять отпускать. Назад сама приходит, только форточку на кухне не закрывайте.

– А кукла у вас, вот эта, рядом с черепом, она всегда головой вертит? Это что, у нее перья во рту?

– Вот зараза, а я-то думаю, что-то Кешки не слышно, – ​с досадой в голосе прошипела бабуля.

– Так, а это что у нас? – ​по-хозяйски спросил худой, указывая наверх. – ​Поливать надо? В углу под потолком копошился огромный клубок черных волос.

– Нет, оно само справляется. Купите шампунь от перхоти и вот тут на полочке оставите.

– Сделаем, бабушка.

– И расческу новую. Гипоаллергенную.

– Как скажете.

– А вы точно не наркоманы?

– Обижаете, бабушка. – ​Ребята добрыми грустными глазами, в которых зрачки уже закрывали радужку, смотрели на старушку.

– Ну хорошо. Пойду я тогда, а вы тут смотрите. Худой протянул ей купюру.

– Как и договаривались.

– А, точно, милок, чуть не забыла. Она вышла за дверь, прислонилась к стенке и облегченно вздохнула. «Ну, слава Богу, наркоманы попались. Эти привычнее. Да и не жалко. А мне и передохнуть можно».

12/2021

109

N 3 O MORES! 0

Иллюстрация: chubasan dribbble.com

O TEMPORA!

автор

механизм фантастики

ДАРЬЯ СТРАННИК

– Ну и какого Цербера ты меня вызывал, если платить нечем? –

раздраженно спросил демон.

– Ну я… Так я… – ​тянул бледный парень, одетый во все черное. «Гот-недоучка», – ​определил демон, а вслух сказал: – «Я не знал», «Я не нарочно». Слышал уже.

– Так я ради прикола, кто же знал, что получится, – ​объяснил парень.

– Не моя проблема. Давай жертву, – ​потребовал демон и засунул лапы в карманы джинсов.

– Жертву? А у меня нет…

– Тогда пойдешь со мной.

– С тобой? – и​ кнул гот. – К​ уда?

Демон выразительно поднял косматые брови.

– Ой, – ​совсем по-детски залепетал незадачливый вызыватель, – ​я не хочу.

– Детский сад, – с​ досадой плюнул демон. Огненный комочек плевка приземлился на ковер, где быстро потух, оставив подпалину.

– Эй! Знаешь, как мне от мамы попадет?! – в​ озмутился гот.

– Строгая мама, да? – ​оживился демон. – ​Не хочешь ее в жертву принести?

– Не-а… За квартиру она платит, готовит прилично… «Ну и отморозок!» – ​удивился демон, но вслух спросил только: – А может, у тебя собака-кошка какая есть?

– У нас – ​рыбки, – ​к ивнул гот в направлении аквариума, где лениво плавали несколько гуппи.

ОЧЕНЬ ХОТЕЛОСЬ ВОВРЕМЯ ДОМОЙ, ЧТОБЫ НЕ ПРОПУСТИТЬ ОЧЕРЕДНОЙ СЕЗОН

БИТВ ГРЕШНЫХ ДУШ

Демон заскучал.

– Слушай, я домой хочу. Это работает так: ты приносишь жертву и говоришь желание, я принимаю, исполняю и линяю отсюда.

– Так я просто посмотреть хотел… – ​сказал парень.

– Посмотреть? – ​Демон нарочито повернулся вокруг своей оси. – ​Увидел? Гони жертву! – ​Он определенно терял терпение. Очень хотелось вовремя домой, чтобы не пропустить очередной сезон битв грешных душ за место в котле с прохладной водой.

– Гони кровь девственницы, сердце священника или, на худой случай, внутренности какой-нибудь твари… Не рыбок, – ​поспешно добавил демон, бросив презрительный взгляд в сторону аквариума. Гот беспомощно осмотрелся, надеясь обнаружить в небольшой комнате чудом затерявшихся девственницу, священника или какую-нибудь другую овцу, но ничего такого в их с мамой квартире не водилось.

– Ну хоть что-то! Что-то для тебя ценное, – ​подстегнул демон. Очень не хотелось тащить с собой придурка-гота.

Глаза последнего блеснули, парень бросился к комоду и, немного порывшись, вытащил небольшой предмет, который протянул демону.

– Это что? – ​подозрительно протянул тот.

– Линзы, – ​со вздохом сожаления сказал горе-вызыватель. – К​ расные, с вертикальными зрачками. Полгода на них копил… Демон почувствовал – п​ ридурок не врет, оторвано от сердца. И отбыл, крикнув напоследок: – Черт с тобой! Дома демон положил линзы на полку, где уже лежали смартфон, пузырек духов, диск с какой-то компьютерной игрушкой, разные побрякушки и швейцарский нож. В углу под полкой громоздился новехонький мотоцикл.

– Свалка. Мельчают людишки. Ни съесть, ни выпить, ни Церберу скормить. Эх… Демон махнул лапой и включил преисподневизор, где давно уже не те демоны пытали уже давно не тех грешников уже давно не теми карами. ∎

12/2021

111

я могу ошибаться «Каждый имеет право на безнаказанный эксперимент».

Наталья Нифантова (автор «ММ»)

Том № 12 (195) ДЕКАБРЬ 2021

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНОЕ ОБОЗРЕНИЕ

«Машины и Механизмы»

УЧРЕДИТЕЛЬ: ООО «ПетроСити» I ИЗДАТЕЛЬ: Фонд научных исследований «XXI век»

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР: Андреева Камилла А. (glavred@21mm.ru) ВЫПУСКАЮЩИЙ РЕДАКТОР: Полина Зукол (editor5@21mm.ru) I РЕДАКТОР: Яна Титоренко (editor1@21mm.ru) КОРРЕКТОР: Нина Натарова ВЕДУЩИЙ ДИЗАЙНЕР: Ева Корчагина (design2@21mm.ru) I ДИЗАЙНЕР: Инга Андреева (design3@21mm.ru) ДИЗАЙН ОБЛОЖКИ: Ева Корчагина РЕДАКТОР САЙТА: Елена Кудрявцева (web.editor1@21mm.ru) ФОТОГРАФ: Николай Андреев (video@21mm.ru) МЕНЕДЖЕР ПО ПОДПИСКЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЮ: Борис Акулин (sales@21mm.ru) АДРЕС РЕДАКЦИИ И ИЗДАТЕЛЯ: 197110, Санкт-Петербург, Б. Разночинная ул., 28, тел. +7 (812) 415-41-61 ИЛЛЮСТРАЦИИ: обложка – azerbaijan_stockers, freepik.com

ПОДПИСКА на журнал с любого месяца

СЕТЕВОЕ ИЗДАНИЕ «МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ» Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-75334 от 25 марта 2019 года, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Учредитель: Новиков А. И. Главный редактор: Андреева К. А.

197110, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Разночинная, д. 28. Телефон редакции: +7(812) 415-41-61 Использование материалов сетевого издания «Машины и Механизмы» допускается только с согласия редакции. Редакция не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов. Редакция не несет ответственности за содержание комментариев к материалам сайта. Комментарии к материалам сайта – это личное мнение посетителей сайта. Том № 12 (195) 2021 г. Дата выхода: 1.12.2021

Проектирование Монтаж Сервис

+7 812 415-41-47 one@promenergo.tech I www.promenergo.tech

www.nsk.one