Химик Уилбур Олин Этуотер (1844–1907) впервые стал экспериментально определять, сколько белков, жиров и углеводов содержится в том или ином продукте, и в 1896 году опубликовал таблицы состава и калорийности продуктов, которыми пользуются и сегодня. Этуотер применил экспериментально первый закон термодинамики к анализу питания человека – оказалось, что в человеческом организме действует закон сохранения энергии. Чем больше мы тратим энергии (например, на движение), тем больше калорий из пищи нам необходимо. Хотя нечто важное в энергетическом обмене не было тогда учтено – ведь на переваривание пищи также тратится энергия (например, хлеб из белой муки требует меньше энергии на переваривание, чем ржаной). Но первый шаг был сделан, и вся диетика теперь вращалась вокруг калорий, белков, жиров и углеводов.
Но беда была в том, что под полноценным питанием понимали только калорийные продукты, такие как мясо, зерновые, хлеб, молоко. А на овощи и фрукты как необходимую составляющую питания не обращали внимания (так и говорили – в них ничего полезного, только большое количество воды, нет концентрированного количества белков и углеводов). Все изменилось с открытием в 1911 году витаминов польским ученым Казимиром Функом. Он назвал витаминами невидимые микроэлементы продуктов питания. На основе его опытов с кормлением голубей очищенным и неочищенным рисом и лечения заболевших болезнью бери-бери с помощью отрубей был выделен витамин В, который помогал вылечить не только бери-бери, но и пеллагру. Очень скоро выделили витамин А – и опять в практических целях: переход на маргарин вместо масла вызвал почти эпидемию глазных болезней, и оказалось, что в маргарине нет витамина А. Рахит еще до этого лечили фосфором с рыбьим жиром, но теперь стали понимать, что это влияние витамина D в рыбьем жире, а фосфор тут ни при чем. Наконец, в 1937 году был выделен витамин C в виде аскорбиновой кислоты. Таким образом, стали отчетливо понимать: питание это не только калории, но и необходимые зачастую в самом незначительном количестве микроэлементы.
Большое влияние на изучение питания оказала физиология – первая российская нобелевская премия была получена И. П. Павловым именно за открытия в области физиологии питания («Лекции о работе главных пищеварительных желез» (1897); «Физиологическая хирургия пищеварительного тракта» (1902)). Его нобелевская лекция 12 декабря 1904 года посвящена как раз физиологии пищеварения. Павлов в ней говорит о процессе переваривания пищи как химической реакции под действием ферментов. Он также показал роль нервной системы в регуляции деятельности желудка (все знают его опыты со слюнными железами собак) и секреции желудочных желез. А. А. Покровский (1916–1976) разрабатывал теорию сбалансированного питания, постулировал, что в составе пищи должно быть 18 аминокислот, 12 витаминов, 16 минеральных веществ; он также определил оптимальное соотношение белков-жиров-углеводов как 1:1,3:4,6. Покровский также первым стал составлять пищевые рационы для разных групп населения в зависимости от профессии, условий труда, климата и т. д.
В теории сбалансированного питания не было места балластным веществам. Считалось, что в пище должна быть только польза. Но вскоре выяснилось, что, казалось бы, бесполезные балластные вещества играют важную роль в пищеварении. А рафинированные продукты могут наносить существенный вред. Теория сбалансированного питания (предписывающая есть только полезное и питательное) продвигала также идею функционального (элементного) питания, то есть искусственно составленной из полезных компонентов пищи. Казалось, что вскоре вся пища будет как у космонавтов, из тюбика – съел, и порядок. Но, как ни странно, эксперименты демонстрировали обратное: даже полностью сбалансированная и обогащенная витаминами и микронутриентами пища приносила мало пользы. Оказалось, что в питании человека незаменимы балластные вещества (например, пищевые волокна) – они мало участвуют в энергетическом обмене, зато правильно влияют на органы пищеварения и микрофлору. Так в развитие теории сбалансированного питания появилась теория адекватного питания А. М. Уголева (1926–1991), продолжавшего дело физиологии питания Павлова.
В работе «Пристеночное (контактное) пищеварение» (1963) Уголев утверждал, что микрофлора кишечника является необходимым элементом пищеварения. Оказывается, система обмена во многом определяется микрофлорой – собственно, это уже надорганизменная система, сформированная совместным функционированием человеческого организма и различных микроорганизмов. И. И. Мечников (1845–1916) считал, что микроорганизмы, выделяя токсины, только вредят пищеварению, что лучше бы желудочно-кишечный тракт держать в стерильном состоянии. И многие потом приняли эти представления как догму, но они оказались в корне неверны.
В 1980–1990-е годы в медицине и диетологии стали активно применяться абсолютно новые подходы, связанные с расшифровкой генома человека. Оказывается, разные популяции по-разному приспособлены генетически к тем или иным продуктам. Например, в Китае и Японии никогда не разводили коров (быки использовались как тягловая сила), поэтому китайцы и японцы, как правило, абсолютно не восприимчивы к коровьему молоку – вместо этого у них соевое молоко и творог. У них генетически нет фермента лактазы для расщепления лактозы (так называется единственный углевод в молоке – молочный сахар).
Также выявили генетические различия в скорости расщепления ферментами этанола у китайцев, вьетнамцев, японцев. Оказалось, что для коренного населения Юго-Восточной Азии характерно сочетание «быстрых» ферментов первого этапа с «медленными» ферментами второго этапа. В результате при приеме спиртного этанол быстро перерабатывается в токсичный ацетальдегид (первый этап), а его последующее удаление (второй этап) происходит очень медленно. Такой вариант метаболизма алкоголя приводит к тому, что при приеме тех же доз этанола концентрация альдегида в крови азиатов в 10–30 раз выше, чем у европейцев. [3]. Так постепенно появилась генетика питания (nutrigenetics), поначалу ориентированная на большие популяции людей. Но в начале нового столетия медицина все более становилась персонализированной, и генетика питания двигалась в сторону индивидуализации. Сейчас во многих лабораториях можно заказать свой генетический тест, который с определенной долей вероятности подскажет вам, что можно, а что нельзя есть (хотя пока эти тесты ближе к тому, что называется «развлекательная генетика»). Однако беда в том, что пока изменить геном мы не можем, и остается только учитывать вероятность тех или иных заболеваний и выбирать оптимальное питание.
В 1970-е годы и далее активно развивались социальные науки о питании – история, антропология, психология и социология питания. Они также рассматривали взаимосвязь питания