Шрифт:
Несмотря на кажущуюся простоту действия, кодзи действительно совершает маленькое чудо: он превращает крахмал в сахар. Такамине не знал, как это происходит, – тогда никому это не было известно, – но он, вероятно, догадывался, что разгадка этой тайны поможет ему разбогатеть.
Сахар – это самое важное вещество на Земле.
Вы скажете, что этого звания больше заслуживает вода. Понимаю. Вода действительно незаменима, чтобы растворять и переносить другие молекулы из одного места в другое – как внутри нашего тела, так и в окружающей нас природе. Благодаря воде химические вещества сталкиваются друг с другом, и в результате происходит много интересного. Но присудить воде награду «Лучшая молекула» – все равно что присудить бумаге награду «Лучшая книга». Вода – это средство, своего рода фон. А сахар – это топливо. Это бензин в наших баках – молекула, в которой запасена энергия, необходимая нам – живым существам, – чтобы оставаться живыми.
(И, в отличие от настоящего бензина, сахар растворим в воде, благодаря чему он легко перемещается внутри нашего тела.)
По сути, сахар – это жизненная сила, энергия. Она хранится в связях, удерживающих атомы внутри молекулы вместе. Сахар – это углевод, то есть он состоит из атомов углерода, выстроенных в форме пяти- или шестиугольников, в вершинах которых к углероду прикреплены атомы водорода и кислорода. То, что наш мозг воспринимает сладкое как «вкусное», объясняется тем, что в ходе эволюции мы научились связывать вкус этих молекул с получением большого количества калорий без особых усилий. «Сладость» – это механизм вознаграждения мозга за поедание богатой энергией пищи.
С точки зрения пищи, благодаря сладости нектар и плоды растений выступают приманкой, привлекающей животных, которые затем распространяют их пыльцу и семена. Мед богат сахаром, потому что он является пищей для пчелиных деток, а деткам требуется много энергии.
Самые простые молекулы сахаров – это моносахариды. Молекула глюкозы представляет собой кольцо из шести атомов углерода. Молекула фруктозы состоит из пяти атомов углерода. Если соединить их вместе, то получится сахароза – привычный нам сахар для чая и кофе. Дрожжи могут питаться всеми этими сахарами, а также некоторыми более экзотичными разновидностями – например, галактозой или такими дисахаридами, как мальтоза и мелибиоза [89] … В общем, идея понятна.
89
Дисахариды – углеводы, состоящие из двух соединенных молекул простых сахаров. Мальтоза – солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зернах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых. Мелибиоза – дисахарид из остатков галактозы и глюкозы. – Прим. ред.
Кроме того, молекулы углеводов могут соединяться и комбинироваться, образовывая плоские и пространственные структуры. Все мы слышали о генетическом материале ДНК – это молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, основу которой составляет моносахарид рибоза [90] .
Расположите молекулы глюкозы в одной плоскости [91] , [92] , [93] , сложите вместе несколько таких «простыней», и вы получите молекулу самого распространенного в мире органического вещества [94] – целлюлозы, которая является сверхпрочным строительным материалом для растений. Глюкоза – это кирпич, целлюлоза – это стена. Но если глюкоза является основным источником энергии для большинства живых организмов на Земле, то целлюлоза совершенно неудобоварима почти для всех, за исключением малой горстки живых существ. И эта живность – исключительно микроорганизмы – небольшое количество бактерий и еще меньшее количество грибов. Они вырабатывают ферменты, расщепляющие целлюлозу до кирпичиков – растворимых сахаров и их уже используют в качестве питания. Дрожжи в число поедателей целлюлозы не входят. Интересно, что некоторые большие животные научились переваривать целлюлозу. Например, коровы: у них большие многокамерные желудки, в которых живут разные микроорганизмы – в их задачу входит выработка ферментов для расщепления целлюлозы. Прибегают к помощи микроорганизмов и термиты [95] . А вот из кроликов целлюлоза выходит непереваренной, как и из нас, людей. Правда, чтобы получше переварить свой корм, кролики едят свои какашки [96] и пытаются переваривать целлюлозу по несколько раз. (Правда, она все равно до конца не разлагается.)
90
Рибоза – моносахарид из группы пентоз – пятиатомных сахаров. – Прим. ред.
91
Bamforth, Scientific Principles, 23–24.
92
Peter W. Atkins. «Molecules» (New York: Scientific American Library, 1987): 105.
93
Ibid., 102.
94
Ibid., 95.
95
Термиты – инфраотряд общественных насекомых, родственных тараканам. – Прим. ред.
96
Поедание кроликами своих экскрементов – капрофагия – предусмотренный природой механизм, позволяющий кроликам лучше усвоить содержащиеся в пище вещества, пустив их «по второму кругу» – подвергнув более длительному воздействию микрофлоры кишечника. Пригодный для поедания кал вырабатывается только в определенное время суток. – Прим. пер.
А вот и самая классная часть: если соединить кирпичики глюкозы под слегка измененным углом, то получится совершенно другое вещество. Вместо жесткой неудобоваримой целлюлозы образуется амилоза, более известная как крахмал [97] . Еще увеличим угол – и синтезируем амилопектин, еще один распространенный строительный материал растений.
Посмотрите, как изящно природа распоряжается этими кирпичиками Lego – она использует их снова и снова, в качестве источника энергии и в качестве строительного материала. Вот почему сахар так важен.
97
James S. Hough. «The Biotechnology of Malting and Brewing» (Cambridge: Cambridge University Press, 1985): 28.
И тут мы сталкиваемся с проблемой: дрожжи не могут питаться крахмалом. Без простых сахаров не будет никакого брожения, а без брожения не будет и алкоголя. Однако эти маленькие проныры способны научить нас нескольким фокусам. Помните тех собак, которые согласились быть игривыми и ласковыми в обмен на халявное мясо и теплое местечко у очага? Дрожжи тоже научились кувыркаться и бегать за палочкой – лишь бы добраться до сахаров, которые они не могут получить самостоятельно. Мы научились расщеплять сложные полимеры сахаров, содержащихся в злаках, чтобы накормить ими грибок. Мы приручили дрожжи, а дрожжи приручили нас.
Конечно, это не было предусмотрено природой. Для получения алкоголя мы могли бы довольствоваться простыми сахарами – на самом деле почти во всем мире так и происходит. Легче всего получить простые сахара из сахарной свеклы, как это делал мэтр Биджо в Лилле, или из обнаруженной нами в Новом Свете травы под названием сахарный тростник. Если подвергнуть брожению мелассу – черную патоку, побочный продукт сахарного производства, – и перегнать получившуюся брагу, то получится ром [98] ; те же манипуляции с соком сахарного тростника дадут нам более изысканный и более странный напиток под названием «ром агриколь» [99] .
98
John E. Murtagh. «Feedstocks, Fermentation and Distillation for Production of Heavy and Light Rums». In: The Alcohol Textbook: A Reference for the Beverage, Fuel and Industrial Alcohol Industries, eds. K. A. Jacques, T. P. Lyons, and D. R. Kelsall (Nottingham: Nottingham University Press, 1999): 243–255.
99
Rhum Agricole. – Прим. пер.
Если у вас есть мед, можно использовать и его – тогда получится медовуха [100] . В нашем распоряжении есть и множество других, более экзотичных источников простых сахаров. Начиная с XIII века (или даже раньше) жители степей Центральной Азии готовят из лошадиного молока кумыс (в лошадином молоке содержится больше лактозы [101] – молочного сахара, чем в молоке коров или коз) [102] . В Судане в этих же целях применяют молоко верблюдов [103] . Во многих культурах в качестве питательной среды используются соки деревьев; на Западе это в первую очередь клен, а в Африке – соки плодов и ствола финиковой пальмы. В этих жидкостях содержится умопомрачительное количество сахара – 60–70 % [104] – и множество разных видов дрожжей [105] . В Гане пальмовое вино называют ашанти, нсафуфуо или эуэ. Нигерийцы зовут его огогоро, южноафриканцы – убусулу. Сок пальмового дерева на открытом воздухе сразу начинает бродить – благодаря содержащимся в нем диким дрожжам, молочнокислым бактериям и другим микроорганизмам. Процесс занимает меньше одного дня, а получаемый продукт разливается в бутыли из тыквы или многоразовые фляги. Его подают в местных барах, а можно купить его у придорожных продавцов. Дикие дрожжи образуют на поверхности напитка мерзкие хлопья и сгустки. Благодаря бактериям, вырабатывающим молочную и уксусную кислоты, в напитке присутствуют ноты прокисшего молока и уксуса, а также оттенки вкусов яиц и крокодильего жира [106] .
100
Этот пример не вполне корректен, поскольку классическая медовуха не подвергается перегонке, это скорее аналог браги. Мед, кстати, помимо простых сахаров – глюкозы и фруктозы, содержит значительное количество витаминов и микроэлементов, в том числе цинка. Именно они делают медовуху не просто вкусным напитком, но еще и весьма полезным – конечно, если знать меру. – Прим. ред.
101
Лактоза, или молочный сахар, от лат. lac – молоко (C12H22O11) – углевод группы дисахаридов. Ее молекула состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы. – Прим. ред.
102
Sandor Katz. «The Art of Fermentation» (White River Junction, VT: Chelsea Green Publishing, 2012): 197.
103
Ibid., 198.
104
Такое количество сахаров содержится в финиках – плодах пальмы. Что же касается сока, то 60–70 % сахара – это его содержание в сухом веществе. То есть если взять сок, выпарить из него воду, а остаток высушить до влажности не более 13 %, то в нем и будет указанное количество сахара. – Прим. ред.
105
Ian S. Hornsey. «A History of Beer and Brewing» (Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2004): 7.
106
Roger G. Noll. «The Wines of West Africa: History, Technology and Tasting Notes». Journal of Wine Economics 3 (2008): 91–92.