Вы уже знакомы с основными принципами химии, теперь я собираюсь провести вас через обычный – и слегка загруженный – день. Я расскажу о науке и приведу мои любимые примеры из реальной жизни. Помните: если вы забыли какой-то термин из первых глав, то обратитесь к глоссарию в конце книги. Итак, давайте с самого начала: завтрака.

Вы когда-нибудь слышали, как кто-то говорит, что весь день будет злой и раздражительный, если утром не выпьет чашку кофе? Может, этот «кто-то» вы сами? Или после чашечки эспрессо становится добрее ваш начальник? Существуют убедительные доказательства того, что кофе влияет на наше настроение. Знаете, с чем это связано? Дело в том, что у людей быстро развивается зависимость от кофеина, из-за чего они чувствуют себя раздраженными, если в их организме недостаточно молекул кофеина. Не волнуйтесь, я тоже страдаю от этого. Каждое. Утро.

Триметилксантин – или кофеин – белый порошок без запаха с горьким вкусом. В природе кофеин можно найти в кофейных зернах или в чайных листьях, поэтому мы очень редко встречаем его в виде порошка. При приеме кофеина внутрь он начинает действовать как психотропный препарат (то же самое воздействие на организм оказывает морфин или никотин), а это означает, что кофеин нарушает работу мозга, а также влияет на поведение человека. Некоторые психоактивные вещества могут просто изменять ваше настроение, однако особенно сильные способны даже оказать воздействие на ваше сознание. Кофеин – это «мягкое» вещество: он почти не влияет на центральную нервную систему (мозг и спинной мозг).

Но как это работает? Что происходит, когда кофеин попадает в человеческий организм? Как одна простая молекула может дать нам столько «энергии»? И почему это влияет на поведение людей?

Давайте начнем с основ. Кофеин имеет молекулярную формулу C₈H₁₀N₄O₂ и является производным пурина. Это значит, что молекула кофеина состоит из пятичленного кольца, соединенного с шестичленным кольцом. В каждом кольце содержится по два атома азота. (Под «пятичленным кольцом» я имею в виду то, что пять атомов углерода образуют круг. То же самое относится к шестичленному кольцу.)

Большую роль играет структура молекулы, ведь благодаря ей кофеин может связываться с определенными рецепторами в вашем мозгу. Обычно эти рецепторы соединяются с молекулой аденозина, которая содержится в организме человека. Но иногда рецепторы путаются, из-за чего они могут соединиться с молекулой кофеина. И это проблема, ведь аденозин используется для производства молекулы РНК, необходимой для жизни человека. К счастью, образованные между кофеином и рецепторами связи недолговечны, так что это практически не отражается на работе аденозина.

Когда аденозин соединяется с рецепторами в нашем мозгу, мы чувствуем сонливость и усталость. Следовательно, кофеин предотвращает возникновение сонливости, поскольку аденозин в этот момент не может соединиться с рецепторами. То есть кофеин просто блокирует вызывающие сонливость молекулы, а не «дает вам энергию».

Кофеин прямо как вышибала в ночном клубе, только он работает в вашем мозге.

Со временем у человека может развиться кофеинизм – состояние, возникающее после регулярного употребления 1–1,5 грамма кофеина в день на протяжении длительного времени. Подобных людей очень легко определить: они постоянно раздражены, у них повышенная тревожность и их часто беспокоят головные боли. Человек может получить передозировку, если он употребит более 10 грамм (или 10 000 мг) в день. Но, по правде говоря, вам придется постараться, чтобы ваш организм получил такую дозу кофеина. Вам придется выпить около пятидесяти чашек кофе или чуть больше двухсот банок диетической колы.

В чае и кофе содержится больше кофеина, чем в газированных напитках. В одной чашке кофе его примерно 100 мг, однако в определенных условиях (в зависимости от зерен и техники приготовления) содержание кофеина может достигать 174 мг. Весь процесс обработки и приготовления кофе очень увлекателен. Например, большую дозу кофеина можно получить в том случае, если вы пьете кофе из слабо обжаренных зерен, приготовленный в эспрессо-машине. Если вы используете капельный метод заваривания, то кофе с большим содержанием кофеина можно получить из сильно обжаренных зерен. В принципе, количество кофеина в одной кружке практически не зависит от степени обжарки зерен, ведь количество молекул вещества будет примерно одинаковым в любом кофе (кроме эспрессо).

Давайте разберемся, почему так происходит. Все зависит от процесса обжарки кофейных зерен. При их нагревании происходит эндотермический процесс (зерна поглощают энергию). Однако, когда температура достигает отметки 175°C (347°F), процесс становится экзотермическим. Это значит, что зерна поглотили так много тепла, что начали отдавать его обратно обжарочной машине. Когда это происходит, необходимо перенастроить оборудование, чтобы не пережарить зерна (у такого кофе вкус подгоревших зерен). Некоторые профессионалы по несколько раз обжаривают кофейные зерна при разных температурах (из-за чего эндотермический и экзотермический процессы многократно сменяют друг друга), добиваясь разных вкусов напитка.

Со временем обжаренные зерна меняют цвет с зеленого на желтый, а затем – на различные оттенки коричневого. От темноты зерен зависит обжарка; сильно обжаренные будут намного темнее слабо обжаренных зерен (сюрприз!). Цвет зерен зависит от температуры обжарки. Чтобы добиться слабой обжарки, зерна обрабатывают при температуре до 200°C (392°F), а чтобы добиться сильной обжарки – при температуре 225–245°C (437–473°F).

Но перед тем, как зерна начинают обжариваться, они должны слегка растрескаться. При температуре 196°C (385°F) раздается «первый треск». Во время этого процесса зерна поглощают тепло, а также увеличиваются в размере. Однако, так как при высоких температурах вода из зерен выпаривается, их масса уменьшается примерно на 15 %.

После стадии потрескивания зерна становятся сухими и перестают поглощать тепло. Теперь тепло используется для карамелизации сахаров, находящихся на поверхности зерен. В этом случае тепло используется для разрушения связей в сахарозе (сахаре), из-за чего образуются маленькие (и ароматные) молекулы. Примеры светлой обжарки – коричная и новоанглийская. Такие сорта обжариваются до «первого треска», после чего их снимают с огня.

Существует и «второй треск», который раздается уже при более высоких температурах. При 224°C (435°F) нарушается структурная целостность зерен, и они начинают ломаться. Этот процесс сопровождается характерным звуком. По темному цвету мы узнаем зерна, которые были обжарены после «второго треска», например, французская или итальянская обжарки. Как правило, из-за высоких температур в темных сортах процесс карамелизации сахара происходит дольше, чем при в светлых. И хотя разница во вкусе между двумя видами обработки зерен велика, на самом деле обжарка никак не влияет на реакцию нашего организма на кофе.

Чтобы сделать хороший кофе, вам нужно купить идеально обжаренные кофейные зерна. С помощью дешевой кофемолки вы можете перемолоть зерна, выбрав нужный вам помол – он также влияет на вкус. У мелкого помола большая площадь поверхности, а это означает, что кофеин можно экстрагировать из маленьких зерен кофе. Но в таком случае можно переборщить и получить горький кофе.

Вы также можете выбрать крупный помол; в этом случае зерна более цельные, чем при мелком помоле. Очень часто кофе получается кислым, иногда слегка соленым. Однако если у вас получится рассчитать правильную граммовку и выбрать подходящий метод заваривания, то вы сможете приготовить лучший кофе в мире.

Самый простой способ приготовить бодрящий напиток – это добавление горячей воды в кофе крупного помола. Вы просто кладете перетертые зерна в емкость, а затем заливаете их водой. Спустя несколько минут, когда кофе отдаст вещества воде, напиток переливается в кружку. Этот процесс называется отвариванием (завариванием), в ходе него горячая вода растворяет молекулы внутри кофейных зерен. Большая часть современных методов приготовления кофе использует ту или иною технику заваривания, благодаря чему мы можем выпить чашку теплого напитка, а не грызть гущу из жареных зерен. Однако, так как в данном способе приготовления не предусмотрена фильтрация, при заваривании может всплыть осадок. В народе такой кофе ласково называют ковбойским, так что это не слишком популярный способ приготовления бодрящего напитка.

Кстати, вы заметили, что я избегаю слова кипячение? Если вы хотите приготовить большую кружку кофе, то горячую воду никогда нельзя доводить до кипения. Идеальная температура воды для кофе составляет примерно 96°C (205°F) – чуть ниже точки кипения (100°C, 212°F). При температуре 96°C молекулы кофе отдают аромат и вкус воде, растворяясь. К сожалению, если вода будет горячее всего на 4°C, растворятся молекулы, отвечающие за горький вкус напитка. Вот почему баристы и любители кофе так одержимы температурой воды. Мы дома, например, используем электрический чайник, позволяющий выбрать нужную температуру для нагрева.

В зависимости от желаемой вами крепости кофе вы можете заварить его в френч-прессе или каким-то другим способом. Способ приготовления похож на ковбойский кофе: вы просто добавляете к кофейной гуще горячую воду. Если вы завариваете кофе в френч-прессе, советую выбирать крупный помол. Через несколько минут поршень продавливается, опуская всю гущу на дно френч-пресса, благодаря чему оставшийся напиток будет прозрачным и очень вкусным. Так как здесь используется кофе крупного помола, при заваривании растворится большое количество молекул, и мы получим более интенсивный вкус (в сравнении с ковбойским кофе).

Другой способ заваривания кофе – это капельный метод: горячая вода капает на кофейную гущу, кофе передает воде аромат и вкус, а затем напиток выливается в кружку. Вы можете заваривать кофе вручную или с помощью оборудования, например капельной кофеварки. Иногда при этом способе заваривания используется холодная вода – в таком случае молекулы, отвечающие за аромат кофе, не смогут раствориться. Получается голландский холодный кофе, популярный в Японии; приготовление этой разновидности напитка занимает примерно два часа.

Самый популярный способ заваривания кофе – это давление. Изначально он использовался в Италии, однако вскоре стал основным практически в каждой кофейне во всем мире. При приготовлении кофе таким способом, как можно догадаться, используется давление, под которым вода проталкивается свозь молотые зерна. В этом случае обычно используется кофе мелкого помола, поскольку он имеет большую площадь (в сравнении с тем помолом, который используют для заваривания во френч-прессе или в приготовлении ковбойского кофе); при данном способе приготовления вода может растворять больше молекул. Именно поэтому в полученном напитке содержится большая концентрация кофеина. По правде говоря, в полученном эспрессо содержится так много молекул кофеина (120–170 мг), что обычно его подают в маленьких чашках, чтобы ничего не подозревающий посетитель не получил слишком большую дозу.

Мой муж, как и 44 % других американцев, не может начать свое утро без чашечки кофе. Обычно он чередует разные способы заваривания: пуровер (капельный метод) и аэропресс (давление). Я не слишком люблю вкус кофе, но мне было интересно, что американцы предпочитают пить по утрам. Оказалось, что вторым по популярности напитком является вода (16 %), а третьим – сок (14 %).

Клюквенный и томатный соки самые полезные, однако большинство американцев предпочитают апельсиновый. В большинстве свежевыжатых фруктовых соков много антиоксидантов и витаминов, к тому же у них низкое содержание сахара. Но в процессе производства состав соков может сильно измениться.

Давайте в качестве примера рассмотрим апельсиновый. Если вы делаете свежевыжатый апельсиновый сок, то полученный напиток будет содержать лимонную кислоту, витамин С и натуральные сахара. Все эти молекулы растворяются в апельсиновом соке (который по большей части состоит из воды), так что они просто-напросто «вытекают» из апельсина, когда вы его выжимаете. Однако если вы пьете покупной сок, то будьте готовы к тому, что производитель изменил состав. Например, он мог добавить консерванты (чтобы предотвратить рост бактерий), витамины и минералы (например, витамин D и кальций). В апельсиновом соке содержится много витамина С, однако также есть витамин D, способствующий здоровому росту костей.

К тому же при приготовлении на производстве сок проходит один важный этап – пастеризацию. Он намного важнее, чем этап добавления витаминов и минералов. При пастеризации используются высокие температуры, при которых расщепляются опасные ферменты, содержащиеся в апельсиновом соке. Подобные молекулы (например, пектинэстераза) не выдерживают высоких температур; обычно сок пастеризуют около сорока секунд при температуре 92°C (198°F). Затем его упаковывают в емкость и отправляют в продуктовые магазины.

Процесс пастеризации широко распространен в производстве многих соков. Однако, в зависимости от используемых овощей или фруктов, температура и время могут сильно отличаться. Мой любимый сок (яблочный) нужно греть шесть секунд при температуре 71°C (160°F) или 0,3 секунды при температуре 82°C (180°F). Так как обычно яблоки имеют кислый вкус, быстрая пастеризация – это все, что необходимо для предотвращения роста бактерий кишечной палочки или паразитов криптоспоридии. Потом яблочный сок быстро разливается по емкостям и отправляется в продуктовые магазины.

А что, если ваш день начинается не с кофе, воды или сока? Есть ли какие-то другие популярные напитки? Согласно проведенному недавно исследованию, 11 % американцев на завтрак пьют газировку (я отношусь к этому числу людей), а оставшиеся 15 % пьют молоко и чай.

Думаю, вы уже знаете, что в основном молоко состоит из воды с небольшим количеством жира, белков и минералов. Так как жиры в молоке твердые, а вода – жидкая, то обычно такую уникальную комбинацию можно найти или в виде эмульсии, или в виде коллоида. Эмульсия – это жидкость, разбавленная другой жидкостью; коллоид – это твердые частицы, диспергированные в жидкости. В любом случае жиры и белки образуют взвесь в воде, благодаря чему мы получаем плотную жидкость.

Гомогенизированное молоко – это идеальный пример эмульсии, поскольку измельченные жиры с легкостью образуют взвесь в воде. Небольшие капли масла находятся в жидком состоянии и диспергированы в молоке.

Цельное молоко – это отличный пример коллоида из-за высокого процентного содержания твердого жира, который также образует взвесь в воде. Жировые капли здесь намного крупнее, так как это молоко нельзя эмульгировать. Несмотря на то, что под микроскопом эти жировые капли выглядят большими, их все еще очень трудно увидеть невооруженным глазом.

Если вы с трудом можете представить что-то из написанного выше, то сейчас же пойдите на кухню и достаньте заправку для винегрета. Когда вы достанете ее из холодильника, то увидите, что сверху слоя воды есть слой масла. Перемешайте заправку. Теперь перед вами идеальное макроскопическое изображение коллоида. Слои масла и воды перемешались между собой, и образовалась эмульсия (жидкость, разбавленная другой жидкостью), однако семена и другие объекты просто плавают в жидкости, из-за чего ее можно назвать коллоидом (твердое вещество, диспергированное в жидкости).

Вне зависимости от того, чем является ваше молоко, у вас есть немного времени, чтобы приготовить быстрый «химический» завтрак. Давайте рассмотрим яичницу из трех ингредиентов: яйца, мяса и овощей.

Важно, чтобы сковорода прогревалась равномерно, – только так у вас получится сделать омлет, одинаково готовый по всей своей площади, поскольку атомы сковородки поглотят много тепла от плиты.

Если мы пользуемся газовой плитой, то тепло будет выделяться в результате реакции горения, которая происходит непосредственно под сковородкой. В электрических или индукционных плитах для выработки тепла используется сложная система электричества и магнитов. Под индукционной варочной панелью прокладывается медный провод, по которому впоследствии пускают электрический ток. Если на индукционную плиту поставить чугунную сковородку, то медный провод будет индуцировать в нее электрический ток. Вы можете использовать любую сковороду из ферромагнитного материала, однако если вы возьмете любой другой материал, то можете сколько угодно пытаться приготовить хоть что-нибудь, но посуда просто не будет нагреваться. Если вы используете посуду из правильного материала, ток в сковородке вызывает резистивный нагрев. Этот процесс происходит, когда электроны металла пытаются протиснуться через ряд атомов железа.

Чтобы вам легче было понять, как выглядит резистивный нагрев, представьте футболиста, который пытается пробежать от одной зоны защиты к другой. К несчастью для него, на поле находятся сотни игроков из другой команды, и ему нужно сделать все возможное, чтобы прорваться через эту стену. Когда футболист доберется до другой зоны защиты, он будет «излучать» тепло – еще бы, после такой тренировки! То же самое происходит с электронами во время готовки на индукционной плите. Им нужно пробиться сквозь атомы железа в сковороде, и они прилагают так много усилий, что начинают выделять энергию.

Пока сковородка прогревается, я беру венчик и смешиваю два или три яйца в однородную смесь. Почему венчик? Дело в том, что он относится к молекулам внутри яиц мягче, чем другие приборы. Это может показаться нелогичным, но да, яйца лучше взбивать венчиком, а не ложкой или вилкой. С помощью венчика можно аккуратно смешать между собой белок и желток, не повредив их.

С точки зрения химии белок – это полипептид, большая молекула, образованная из двух или более аминокислот. Всего известно более пятисот аминокислот, при этом двадцать из них входят в состав нашей ДНК. Но только девять аминокислот считаются основными. Некоторые не могут быть синтезированы нашим организмом, поэтому мы должны получать их извне.

Обычно аминокислоты содержатся во всех видах пищи; особенно ими богато мясо. На молекулярном уровне все аминокислоты имеют четыре функциональные группы, связанные с центральным атомом углерода. В химии мы используем термин «функциональные группы» для описания небольших групп атомов, влияющих на реакционную способность молекулы. Каждый раз, когда мы, ученые, говорим о функциональной группе, мы говорим о небольшой части молекулы. Также это говорит о том, что остальные части молекулы не столь важны (по крайней мере, в данном примере).

Давайте поговорим о четырех функциональных группах в аминокислотах. Первая группа простая: это атом водорода (H). Вторая группа – амин (NH₂), а третья – карбоновая кислота (COOH). Вне зависимости от того, какую из пятисот аминокислот вы решите исследовать, она всегда будет состоять из этих трех групп атомов. Индивидуальность аминокислоты зависит от четвертой группы. Например, если четвертая группа – это дополнительный атом водорода, то мы понимаем, что перед нами глицин. Однако если четвертая группа представляет собой длинную цепочку из углеродов и амина, то такую аминокислоту мы называем лизином.

Если аминокислоты всех видов объединяются, то образуются белки. Например, когда амин (NH₂) одной аминокислоты вступает в реакцию с карбоновой кислотой (COOH) другой аминокислоты, то образуется дипептид со связью углерод – азот. Белки огромного размера, как, например, в яйцах, представляют собой очень большие молекулы, так что это реакция постоянно повторяется.

При взаимодействии с теплом белки из свернутого состояния переходят в развернутое. Тут можно провести аналогию с тем, как человек, свернувшийся калачиком, выпрямляется, принимая позу снежного ангела. Когда это происходит, длина белка увеличивается, и когда большая часть атомов подвергается воздействию тепла, яйцо из жидкого состояния переходит в твердое.

Белок начинает загустевать при температуре 63°C (145°F), при этом желток загустевает при температуре около 70°C (158°F). Однако, когда вместе взбиваются несколько белков, между молекулами образуются силы внутримолекулярного воздействия, которые обеспечивают стабильность яичной смеси. Это означает, что яичная смесь начнет загустевать при 73°C (163°F), после чего станет твердой и полностью приготовится.

Температура влияет на внешний вид и текстуру яйца. На низких температурах вы приготовите «белое» яйцо, например, глазунью, а вот на высоких – что-то вроде болтуньи. К счастью, любая температура, необходимая для приготовления яичницы, убивает все бактерии в яйцах.

Однако этот способ не подходит всем белкам без исключения. Прежде чем добавлять мясо в омлет, его нужно приготовить. Обычно животный белок на 75 % состоит из воды и только на 25 % из белка, однако существует множество его разновидностей. Каждый вид животных обладает уникальным набором белков, поэтому их концентрация в разном мясе будет отличаться. Например, в некоторых видах говядины содержится от 30 до 40 % белка, а в некоторых видах рыбы он не превышает 20 %. Но у всех видов мяса есть одна общая черта: в них содержатся ферменты, то есть белковые соединения.

Ферменты – это биологические катализаторы или молекулы, которые могут повлиять на реакцию. Обычно катализаторы увеличивают скорость протекания реакции. Эта особая категория белков играет решающую роль в функционировании мышц в теле животного. Однако теперь животное мертво, и ферменты вступают в реакции с сырым мясом и овощами, из-за чего оно начинает портиться. К счастью, ферменты неактивны, если продукты хранятся при низких температурах – например, в холодильнике или морозильной камере.

Как только мы достаем что-то из холодильника, белки активизируются и начинают портить нашу еду. Поэтому я советую вам оставлять сырое мясо в холодильнике до тех пор, пока вы не соберетесь начать его приготовление. Затем положите мясо на раскаленную сковороду и быстро прожарьте. Однако есть опасная «золотая середина», которой нужно избегать.

Почему? Дело в том, как ферменты реагируют на тепло. Как и в случае с яйцом, тепло от сковороды передается белкам, заставляя их «разворачиваться». Поскольку ферменты становятся больше, увеличивается и вред, который они могут нанести нашей еде. Поэтому нужно как можно быстрее от них избавиться.

Лучший способ сделать это – быстрая прожарка мяса; так вы сможете полностью избавиться от ферментов. Каждый животный белок имеет свои уникальные ферменты, поэтому разные виды мяса нужно жарить при разной температуре. Например, большую часть говядины можно есть после прожарки мяса при температуре 63°C (145°F) и трехминутного «отдыха». Если эти два условия соблюдены, то, как утверждают в министерстве сельского хозяйства США, ферменты (и все бактерии) в говядине уничтожены, и теперь она безопасна для человека.

Курицу же нужно готовить при минимум 74°C (165°F), ведь только тогда все ферменты будут уничтожены. С сырой курятиной шутки плохи. В ней могут быть обнаружены бактерии сальмонеллы и кампилобактерии, однако они не смогут навредить нам, если мы будет следовать некоторым рекомендациям. Например, сальмонелла умирает при температуре 55°C (131°F) за полтора часа или при 60°C (140°F) за двенадцать минут. Чтобы не заразиться сальмонеллезом, запомните одно простое и надежное правило: температура мяса в центре куска должна составлять не менее 74°C (165°F). Бактерии сальмонеллы при такой температуре умирают мгновенно.

Так как мой муж практически вырос в ресторане, он всегда внимательно следит за тем, где мы храним сырое мясо (особенно курицу). У нас есть разделочные доски, предназначенные только для сырого мяса, и доски, предназначенные только для овощей. Сырое мясо всегда ставится на стол справа от плиты, а овощи – слева. По правде говоря, такой порядок сначала казался мне странным, но теперь я рада, что вы никогда не увидите овощи справа или сырое мясо слева от плиты в моем доме.

В отличие от мяса, сырые овощи можно кидать в яичницу сразу. Просто нарежьте все необходимое и положите в сковороду. Мои любимые – это шпинат, болгарский перец, перец халапеньо и лук. Еще я люблю добавлять какие-нибудь грибы, но они это не овощи.

Если из говядины мы можем получить множество аминокислот, необходимых для нашей жизнедеятельности, то из овощей мы можем получить набор микроэлементов. В том числе витамины и минералы, которые очень важны для человека.

Давайте сначала поговорим о витаминах. Они представляют собой большие молекулы. Обычно витамины делят на водорастворимые и жирорастворимые. Различие между двумя этими видами настолько большое, что изначально все витамины были разделены только так. Самые первые обнаруженные витамины были помечены буквами А (жирорастворимые) и В (водорастворимые). Очень часто в их состав входят атомы углерода, водорода и кислорода, однако растворимость витаминов зависит от расположения этих атомов в молекуле. Витамины, в состав которых входят атомы углерода и водорода, являются неполярными, так что они могут растворяться в других неполярных молекулах (жирах). Витамины, в состав которых входят несколько атомов кислорода, чаще всего являются полярными, так что могут растворяться в других полярных молекулах (воде).

Витамины, входящие в состав группы А – а именно A, D, E и K, – жирорастворимые. Их можно найти в шпинате, грибах, брокколи и капусте соответственно. Раньше также были витамины F – I, но оказалось, что некоторые из них не витамины, а обычные молекулы. Со временем мы узнали, что некоторые витамины – это на самом деле варианты витамина В, например витамин G (сейчас известен как витамин B₂, или рибофлавин) и витамин Н (известен как витамин B₇, или биотин). Несмотря на то, что изначально ученые ошиблись и определили эти витамины в неправильную группу, они были правы в том, что эти две молекулы необходимы для жизнедеятельности человека.

Когда мы едим шпинат или брокколи (или любые другие овощи), то определенные витамины растворяются в наших жирах, а потом ждут момента, когда понадобятся для тех или иных функций. Водорастворимые витамины же выводятся из нашего организма вместе с мочой; вот почему во время болезни нужно употреблять большое количество витамина С.

Витамин С водорастворимый, его нужно часто принимать внутрь. Особенно это касается людей, которые не могут регулярно есть свежие овощи и фрукты, например, если человек в течение длительного времени работает на подводной лодке или корабле. Еще в 1800-х годах британский Королевский флот определил, что для предотвращения заболеваемости цингой нужно принимать витамин С, и предпринял меры: в ром для моряков начали добавлять сок лимона или лайма. Сначала те и не догадывались зачем, но в конце концов поняли, что в лайме содержится достаточное количество витамина С (аскорбиновой кислоты), благодаря чему моряки стали реже болеть цингой. Иронично, что у американцев слово limey (от сл. лайм, лимон) используется для обозначения британцев.

Но у тех, кто не живет на корабле, нет оправдания при развитии дефицита витамина С или любого другого витамина в организма. Просто включите фрукты и овощи в свой рацион; даже если вы будете есть небольшое количество, вы все равно получите необходимые витамины.

Но мы едим овощи не только из-за того, что они богаты витаминами. Из овощей мы получаем ежедневную норму минералов. Минералы намного меньше витаминов, поскольку представляют собой заряженные атомы (ионы). Минералы также водорастворимы. Нашему организму требуются разные типы минералов, так что ученые разделили их на три категории: макроминералы, микроминералы и макроэлементы.

Макроминералы необходимы для поддержания жизнедеятельности человека. Каждый день человеку необходимо употреблять от одного до двух граммов следующих минералов: кальция, хлора, магния, фосфора, калия, натрия и серы. Если вы питаетесь сбалансированно, то нет смысла принимать их отдельно. Например, вы можете добавить в свой рацион брокколи, богатый кальцием, салат и помидоры, богатые хлором, и авокадо, богатое магнием.

В процессе пищеварения минералы извлекаются из овощей и распределяются по всему нашему телу для выполнения основных функций жизнедеятельности. Например, для формирования костей и зубов необходимы ионы кальция. Он даже необходим для того, чтобы наши мышцы сокращались. Самая важная функция кальция в нашем организме – это «помощь» нервам при передаче сигналов в мозг. Проще говоря, если вы употребляете недостаточное количество продуктов, содержащих кальций, ваше тело не сможет поддерживать стабильную связь с руками и ногами.

Также наше тело нуждается в микроминералах, однако в меньшем количестве (отсюда приставка микро-). Существует большое количество микроминералов, однако есть три необходимых иона – медь, железо и цинк. Железо (содержащееся в животном белке) необходимо для того, чтобы гемоглобин мог захватывать кислород из кровотока; медь (содержащаяся в грибах, большинстве орехов и зеленолистных овощах) ответственна за выработку эритроцитов; цинк (содержащийся в яйцах, белковых продуктах и бобовых) используется для создания ДНК.

Количество необходимых микроминералов зависит от размера нашего тела. Министерство сельского хозяйства США рекомендует к употреблению пяти миллиграммов цинка в день для маленьких детей и трех миллиграммов для младенцев. Взрослым женщинам небольшого роста рекомендуется употреблять восемь миллиграммов, взрослым высоким мужчинам – одиннадцать.

К последней категории минералов относят микроэлементы. Их нам необходимо употреблять всего лишь несколько микрограммов. Существует множество микроэлементов, так что я просто упомяну те минералы, которые имеют наибольшее значение для нашего организма. Например, бор. Большое содержание бора обнаружено в изюме, и он помогает регулировать уровень гормонов эстрогена и тестостерона, а также помогает поддерживать кости в хорошем состоянии. Кобальт, содержащийся в молоке, помогает организму усваивать витамин B₁₂, а также вырабатывать эритроциты. В брокколи содержится большое количество хрома, расщепляющих жиры и сахара; в креветках содержится марганец, необходимый для активации химических реакций с ферментами.

Об одном микроэлементе я хочу поговорить отдельно. Йод. Если в вашем рационе недостаточно пищи, содержащей йод, то у вас может развиться гипотиреоз. В 1990 году была проведена Всемирная встреча на высшем уровне в интересах детей, и уже тогда собравшиеся ученые и активисты задумались над тем, как можно обеспечить доступ к йоду в определенных сообществах. В то время считалось, что прием йода может предотвратить инвалидность среди детей; ученые придумали идеальный план, как устранить отставание в развитии интеллекта. План был таков: они решили заменить часть ионов хлорида в обычной столовой соли (NaCl, хлорид натрия) на иодид-ионы (NaI, йодид натрия).

Результаты превзошли все ожидания. Только в США в ходе ряда исследований получилось доказать, что замена хлорида на йодид-ионы в столовой соли резко повлияла на общий IQ жителей определенных сообществ. К тому же средний доход взрослого населения увеличился на 11 %. Меня всегда поражает то, как от концентрации маленькой молекулы в вашей щитовидной железе зависит вся ваша жизни, начиная от интеллектуальных способностей и заканчивая работой и зарплатой. И насколько странно то, что глобальную проблему здравоохранения получилось решить с помощью обычной столовой соли.

С помощью йода лечат не только людей, больных гипотиреозом, но также и людей с противоположным заболеванием, гипертиреозом. Оно возникает, когда гипофиз вырабатывает слишком много гормона под названием тиреотропный гормон (ТТГ).

Гипофиз вырабатывает ТТГ для регулирования работы двух других гормонов, производимых щитовидной железой. Эти два гормона помогают запустить метаболизм в каждой клетке человеческого тела. Сначала ТТГ покидает гипофиз, а затем перемещается по кровотоку, пока не достигнет щитовидной железы. Молекулы проходят небольшое расстояние, так как щитовидная железа располагается у основания шеи, а гипофиз – в районе носа.

Когда ТТГ достигает щитовидной железы, он начинает стимулировать выработку гормона тироксина, а затем гормона трийодтиронина – катализаторов важных реакций в других частях тела (ответственны за обмен веществ). Это сложные молекулы, состоящие из аминокислоты тирозина и группы атомов йода. И да, человек не сможет выжить без этих гормонов.

При гипертиреозе щитовидная железа вырабатывает большое количество тироксина и трийодтиронина. У больного могут быть обнаружены следующие симптомы: бессонница, тремор частей тела, тревожность, диарея и заболевания глаз. Весь организм выводится из строя. Опасным осложнением гипертиреоза является тиреотоксический криз, приводящий к смерти. Когда он случается, у больного наблюдается высокая температура (выше 40°C), тахикардия и высокое кровяное давление. В ходе криза может произойти инфаркт миокарда или развиться почечная недостаточность; оба состояния могут привести к смерти. Несмотря на то, что тиреотоксический криз – это довольно редкое осложнение, при запущенной болезни вероятность его развития высока.

К счастью, этого можно избежать. Все дело в йоде. Самый распространенный способ лечения гипертиреоза – прием таблеток йода-131. Поскольку клетки щитовидной железы постоянно связывают свои молекулы с йодом, она будет активно образовывать связи с активным веществом. Со временем этот йод начнет разрушать хозяйские клетки, тем самым регулируя концентрацию гормонов щитовидной железы. Другими словами, чем меньше клеток щитовидной железы образуют связи с гормонами щитовидной железы, тем меньше вероятность того, что случится тиреотоксический криз.

Когда на первом курсе я узнала о йоде, то стала слегка одержима им. Тогда я не могла понять, как у одного микроэлемента получается воздействовать на человеческий организм столькими способами. Слишком большая концентрация йода (в щитовидной железе) может вызвать тиреотоксический криз, наступление которого можно предотвратить с помощью йода-131. Слишком маленькая концентрация йода приводит к снижению умственных способностей и деградации. Баланс очень важен, поэтому вам нужно с большой ответственностью подходить к выбору продуктов питания.

Итак, утро началось отлично: мы выпили чашечку кофе, приготовили омлет и выбрали хорошие фрукты и овощи. В следующей главе мы поговорим о том, что происходит после завтрака. Я расскажу, как наш организм перерабатывает еду и превращает ее в энергию, которую потом можно потратить на тренировках.

Честно предупреждаю: в прошлом я была фитнестренером, поэтому просто обожаю заниматься спортом. Ой, подождите секунду. Мне нужно найти микрофон для аэробики, он помогает мне найти в себе Джейн Фонду.