Загадки современной химии. Правда и домыслы - Джордж Шварц

Великий человек начал с описания роли витамина С в формировании коллагена, структурного белка соединительной ткани. Коллаген состоит из полосок белка, связанных в единую трехмерную сеть лизиновыми остатками.[24] Эти связи образуются с помощью лизилгидроксилазы, фермента, для которого кофактором выступает витамин С. Дефицит витамина С разрушает связи между белковыми тяжами коллагена, и в результате развивается цинга. Тут же Полинг заявил, что это поражение коллагена является также и причиной заболеваний сердца. Он пояснил, что коллагеновые тяжи в артериях расщепляются и разрушаются при дефиците витамина С, а высвобождающиеся в результате остатки лизина связываются с липопротеинами, которые с током крови разносят по организму холестерин. Как следствие, в артериях возникают бляшки, при разрыве которых образуются тромбы, приводящие, в частности, к инфаркту миокарда.

Потом наступил кульминационный момент. Доктор Полинг показал график, демонстрирующий снижение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, начавшееся после 1970 года. После этого он наложил на этот график другой, показывающий рост потребления витамина С, вероятно, связанный с публикацией книги о нем. Удивительно, но Полинг считал это достаточным доказательством роли витамина С в снижении заболеваемости и смертности от поражений сердца. На самом деле, снижение сердечно-сосудистой заболеваемости началось на десять лет раньше, но этот вопрос надо ставить шире. Несмотря на то, что я в то время не был так озабочен разницей между совпадениями и настоящими причинно-следственными связями, я все же не сдержал удивления. Один только факт, что уменьшение заболеваемости сердечно-сосудистыми болезнями совпало с увеличением потребления витамина С, ничего не говорил о причинной связи между этими событиями.

Любопытно, что незадолго до лекции я как раз разговаривал со студентами о питательной ценности замороженной еды и о большой озабоченности медиков, вызванной увеличением продаж так называемых «телевизионных обедов», содержащих избыточное количество соли, чтобы компенсировать потерю вкусовых качеств из-за замораживания. Слушая Полинга, я вдруг подумал, что при желании тоже мог бы связать продажу «телевизионных обедов» со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний. Пока я думал об этом, Полинг перешел к своему предложению лечить сердечные заболевания большими дозами витамина С и лизина. Так, в тот день, в 1980 году мой научный кумир потерял часть своего ореола.

В 1992 году я еще раз слушал Полинга. После того, как Полинг признался в том, что страдает раком предстательной железы, какая-то смелая душа робко спросила, почему же 18 граммов витамина С в сутки не уберегли его от рака. Не задумавшись ни на секунду, девяностодвухлетний Полинг отпарировал, что, если бы не принимал витамин, то рак давно свел бы его в могилу. Кто будет спорить?

Я очень хорошо наловчился превращать воду в вино. Стоит налить бесцветный раствор сульфата железа в бокал, на дне которого лежит немного тиоцианата калия, как жидкость в бокале тотчас окрашивается в рубиновый цвет, превращаясь в «вино». Это интересная демонстрация образования кроваво-красного комплекса между ионами железа и тиоцианата. Но эта химия не идет ни в какое сравнение с интереснейшими химическими процессами образования настоящего вина.

Я не энофил. Честно говоря, я не получаю большого удовольствия от пригубливания вина, но я искренне нахожу пьянящей науку виноделия. Насколько же сложна эта наука! Мы пытаемся постичь детали брожения, второго старейшего процесса, обузданного людьми (первым был огонь) в течение тысяч лет. Но он упрямо отказывается делиться с нами всеми своими тайнами. Вот что нам известно о брожении. Виноградины – это маленькие химические фабрики, которые используют двуокись углерода воздуха и питательные вещества почвы для производства целого множества сахаров, кислот и многочисленных «полифенолов». Кроме того, виноградины – это очень гостеприимная среда для плесеней и бактерий, обитающих в воздухе и в земле. Для того, чтобы сделать вино, надо просто раздавить виноград, позволить находящейся в нем плесени превратить сахара в спирт, а затем дать жидкости отстояться некоторое время, в течение которого бактерии выделяют ферменты, катализирующие водоворот реакций, превращающих составные части винограда в тысячи соединений, которые, в конечном счете, определяют аромат и вкус вина. Хранят вино в дубовых бочках, и сложность букета усиливается веществами, экстрагируемыми из древесины.

Так как состав винограда зависит от разнообразия семян, качества почвы, интенсивности солнечного освещения, количества осадков, средней температуры воздуха, длительности вызревания и даже от географической широты, на которой растет виноград, разнообразие вина даже теоретически можно считать бесконечным. Имеют значение самые мелкие различия. Например, если виноград растет в тени, а не на открытом солнце, то в нем может увеличиться содержание 3-изобутил-2-метоксипиразина, вещества, придающего вину неприятный вкус, напоминающий вкус стручкового перца. Эту проблему можно решить, подстригая листья, чтобы они не загораживали гроздья винограда от солнца.

Любая попытка понять сложности производства вина для того, чтобы улучшить его качество, должна с самого начала основываться на понимании того, какие вещества отвечают за вкус и аромат вина. Для этого надо иметь хорошую химическую лабораторию и чувствительный вкус. Для начала вино пропускают через хроматографическую колонку, заряженную различными сорбентами, которые, находясь на разных уровнях колонки, по-разному связывают фракции вина, которые затем поступают в коллектор в разное время. Фракции подвергают качественному и количественному анализу с помощью масс-спектрометрии и ядерного магнитного резонанса. Эти методы позволяют выявить молекулярное строение выделенных фракций.

Группа ученых технологического университета в Мюнхене под руководством специалиста по химии пищевых продуктов Томаса Хофмана подвергла такому анализу одно итальянское вино, а затем опытные дегустаторы оценили вкус различных фракций. Выяснилось, что вкус вина определяют около сорока пяти соединений, а аромат – тридцать летучих веществ. Исследователи пришли к выводу о том, что существуют около шестидесяти основных молекул, определяющих аромат и вкус. Если смешать эти соединения в нужных пропорциях, то можно получить вкус и аромат практически любого вина. Разница в концентрациях этих компонентов заставляет одно вино иметь вкус мерло, а другое – вкус каберне совиньона.

Калифорнийское предприятие «Ава-Вайнери» исследует возможность использования собранной информации для производства синтетического вина без винограда. Идея заключается в том, что смешивание нужных химических соединений в правильных пропорциях позволит избавиться от дорогостоящего процесса выращивания винограда и брожения сока. Как и следовало ожидать, эта новость вызвала ярость любителей вина, которые пришли в ужас от самой мысли о синтетическом вине, запах которого описывают, как запах «надувной акулы в плавательном бассейне», а послевкусие, как «привкус старого пластикового пакета».