Если бы ученый-химик, живущий на рубеже XIX–XX веков, каким-то чудом перенесся в наши дни, его сильно порадовали бы этикетки продуктов в супермаркете. Каких только химических соединений нет в их составе!
Идея изготовления пищи промышленным способом, рожденная индустриальной революцией, еще не до конца воплотилась в жизнь, но цель уже близка, подумал бы он.
Французский ученый Бертло считал, что от еды, произведенной химическим способом, человечество станет гуманнее
Фото: Роман Яровицын, Коммерсантъ
Французский ученый Бертло считал, что от еды, произведенной химическим способом, человечество станет гуманнее
Фото: Роман Яровицын, Коммерсантъ
«Как химик, я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли, помимо обычной культуры, т. е. на особых фабриках и заводах»
Дмитрий Менделеев
Из неживого в живое
До начала XIX века в химии господствовала теория витализма, согласно которой органические вещества способны производить только животные и растения, обладающие особенной «жизненной силой». Следовательно, превращение неживого (неорганических соединений) в живое (органические соединения) невозможно. Это убеждение опроверг немецкий химик Фридрих Велер, описавший в 1828 году синтез мочевины (органическое соединение) из цианата аммония (неорганического вещества).
Следующие достижения органического синтеза были связаны с созданием искусственных красителей. В 1842 году профессор Казанского университета Николай Зинин получил из нитробензола органическое вещество, которое он назвал бензидамом (год спустя была доказана тождественность этого вещества анилину). В 1856 году 18-летний студент лондонского Королевского химического колледжа Уильям Перкин синтезировал мовеин — первый синтетический краситель — и на следующий год организовал его промышленное производство.
В 1868 году немецкие физики Карл Грабе и Карл Либерман, работавшие на химическую компанию BASF, открыли способ изготовления красителя ализарина из антрацена, получаемого из каменноугольной смолы. Ализарин был известен человечеству уже несколько тысячелетий (например, им была окрашена одежда, найденная в гробнице фараона Тутанхамона). Его извлекали из корней марены красильной. В середине XIX века в европейских странах площади посевов этого растения измерялись тысячами гектаров, к концу века в связи с ростом популярности искусственных красителей марену практически перестали возделывать.
В 1870 году немецкий химик Адольф фон Байер синтезировал краситель индиго, который ранее получали из растений рода индигоноски.
Логично было предположить, что если из неорганических веществ можно синтезировать органические красители, то возможен и подобный синтез пищевых продуктов. В 1877–1878 годах уроженец Тамбова Константин Фальберг, работавший под руководством профессора Айры Ремсена в американском университете Джона Хопкинса, обнаружил, что синтезированное им новое вещество орто-сульфобензимид имеет очень сладкий вкус. В 1884 году Фальберг получил патент на это вещество, получившее торговое название сахарин.
И все-таки накормить человечество
Новый всплеск интереса к синтезу продуктов питания произошел после окончания Первой мировой войны. «Уголь это еда»,— утверждал в 1920 году в интервью газете San Francisco Examiner Питер Купер Хьюитт, «нью-йоркский специалист по электричеству и изобретатель». И разъяснял свою мысль: «Уголь есть нельзя, но углерод, содержащийся в угле, является важным составным элементом пищи. В настоящее время ввиду военных условий возникла нехватка продуктов. Чтобы облегчить ситуацию с продовольствием, важно как можно скорее вывести на рынок синтетические продукты.
Эксперименты с ультрафиолетовыми лучами показали, что можно разлагать химические вещества и создавать ранее неизвестные органические соединения. Отталкиваясь от этого принципа, следовательно, есть резон надеяться, что скоро будут усовершенствованы методы, с помощью которых человечество сможет получать пищу из воздуха, тем самым поборов голод и болезни и увеличив продолжительность жизни».
Журналист Джон Рэймонд в статье «Взгляд в будущее», опубликованной в 1922 году, писал: «Знаменитые ученые заявляют, что большой прогресс в будущем будет достигнут благодаря химическим лабораториям.
Благодаря химическому синтезу было произведено практически все необходимое для войны и тысячи предметов, бесценных в мирной жизни, в основном из каменноугольной смолы. Но в настоящее время от исследователей ожидают… создания синтетических продуктов и веществ, столь смертоносных, что из-за них война может стать невозможной».
В том же году декан Корнелльского университета, президент Американского общества инженеров-механиков Декстер С. Кимбелл, выступая на симпозиуме представителей текстильной промышленности, заявил, что с учетом недавних достижений в авиации и беспроводной связи нельзя исключать возможность появления «синтетических пончиков». Если химики создали искусственную резину и краситель индиго, так почему нельзя сделать синтетическую пищу?
Джон Бердон Сандерсон Холдейн, английский биолог, философ и популяризатор науки, в 1923 году прочел в Обществе еретиков (интеллектуальном клубе в Кембриджском университете) лекцию «Дедал, или Наука и будущее». В том же году текст лекции был опубликован отдельной брошюрой.
Холдейн рисовал такой мира будущего, в котором сила моторов безгранична. Человечество использует энергию солнца и воды, умеет консервировать энергию в виде жидкого кислорода и водорода. Электрическое освещение стоит так дешево, что ночи больше нет. Два человека, находящиеся в любых концах земного шара, могут связаться друг с другом за 1/1500 секунды. Достижения в области химии внесли свой вклад в этот дивный новый мир (идеи Холдейна оказали сильное влияние на роман Олдоса Хаксли «О дивный новый мир»). Холдейн утверждал, что благодаря химии появятся новые материалы, а старые станут дешевле. Сахар и крахмал станут дешевыми, как опилки. Можно будет есть их, а можно — другую синтетическую пищу. Самым популярным напитком могут стать жидкости, в которых содержится ортофосфат натрия, который примерно столь же опасен, как кофе, но гораздо лучший стимулятор. (Ортофосфат натрия лучше известен под другим именем — Е339. Эту пищевую добавку можно найти в составе хлебобулочных и кондитерских изделий, безалкогольных напитков, молочных продуктов, супов, соусов, чаев, продуктов быстрого приготовления.)
Президент Американского института хлебопечения доктор Х. И. Бернард, выступая в 1926 году в Институте политики в Уильямстауне, штат Массачусетс, утверждал, что синтетическая еда, полученная из солнечного света и содержащегося в воздухе водорода с помощью химии, поможет решить общемировую проблему с продовольствием, вызванную ростом населения планеты. Он говорил, что существует много еще неиспользуемых резервов для обеспечения населения планеты продуктами, и приводил в пример уже разработанный процесс создания продуктов питания с помощью выращивания дрожжей. По подсчетам доктора Бернарда, завод по производству дрожжей размером с городской квартал, на котором работает 20–30 человек, способен произвести в виде дрожжей за 24 часа столько же еды, сколько 1 тыс. работников получат с площади 28 тыс. га за целый год.
В апреле 1894 года французский физико-химик Пьер Эжен Марселен Бертло впервые огласил теорию грядущего замещения продукции сельского хозяйства синтетической едой, произведенной из неорганических соединений. В сентябре того же года Бертло опубликовал статью на эту тему в журнале McClure`s Magazine. Приводя в пример историю с ализарином и индиго, промышленное производство которых свело на нет культивирование растений, из которых получали эти красители, Бертло предрекал, что подобное произойдет и с другим сельскохозяйственными культурами: «Поля, облик которых сейчас обезображен сельским хозяйством, будут облагорожены, восстановят свой естественный покров, а вся земля станет огромным парком отдыха, а химик — великим хранителем человеческой расы».
Бертло утверждал, что настанет день, когда каждый человек будет иметь в своем распоряжении необходимые составляющие завтрака, обеда или ужина — белки, жиры, углеводы, специи. Все это будет производиться в неограниченных количествах, продукты будут стоить дешево, в них не будет болезнетворных микробов. Химия произведет всемирную революцию, масштабы которой невозможно представить. Человечество станет добрее и гуманнее, так как прекратит уничтожать живых существ. Человеческая раса будет наслаждаться изобилием, наступит золотой век.
Таблетки любого цвета, вкуса и формы
Тема синтеза продуктов на рубеже XIX–XX столетий активно обсуждалась учеными, промышленниками, фермерами.
Синтез продуктов питания предлагался в качестве способа решения одной из главных проблем человечества — население росло быстрее, чем производство еды.
В марте 1895 года президент Американского химического общества, главный химик министерства сельского хозяйства США Харви Уили выступал с публичными лекциями «Синтетическая пища будущего». Он предсказывал: «Бифштекс будущего может не быть идентичным тому, что сегодня, но это будет таблетка любого цвета и формы, каких пожелаете, и полностью удовлетворит эпикурейские вкусы 2000 года». Уили утверждал, что за следующее столетие с плантациями чая, кофе и какао произойдет то же, что и с посевами морены красильной и индигоносок,— они исчезнут, став убыточными.
В конце индустриального XIX столетия в идею вытеснения сельского хозяйства индустрией верили многие. Спорили больше о том, когда произойдет полное замещение, когда химик из помощника фермера превратится во всеобщего кормильца.
Но были и скептики. Уже тогда в Соединенных Штатах зазвучали голоса людей, призывавшие государство предоставить потребителю право знать, что он ест. А для этого — создать регуляторный орган, контролирующий качество и состав продуктов питания. В 1882 году в журнале Scientific American был опубликован проект законов о контроле за качеством медикаментов и продуктов питания. В 1897 году президент Стэнфордского университета Дэвид Старр Джордан заявлял о необходимости принятия закона о том, чтобы на каждом продукте была этикетка с названием производителя и составом продукта. Особенно это важно в связи с грядущим появлением синтетической пищи, утверждал он. Первый подобный закон был принят в 1906 году. Контроль за его исполнением был поручен структуре под названием Бюро химии, в 1931 году переименованной в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).
Ферма вечна
Дмитрий Иванович Менделеев
Фото: Фотоархив журнала "Огонёк"
Дмитрий Иванович Менделеев
Фото: Фотоархив журнала "Огонёк"
Химические заводы не заменят фермы. Изготовление из воздуха и воды таблеток, которыми могут питаться люди, не оправдано с экономической точки зрения. Такую мысль высказал в статье, опубликованной в 1925 году в журнале Popular Science, американский химик Эллвуд Хендрик. Даже если удастся создать вкусную и питательную синтетическую пищу (а это скоро может стать возможным), расходы на ее изготовление будут несравнимо больше, чем на продукты естественного происхождения, утверждал он. На изготовление синтетических продуктов необходимо будет расходовать большое количество воды и света, тогда как растения в природе получают это все бесплатно. Но Хендрик признавал, что химия помогает сельскохозяйственному производству — создавая средства борьбы с вредителями, изучая химический состав продуктов с целью разработки здоровых диет.
Сэмюэл Ри, инженер, бывший президент Pennsylvania Railroad, выступая в 1928 году на праздновании 15-летия Клуба инженеров Филадельфии, поделился своим представлением о будущем, 1977 годе. Он полагал, что синтетической пищи не будет ни в 1977-м, ни в каком-либо другом году, так как наука разработает такие методы повышения производительности сельского хозяйства, что мир будет вполне обеспечен продуктами натурального происхождения.
Синтетическая пища появилась даже раньше, чем в 1977 году. В 1954 году в СССР был основан ИНЭОС — Институт элементоорганических соединений Академии наук СССР. Сейчас институт носит имя основателя и первого директора Александра Несмеянова, с 1951 по 1961 год — президента АН СССР.
Из книги Несмеянова и Беликова «Пища будущего»
Есть надежные, испытанные пути получения пищи — от растений и от животных.
К этим двум химия добавляет еще четыре:
- Получение растительной пищи из несъедобных растений (сахар из дров).
- Животная пища без животного звена (бифштексы из пшеницы и сои).
- Пища без животных и без растений — из дрожжевых клеток.
- Синтетическая пища без клеток, без растений и без животных — с помощью энергии из молекул.
Академик Несмеянов был с детских лет убежденным вегетарианцем. Доктор химических наук Эмилия Перевалова, проработавшая под его руководством 35 лет, пишет, что Александр Несмеянов впервые сформулировал проблему получения пищи нетрадиционными методами в 1961 году. На IX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, который проходил в 1965 году в Киеве, Несмеянов выступил с докладом «Проблема синтеза пищи» (текст доклада был опубликован издательством «Наука»). В первом номере «Вестника Академии наук СССР» за 1969 год была опубликована статья «Искусственная и синтетическая пища», подготовленная сотрудниками ИНЭОС. В 1979 год вышла в свет научно-популярная книга для школьников «Пища будущего», авторами которой были Александр Несмеянов и его сотрудник, председатель Научного совета АН СССР «Научные основы получения искусственной пищи», заведующий лабораторией синтеза пищевых веществ ИНЭОС Василий Беликов. В этой книжке можно прочесть, что над синтезом пищи в ИНЭОС работало более 100 человек.
Самой известной разработкой, созданной в ИНЭОС, была белковая зернистая икра. Но через шесть десятилетий после ее создания люди все еще предпочитают осетровую черную икру. К тому же белковую черную икру нельзя назвать полноценно синтетической. Это не синтетический, а искусственный пищевой продукт. Белковая икра, по утверждению заведующего лабораторией физики полимеров ИНЭОС профессора Григория Слонимского, изготавливалась «на основе казеина, белка из разбитых яиц и других пищевых отходов».
Практика показала, что из перечисленных выше четырех путей получения пищи с использованием достижений химии самым популярным оказался не четвертый, а второй.