ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОНОМИЯ В ПИТАНИИ
С ОСОБЫМ УПОМИНАНИЕМ МИНИМАЛЬНОЙ ПОТРЕБНОСТИ В БЕЛКЕ ДЛЯ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
РАССЕЛ Х. ЧИТТЕНДЕН, Ph.D., LL.D., Sc.D.
ДИРЕКТОР ШЕФФИЛДСКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ ПРИ ЙЕЛЬСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ И ПРОФЕССОР ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ; ЧЛЕН НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК; ПРЕЗИДЕНТ АМЕРИКАНСКОГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА; ЧЛЕН АМЕРИКАНСКОГО ФИЛОСОФСКОГО ОБЩЕСТВА И Т. Д.
НЬЮ-ЙОРК FREDERICK A. STOKES COMPANY 1907
Copyright, 1904,
By Frederick A. Stokes Company
Published in November, 1904
THE UNIVERSITY PRESS, КЕМБРИДЖ, США
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
Facing page
Group of soldiers at work in the Gymnasium 136
Side view of Fritz 198
Back view of Fritz 204
Front view of Coffman and Steltz 212
Back view of Coffman and Steltz 220
Side view of Zooman and Cohn 234
Back view of Zooman and Cohn 240
Side view of Loewenthal and Morris 258
Group of soldiers exercising in the Gymnasium 262
Front view of Sliney 272
Soldiers exercising in the Gymnasium 284
Soldiers exercising in the Gymnasium 296
Side view of Stapleton 328
Back view of Stapleton 366
Front view of W. L. Anderson and Bellis 440
Back view of W. L. Anderson and Bellis 442
БЛАГОДАРНОСТИ ЗА ФИНАНСОВУЮ ПОДДЕРЖКУ ПРИ ПОКРЫТИИ РАСХОДОВ НА ОПИСАННЫЕ ЗДЕСЬ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Автор получил самую щедрую помощь в виде существенных грантов от Фонда Баче Национальной академии наук и Института Карнеги в Вашингтоне, а также благодаря крупным пожертвованиям от г-на Горация Флетчера из Венеции и г-на Джона Х. Паттерсона из Дейтона, штат Огайо. Кроме того, Военное министерство Соединенных Штатов в значительной мере покрыло расходы на содержание в Нью-Хейвене отряда добровольцев из Санитарного корпуса армии США, направленного сюда по любезному содействию главного хирурга Роберта Мейтленда О’Рейли.
БЛАГОДАРНОСТИ ЗА ПОМОЩЬ В ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Успешное выполнение экспериментов во всех их деталях, особенно химической работы, стало возможным благодаря активному и постоянному сотрудничеству коллеги автора, Лафайета Б. Менделя, Ph.D., профессора физиологической химии в Шеффилдской научной школе.
Эффективную помощь в рутинной химической и другой лабораторной работе в связи с экспериментами оказали Фрэнк П. Андерхилл, Ph.D., Артур Л. Дин, Ph.D., Гарольд К. Брэдли, B.A., Роберт Б. Гибсон, Ph.B., Оливер Э. Клоссон, Ph.B. и Чарльз С. Ливенворт, Ph.B.
Д-р Уильям Г. Андерсон, директор Йельского гимнастического зала, при содействии своих помощников оказал ценную помощь в наблюдении за физическим развитием подопытных, в организации частых тестов на силу, а также в определении характера и объема их работы в гимнастическом зале. Большая часть подготовки солдат проходила под личным руководством Уильяма Х. Каллахана, M.D., медицинского ассистента в гимнастическом зале, в то время как г-да Уильям Чейз, Антон Мюллер, Джон Стэплтон и Х. Р. Глэдвин, помощники инструкторов в гимнастическом зале, проводили тренировки и следили за непосредственной мышечной подготовкой мужчин.
В исследовании «времени реакции» и других вопросов, представляющих психологический интерес, работа велась под руководством Чарльза Х. Джадда, Ph.D., заведующего Йельской психологической лабораторией, при содействии Уоррена М. Стила, B.A., и Клойда Н. Макаллистера, Ph.D.
В морфологическом исследовании крови и т. д. ценную помощь оказал д-р Уоллес Девитт, лейтенант, командующий армейским отрядом. Д-р Девитт также всячески содействовал во время своего пребывания в Нью-Хейвене поддержанию условий, необходимых для солдатского отряда в эксперименте такого рода.
Кроме того, следует выразить благодарность нескольким унтер-офицерам Санитарного корпуса за их разумное сотрудничество и интерес. Наконец, мы выражаем благодарность людям из Санитарного корпуса, которые вызвались участвовать в эксперименте, за их добровольное соблюдение многих ограничений, наложенных на них во время шестимесячного пребывания в Нью-Хейвене, и за достойное поведение в условиях, которые не всегда были приятными.
Мы выражаем благодарность студентам университета, которые вызвались быть испытуемыми, за их разумное сотрудничество, живой интерес и искреннее соблюдение наложенных условий.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Нет предмета более физиологически важного или более значимого для благополучия человеческого рода, чем питание. Как лучше поддерживать организм в состоянии здоровья и силы, как достичь наивысшей степени эффективности, как физической, так и умственной, при наименьших затратах энергии — это вопросы питания, о которых должен знать каждый просвещенный человек, и все же даже эксперт-физиолог сегодня находится в состоянии неуверенности относительно того, что составляет правильный рацион для различных условий жизни и различных степеней активности. Мы слышим со всех сторон самые разные мнения относительно потребностей организма, относительно объема и характера пищевых требований, противоречивые утверждения относительно относительных достоинств животной и растительной пищи; действительно, существует большой недостаток согласия относительно многих фундаментальных вопросов, которые постоянно возникают при любом рассмотрении питания человеческого организма. Особенно это касается так называемых диетических стандартов, или пищевых потребностей здорового взрослого человека. Были приняты определенные общие стандарты, но тщательное изучение условий, при которых собирались данные, приводит к выводу, что рассматриваемые стандарты имеют очень сомнительную ценность, особенно когда мы видим множество примеров людей, живущих, по-видимому, в хорошем физическом состоянии, при режиме, который совсем не соответствует существующим стандартам.
Особенно нам нужны более определенные знания об истинных физиологических потребностях организма в белковой или альбуминовой пище, т. е. тех видах пищи, которые мы привыкли называть основными, поскольку они абсолютно необходимы для жизни. Если наши представления о ежедневных количествах этой пищи, необходимых для поддержания здоровья и силы, преувеличены, то для нас открывается возможность физиологической экономии, с дополнительной возможностью того, что здоровье и бодрость могут быть прямо или косвенно повышены. Более того, если из-за привычек, сложившихся годами и поколениями, мы пристрастились к потреблению чрезмерных количеств белковой пищи, количеств, значительно превышающих физиологические потребности организма, то мы должны рассмотреть возможность того, что этот избыток ежедневной пищи может быть в той или иной степени ответственен за многие болезненные состояния, которые можно было бы предотвратить более тщательным соблюдением истинных физиологических потребностей организма.
Сначала, однако, мы должны получить более определенную информацию о том, каковы реальные потребности организма в белковой пище, и эту информацию можно получить только путем тщательного научного экспериментирования в различных условиях. Это было целью настоящего исследования, и полученные результаты теперь представлены общественности с надеждой, что они окажутся не только научно интересными и ценными, но и послужат пробуждению интереса в умах вдумчивых людей к предмету, который, безусловно, имеет первостепенное значение для благополучия человечества. То, что физическое состояние организма оказывает всемогущее влияние на психическое состояние, и что даже моральная природа человека зависит от его телесного состояния, одинаково достоверно; следовательно, предмет питания, как только он будет полностью понят и его предписания будут соблюдены, обещает оказать благотворное влияние не только на телесные условия, но и на благополучие человечества во многих других направлениях.
Представляя результаты описанных здесь экспериментов, автор воздержался от пространных дискуссий, предпочитая позволить результатам в основном говорить самим за себя. Они, безусловно, достаточно убедительны и не нуждаются в избытке слов, чтобы придать им ценность; действительно, достоинство книги заключается в большом количестве последовательных результатов, которые не допускают противоречий и не нуждаются в аргументах для повышения их ценности. Представленные результаты являются научными фактами, и выводы, которые они оправдывают, самоочевидны.
CONTENTS
Page
Acknowledgments v
Preface vii
Introductory 1
I.
Experiments with Professional Men.
Chittenden: Daily Record of Nitrogen Excretion, etc. 24
First Nitrogen Balance, with comparison of income and output, amount and character of the daily food 34
Second Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 43
Mendel: Daily Record of Nitrogen Excretion, etc. 53
First Nitrogen Balance, with comparison of income and output, amount and character of the daily food 60
Second Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 67
Underhill: Daily Record of Nitrogen Excretion, etc. 79
First Nitrogen Balance, with comparison of income and output, composition of the daily food, etc. 87
Second Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 93
Dean: Daily Record of Nitrogen Excretion, etc. 98
Nitrogen Balance, with comparison of income and output, amount and character of the daily food 103
Beers: Daily Record of Nitrogen Excretion, etc. 111
First Nitrogen Balance, with comparison of income and output, amount and character of the daily food 114
Second Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 121
Summary of Results; True Proteid Requirements 127
II.
Experiments with Volunteers from the Hospital Corps of the United States Army.
Description of the Men 134
Daily Routine of Work 135
Daily Record of Nitrogen Excretion, etc., for each of the thirteen men under experiment 139
Average Daily Output of Nitrogen 199
Nitrogen Metabolized per kilo of Body-Weight 201
Changes in Body-Weight during the Experiment 202
First Nitrogen Balance, with comparison of income and output, amount and character of the daily food 203
Second Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 223
Third Nitrogen Balance, with composition of daily food, etc. 242
Summary regarding Nitrogen Requirement 254
Physical Training of the Men—Report by Dr. Anderson of the Yale Gymnasium 255
Body Measurements 261
Strength or Dynamometer Tests 262
Comparison of the Total Strength of the Men at the beginning and end of the Experiment 274
Reaction Time Experiments—Report by Dr. Judd of the Yale Psychological Laboratory 276
Character and Composition of the Blood 283
General Conclusions 285
Daily Dietary of the Soldier Detail 288
III.
Experiments with University Students, trained in Athletics.
Consumption of Proteid Food by Athletes 327
Description of the Men 329
Daily Record of Nitrogen Excretion, etc., for each of the eight men under Experiment 332
Average Daily Excretion of Metabolized Nitrogen 364
Metabolized Nitrogen per kilo of Body-Weight 365
Daily Diet Prescribed 366
Nitrogen Balance, with comparison of income and output, and amount and character of the daily food, etc. 375
The Physical Condition of the Men 434
Strength or Dynamometer Tests 436
Report by Dr. Anderson of the Yale Gymnasium 439
Reaction Time—Report by Dr. Judd of the Yale Psychological Laboratory 442
General Summary; True Physiological Requirements for Proteid Food 454
IV.
The Systemic Value of Physiological Economy in Nutrition.
Diseases due to Perversion of Nutrition 455
Waste Products of Proteid Metabolism may be Dangerous to Health 456
Origin and Significance of Uric Acid 458
Modification of Uric Acid Excretion by diminishing the amount of Proteid Food 463
Tables showing Excretion of Uric Acid by the three groups of men under observation; Uric Acid per kilo of Body-Weight, etc. 467
V.
Economic and Sociological Importance of the Results 471
VI.
General Conclusions 474
VII.
Description of Illustrations 477
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОНОМИЯ В ПИТАНИИ
ВВЕДЕНИЕ
Примечание. Для пользы читателей-неспециалистов метаболизм, слово, часто используемое, можно определить как термин, применяемый к совокупным химическим изменениям, происходящим в живой материи. Когда эти метаболические изменения являются созидательными, как при построении тканевого протоплазмы из поглощенного пищевого материала, они называются анаболическими; когда они являются разрушительными, как при расщеплении живой материи или при разложении материалов, накопленных в тканях и органах, они называются катаболическими. Белковый метаболизм, или, точнее, белковый катаболизм, следовательно, означает разрушительное разложение белкового или альбуминового вещества в живом организме и практически синонимичен азотистому метаболизму, поскольку весь приток азота в основном обеспечивается белками или альбуминовыми веществами пищи. Основной приток углерода, с другой стороны, обеспечивается жирами и углеводами, такими как крахмалы и сахара.
В результате многолетних наблюдений и экспериментов были сделаны определенные общие выводы относительно необходимых количеств пищи, необходимых для поддержания здоровья и силы. Были установлены определенные диетические стандарты, которые получили более или менее общее признание в большинстве частей цивилизованного мира; стандарты, которые были подкреплены и дополнены склонностью человека к потаканию своим слабостям. Карл Фойт из Мюнхена, чья долгая и успешная жизнь в качестве исследователя питания делает его выводы очень ценными, считает, что взрослому мужчине среднего веса (70-75 кг), выполняющему умеренную мышечную работу, требуется ежедневно 118 граммов белковой или альбуминовой пищи, из которых 105 граммов должны быть усвояемыми, 56 граммов жира и 500 граммов углеводов, с общей энергетической ценностью более 3000 больших калорий, чтобы поддерживать организм в равновесии. Стандарт или ежедневный рацион Фойта принимается более или менее повсеместно как представляющий потребности организма в нормальных условиях жизни, и выводы, к которым пришли другие исследователи по этим же направлениям, были более или менее согласованы с цифрами Фойта. В подтверждение этого утверждения можно привести следующие данные:
СРЕДНИЕ РАЦИОНЫ.
Moleschott. Ranke.[1] Forster. Hultgren[2] and Landergren. Atwater. Studemund.[3] Schmidt.[4]
grams grams grams grams grams grams grams
Proteid 130 100 131 134 125 114 105
Carbohydrates 550 240 494 523 400 551 541
Fats 40 100 68 79 125 54 63
Fuel value (calories)[5] 3160 2324 3195 3436 3315 3229 3235
Во многих из этих рационов следует отметить, что потребность в белке установлена даже на более высокой отметке, чем стандарт Фойта. Аналогичным образом, Эрисман, изучая рационы русских рабочих, имевших свободный выбор пищи и выполнявших умеренно тяжелую работу, обнаружил, что ежедневный рацион состоял из 131,8 грамма белка, 79,7 грамма жира и 583,8 грамма углеводов, с общей энергетической ценностью 3675 больших калорий. Далее, Хултгрен и Ландергрен [6] обнаружили, что шведские рабочие, выполнявшие тяжелую работу, имели в качестве ежедневного рациона 189 граммов белка, 110 граммов жира и 714 граммов углеводов, с общей энергетической ценностью 4726 больших калорий. Фойт обнаружил, что немецкие солдаты на действительной службе потребляли ежедневно 145 граммов белка, 100 граммов жира и 500 граммов углеводов, с общей энергетической ценностью 3574 больших калорий. Лихтенфельт [7], изучая питание итальянцев, утверждает, что итальянскому рабочему, выполняющему умеренный объем работы, требуется 110,5 грамма белка и общая энергетическая ценность ежедневной пищи 2698 калорий, в то время как при тяжелом труде ему требуется 146 граммов белка ежедневно, с углеводами и жирами, достаточными для получения 3088 больших калорий. В нашей собственной стране Этуотер [8], который сделал много ценных наблюдений за диетическими привычками различных классов людей и в различных условиях жизни, заявил, что несколько более либеральная норма белка была бы желательна, скажем, 125 граммов, с общей энергетической ценностью 3500 больших калорий для человека, выполняющего тяжелую мышечную работу.
В, возможно, самой последней книге по питанию Арман Готье [9], пишущий о французском народе, утверждает, что обычному человеку в этом климате требуется ежедневно 110 граммов альбуминовой пищи, 68 граммов жира и около 423 граммов крахмалистой или сахаристой пищи. Возможно, однако, говорит Готье, что количество альбуминовой пищи может быть уменьшено, если необходимо, до 78 граммов в день в случае, если человек не работает и принимает дополнительно не менее 50 граммов жира и 485 граммов углеводной пищи. Там, однако, где человек работает от восьми до десяти часов в день, рацион, говорит Готье, должен быть увеличен по крайней мере до 135 граммов альбуминовой пищи, с 85-100 граммами жира и с 500-900 граммами крахмалистой пищи.
Хотя эти цифры можно считать вполне убедительно показывающими диетические стандарты, принятые человечеством, нет никаких доказательств того, что они представляют реальные потребности организма. Мы можем даже задаться вопросом, имеют ли простое наблюдение за видами и количествами пищи, потребляемой различными классами людей в различных условиях жизни, какое-либо важное отношение к этому вопросу. Они проливают свет на диетические привычки, это правда, но такие наблюдения не дают информации о том, насколько рассматриваемые рационы служат реальным потребностям организма. Мы можем обнаружить, например, что при определенных заданных условиях диеты люди, о которых идет речь, выглядят хорошо питающимися и выполняют свою работу с видимой легкостью и комфортом; но не могли бы эти же результаты последовать при меньших количествах пищи? Если так, то неизбежно должна существовать определенная степень физиологической экономии при более ограниченной диете и, как следствие, конечная выгода для организма за счет уменьшения износа телесного механизма.
Действительно, экспериментальная работа и наблюдения, разбросанные за последние несколько лет, предполагают возможность того, что гораздо более низкие стандарты диеты достаточны для удовлетворения реальных физиологических потребностей организма. Так, Хиршфельд [10] в 1887 году обнаружил, экспериментируя на себе (24 года, вес 73 кг), что можно поддерживать азотистое равновесие на диете, содержащей всего 5–7,5 грамма азота в день, или 35–45 граммов белка, в течение десяти-пятнадцати дней. Количество потребляемой безазотистой пищи, однако, было довольно большим, особенно количество масла — часто 100 граммов в день — средняя энергетическая ценность составляла от 3750 до 3916 больших калорий ежедневно. В 1888 году Хиршфельд [11], снова экспериментируя на себе, поддерживал азотистое равновесие в течение нескольких дней на 7,5 грамма азота в день, с жирами и углеводами, достаточными для получения общей энергетической ценности 3462 больших калорий в качестве ежедневного среднего. Главная критика экспериментов Хиршфельда заключается в том, что он не смог во всех случаях получить определенные аналитические данные об используемых продуктах питания и не смог определить азот в кале. Тем не менее, его результаты ценны как указывающие на возможность поддержания азотистого равновесия хотя бы на короткое время при низком потреблении белка.