Джордж Зейдан – Ингредиенты. Странные химические свойства того, что мы едим, пьем и наносим на кожу (страница 12)

Прежде чем мы пойдем дальше, я попрошу вас выбросить из головы все ассоциации, которые возникают у вас со словом «вода»: ручьи, реки, ледники, моча, океаны, дождь. Все они не только не помогут лучше понять написанное, но и будут активно препятствовать этому, потому что вы будете думать о воде как о жидкости. Вы наверняка уже видели эту иллюстрацию:

Ее задача показать, сколько воды в вашем теле. К сожалению, ее скрытый смысл в том, что вода наполняет вас, словно кружку. Но если вы посмотрите на ее поведение в живых существах в масштабе отдельных белков или ДНК, то поймете, что этот рисунок очень далек от истины.

Представьте себе собрание крошечных роботов, напоминающих по форме локоть, каждый из которых оснащен двумя маленькими магнитами, притягивающими или отталкивающими других роботов. Каждый из них обладает способностью отрезать одну треть от другого и прикреплять эту часть на себя или с легкостью терять треть тела ради своих собратьев. Две эти способности позволяют роботам, число которых в наперстке превышает количество звезд во Вселенной, формировать, разрушать и снова образовывать расширенные трехмерные сети, состоящие из триллионов машин, миллиарды раз в секунду.

Невероятно, да?

Когда вы перестаете думать о воде как об абсолютно пустой жидкости и начинаете воспринимать ее как (по большей части) доброжелательную, гиперактивную, но нечувствительную механическую цивилизацию, вам становится проще понять, почему она так необходима клеточным механизмам (и бактериям, намеренным испортить нашу еду) для нормальной работы.

Магнитоподобное поведение воды не является уникальным[55]. На самом деле большинство молекул ведут себя так, словно в них встроены крошечные магниты[56]. Полярные молекулы, как называют их химики, могут взаимодействовать друг с другом гораздо активнее, чем с неполярными (без выраженного магнитоподобного поведения). Если вам это не совсем понятно, не беспокойтесь. Если говорить простым языком, то вода и ДНК притягиваются друг к другу так сильно, что последняя фактически покрыта несколькими слоями молекул H₂O.

А теперь пришло время изменить ваш взгляд на мир. Представьте, что человеческое тело покрыто слоем воды: гладкой, блестящей, скользкой поверхностью. Не на молекулярном уровне. Представьте миллиарды крошечных роботов, которые свободно прикрепляются к цепи ДНК в один слой. Затем визуализируйте второй слой малюсеньких роботов, прикрепляющихся к первому. А теперь третий. Вот так вода увлажняет ДНК. Они похожи на подвижный рой пчел, облепляющий шляпу пчеловода, у которого находится пчелиная матка. Насекомые постоянно отлетают и снова садятся, но сохраняют форму головного убора.

Как человек под пчелами, структура ДНК проглядывает под одним или двумя слоями молекул воды. Это означает, что белки, которые должны считывать генетический код (например, копировать его, когда клетка делится, или устранять повреждения), могут распознавать основную последовательность без необходимости полностью присоединяться к ней. Поскольку молекулы воды способны относительно легко образовывать и разрушать соединения, белки, считывающие наследственную информацию, могут перемещаться вдоль слоя воды в форме ДНК, окружающего настоящие макромолекулы. При этом они не тратят энергию на то, чтобы останавливаться и связываться с ней самой.

Это лишь один из примеров удивительных способностей воды. Она определенно не обладает чувствительностью, но иногда кажется, что это неправда. Ни одна другая молекула (из тех, что я знаю, а мне известны многие) не может делать все, что умеет вода. В 2004 году физик Бертил Галле сказал: «Есть только один способ получения белков, один способ фотосинтеза и один способ хранения и передачи информации. Все формы жизни используют одни и те же молекулярные механизмы». Это означает, что всем известным нам организмам необходимо хотя бы немного воды, чтобы продолжать существовать. И именно поэтому ее устранение позволяет сохранить пищу на более долгое время.

Таким образом, неудивительно, что многая пища в Храме сохраненных продуктов питания, также известном как супермаркет, сухая. Практически все, что находится в отделе закусок, является высушенным. (При производстве чипсов картофель или кукуруза погружаются в сложную смесь жидких жиров, нагретых до 150 °C. При такой температуре бо́льшая часть воды в клетках овощей испаряется. Такой метод называется «жарка».) Большинство кукурузных хлопьев и различных закусок странной формы (кукурузные палочки, например) тоже нагреваются (соответственно, высушиваются) до тех пор, пока не станут хрустящими. Даже замороженные продукты суховаты, по крайней мере с точки зрения микробов. Заморозка – это двойной удар. Во-первых, она замедляет движение молекул и жизнедеятельность микробов. Во-вторых, замерзшая вода имеет очень жесткую кристаллическую структуру, которая может разрушать клетки и неспособна поддерживать рост микроорганизмов.

Все известные нам формы жизни нуждаются в воде, но разным организмам требуется разное ее количество. Если бы вы хотели удостовериться, что в вашей пище никто не живет, вам пришлось бы полностью высушить ее, выжав последнюю молекулу воды из ее холодного мертвого тела. К сожалению, единственный способ это сделать – сжечь каждую клетку, пока от еды не останется лишь пепел. К счастью, вам не нужно удалять из пищи абсолютно все молекулы воды, чтобы сделать ее неподходящей для тех форм жизни, которые могут испортить ее или сделать опасной для употребления. Для этого всего лишь необходимо убрать достаточно воды. Что значит «достаточно»? Ну, это зависит от того, кого вы собираетесь убить.

Давайте предположим, что вы боретесь с кишечной палочкой (Escherichia coli), также известной как «кто-то здесь покакал», потому что она практически всегда происходит из кишечника млекопитающих[57]. Оказывается, E. coli некомфортно жить даже в слегка суховатой среде, поэтому каждый раз, когда вы слышите о вспышке кишечной инфекции, вызванной E. coli 0157:Н7, помните, что ее виновником стала еда с высоким содержанием воды, такая как говядина, молочные продукты, свежие фрукты и овощи. Дрожжи, как правило, выносливее бактерий, а плесень приспособленнее дрожжей, но существует уровень воды, при котором уже ничто не может расти. В специях в вашем кухонном шкафчике, макаронах в коробках, какао-порошке, сухом молоке и картофельных чипсах уровень воды ниже порогового. То же самое касается множества, казалось бы, «влажных» продуктов, таких как мед.

Мед – это сильно обработанная еда, причем не руками человека. Все лето пчелы собирают нектар, содержащий от 30 до 50 % сахара, затем концентрируют его до 75–80 %, добавляют несколько собственных молекул, и вуаля: получается невероятно сладкий калорийный продукт, который является крайне неблагоприятной средой для микробов, благодаря чему его можно есть всю зиму[58]. Микробам тяжело выживать в нем отчасти из-за сухости.

Это кажется бессмысленным. Как правило, мед – это жидкая субстанция. Как может что-то вроде густой воды быть сухим? Что ж, слово «сухой» не всегда относится к содержанию жидкости в продукте. Оно также отражает количество воды, которое пища может дать микробам, желающим в ней жить. Мед содержит около 15 % воды (что ставит его в одну категорию с рисом и марципаном), 10 % других веществ и примерно 75 % сахаров, в основном это фруктоза, глюкоза и мальтоза. Давайте посмотрим на их химическую структуру.

Видите все эти ОН-группы, связанные с сахарами? У глюкозы и фруктозы их пять, а у мальтозы – восемь. Представьте, что каждая группа ведет себя как два крошечных магнита, каждый из которых способен притягивать молекулу воды. Она увлажняет сахар так же, как и ДНК, – окутывает его несколькими слоями.

Мартин Чаплин, один из многих исследователей, посвятивших всю жизнь изучению воды, обнаружил, что одна молекула глюкозы способна привлекать и удерживать 21 молекулу H₂O. Главное здесь следующее: чем сильнее все эти сахара удерживают воду, тем ниже вероятность, что микробы оттолкнут молекулы воды и начнут расти[59]. Таким образом, даже если мед – это жидкость, на 15 % состоящая из воды, этого содержания бактериям недостаточно, чтобы жить и размножаться. С джемами, желе и вареньем все происходит по тому же принципу: они используют способность сахара связываться с водой, благодаря которой микробам остается недостаточно воды.

Мед – это сильно обработанная еда, причем не руками человека.

Другие методы сохранения пищи еще более интересные.

Упакованный гуакамоле «обрабатывается под высоким давлением», в результате чего погибают микробы и инактивируются ферменты, отвечающие за потемнение блюда.

Ферментация наверняка вам знакома, но она кажется весьма противоречивым методом: как можно препятствовать росту микробов, стимулируя их рост? Да, странно. Небольшая предыстория: не все бактерии одинаковы. На планете живет миллион видов микробов. Большинство из них абсолютно безвредны, а некоторые даже чрезвычайно полезны. Прибегая к ферментации, вы приглашаете полезные микроорганизмы принять участие в оргии в вашей пище. Например, лактобациллы потребляют сахар, выделяют молочную кислоту и размножаются с невероятной скоростью (по сравнению с ними кролики кажутся монахинями). В стиле традиций Древнего Рима они едят, пьют, размножаются, блюют, а затем теряют сознание. Эта отвратительная (или чудесная) вакханалия превращает идеальный дом для бактерий, такой как молоко (он имеет благоприятный для жизни рН 6,5, и там прекрасные государственные школы), в едкое болото, которое в сто раз кислее молока и абсолютно непригодно для большинства других микробов, в том числе болезнетворных. Эта кислотная среда называется йогуртом, и, к счастью, она непригодна для выживания C. botulinum, возбудителя ботулизма. Лактобациллы – один из многих примеров. Благодаря ферментации мы получаем не только йогурт, но также сыр, сметану, пиво, вино, уксус, квашеную капусту, кимчи, хлеб и множество других продуктов.