Новости науки

Обмен опытом. Вклад российских ученых в Международный конгресс по оптике

Обмен опытом. Вклад российских ученых в Международный конгресс по оптике

В Южно-Африканской Республике завершился XXVI Международный конгресс по оптике, собравший мировых ученых для обсуждения актуальных вопросов в области оптики и фотоники. В рамках конгресса состоялись выборы Международной комиссии по оптике (ICO) на период 2024–2027 ...

6 ноября 2024 : 15:00  2 мин.

Наука в лицах

Познакомьтесь с жизнью и достижениями выдающихся учёных и влиятельных личностей в истории науки.

Смотреть всё
  • Софья Ковалевская

    В жизни Софьи Ковалевской главными были две вещи, побуждавшие ее к постоянному движению вперед и приносившие как радость, так и мучительное понимание невозможности достичь идеала, к которому она стремилась. Речь о математике и любви, тесно ...

  • Вильгельм Конрад Рентген

    Этот немецкий ученый в восемнадцать лет был отчислен из общеобразовательной школы без права восстановления, в двадцать четыре года получил степень доктора философии, в тридцать один стал профессором университета, а в пятьдесят один сделал ...

  • Иммануил Кант

    Триста лет назад родился философ, который вывел такую формулу человеческого счастья: «звездное небо надо мной и моральный закон во мне». Попробуем же разобраться в том, каким путем он к ней пришел… В одной из своих книг Кант рассказал следующий ...

  • Петр Капица

    Петр Капица прожил жизнь, наполненную не только великими научными достижениями, но и личными испытаниями, достойными остросюжетного романа. В коридорах советской науки, где каждый шаг мог обернуться как открытием, так и катастрофой, он ...

Внятно-понятно

Сырный вопрос. Как рождается наш любимый продукт?
25 октября 2024  13 мин.

Сырный вопрос. Как рождается наш любимый продукт?

На сегодняшний день в мире известно более тысячи сортов сыра – мягких и твердых, с дырочками и «со слезой», источающих самые разные ароматы и окрашенных в разнообразные цвета. А какие названия! Бофор и качокавалло, валансе и махореро, реблошон и сантарем… Трудно поверить, что в основе формирования так не похожих друг на друга сыров лежат схожие химические процессы…

Что входит в состав сыра?  

Главной составляющей является молоко. При производстве сыра специфические белки молока – среди них 80% составляют казеины, затем идут альбумины и глобулины – подвергают свертыванию. Процесс происходит под воздействием молокосвертывающих ферментов или же ферментов и бактериальных заквасок.

Ферменты способствуют образованию сгустка и отделению сыворотки. Традиционно в сыроделии используется сычужный ферментативный комплекс, включающий в себя пепсин и химозин, способные катализировать реакции гидролиза белков. Эти ферменты выделяют из сычуга, то есть желудка, двух-трехнедельных телят. При помощи ферментативного комплекса, обладающего высокой активностью, молоко при температуре в 32-35 ˚С сворачивается за полчаса-час.

За текстуру, вкус и аромат сыра отвечают закваски, которые представляют собой чистые бактериальные культуры: молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки. Делятся закваски на мезофильные и термофильные. Первые «работают» при невысоких и умеренных температурах, вторые - при нагревании сырной массы до 40-60 ˚С, что необходимо для производства некоторых сортов. Именно поэтому производство сыра называют не только сыроделием, но и сыроварением. Хотя далеко не все сыры нагревают при производстве.

Изображение: Сaroline Roose/Unsplash

Кроме ферментов и заквасок сыроделу необходима соль, служащая натуральным усилителем вкуса и консервантом. Для уплотнения сырного сгустка в него также могут вводить хлорид кальция, а для придания сыру нужной окраски - натуральные или искусственные красители. В некоторые сорта сыра добавляют пряности, травы, кусочки овощей или фруктов.

Какое молоко используют сыроделы?

Коровы пасутся на Альпийских лугах. Изображение: Freepik

Именно качество молока больше всего влияет на конечный продукт, и зависит оно от того, какой корм ест животное, в каких климатических условиях живет и т.д. Из молока одних и тех же животных, полученного в разное время года, могут выйти сыры с разным вкусом.

Наиболее распространенное – коровье, из которого получаются сыры с мягким и нежным вкусом, богатые белком и кальцием. Козье молоко по составу близко к коровьему, но содержит больше фосфора, кальция и жира. Текстура у сделанного из него сыра более плотная, аромат – яркий, иногда резкий. Молоко овцы по сравнению с коровьим жирнее, оно сероватое по цвету и сладковатое. Вкус у овечьего сыра насыщенный, в нем чувствуется острота. Используют в производстве сыра и молоко буйволиц, густое, сладкое, богатое витаминами и минералами. Всем известную моцареллу в ее традиционном виде делают именно из буйволиного молока, как это происходит до сих пор в итальянской области Кампанья. Нов других странах большинство производителей моцареллы перешли на коровье молоко.

А еще сыр изготавливают из лосиного, оленьего, ослиного молока, молока яков. Но такие сыры – это, скорее, экзотика, их производят мало.

Сыры в СССР

Чем отличаются сыры из пастеризованного и сырого молока?

Сыры из термически не обработанного молока нередко имеют более яркие вкус и аромат. Но вместе с тем они могут содержать патогенные бактерии, вызывающие тяжелые заболевания. Сыр из пастеризованного молока безопасен в бактериологическом отношении. И хотя при термической обработке молока, в том числе пастеризации, меняется молочная микрофлора, ее можно впоследствии восстановить заквасками. Что касается витаминов и минералов, то они в сыре из пастеризованного молока полностью сохраняются.

Выбор, который делает сыровар между пастеризованным и сырым молоком, зависит от качества сырья, а также технологических особенностей и требований, существующих на данном производстве и в целом в стране. В России производить промышленным способом сыры из термически не обработанного молока запрещено.

На какие виды делятся сыры?

Какой-либо единой общемировой классификации сыров не существует. Но все же их можно разделить по нескольким критериям. Прежде всего, это используемое молоко: коровье, козье, овечье и т. д. В соответствии с содержанием влаги все сыры подразделяют на сухие, сверхтвердые, твердые, полутвердые и мягкие. Играет свою роль и способ производства, например с высокой или низкой температурой второго нагревания. Традиционные «голландские» сорта, такие как эдам и гауда, относятся ко второй группе, а «швейцарские» – эмменталь или маасдам – к первой. Различают сыры и в зависимости от коагуляции (свертывания) белка, которая бывает сычужной, кислотной, смешанной. Также имеет значение наличие созревания, в зависимости от чего сыры делятся на зрелые и свежие. 

Изображение: Freepik

Каковы общие технологические принципы и биохимия сыроделия?

В целом технология производства примерно одинакова для всех видов сыров. Сначала проводят приемку и подготовку молока. В случае с производством сыра из пастеризованного молока сырое молоко термически обрабатывают при температуре в 72-74 ˚С в течение 15-20 секунд. В результате значительно снижается концентрация бактерий и происходит частичная денатурация казеина, то есть изменение природной формы белковой молекулы. После пастеризации проводят так называемую сычужную пробу: если молоко сворачивается за 15-20 минут, оно пригодно для производства сыра.

В подготовленное молоко добавляют бактериальную закваску, способствующую активизации молочнокислых бактерий. Их основные субстраты – глюкоза и галактоза, а продуктом окисления глюкозы является молочная кислота. Увеличение численности молочнокислых бактерий повышает вязкость молока и способствует агрегации мицелл (упорядоченных белковых структур) казеина, на поверхности которых как раз и происходит действие сычужного фермента.

Затем в молоко вносят молокосвертывающие ферменты. Под их воздействием осуществляется процесс коагуляции (свертывания, створаживания), когда белки расщепляются – например, казеин превращается в параказеин. Коагуляция ведет к выработке и уплотнению сырного сгустка (калье), что сопровождается отделением сыворотки. Также нередко в сырную массу, чтобы повысить плотность сыра, добавляют хлорид кальция.

Следующая задача – удалить лишнюю сыворотку из сгустка и придать ему дополнительную плотность. Поэтому сгусток режут на сырное зерно и применяют второе нагревание при помощи горячей воды или пара. У большинства полутвердых сыров второе нагревание происходит при низкой температуре: 36-42 ˚С, у твердых вроде пармиджано реджано (пармезана), «Швейцарского» или его отечественного аналога «Советского» – при более высокой, до 58 ˚С. Мягким сырам типа «бри» и «камамбер» второе нагревание не требуется.

Далее идет формование сыров в специальных формах. После него – прессование у твердых сыров или самопрессование у мягких, в результате чего сыр освобождается от оставшейся лишней влаги и становится более плотным. Затем происходит посолка, сухой солью или погружением в соленый раствор. Посолка регулирует активность молочнокислых бактерий и скорость биохимических процессов в созревающем сыре.  

Изображение: Freepik

Наконец сырные головки отправляются на созревание в подвалы с контролируемой температурой или в климатическую камеру. В климатической камере поддерживаются оптимальные, специально контролируемые температурно-влажностные режимы, а за сыром дополнительно ухаживают, например, моют корку, добавляют бактерии и микроорганизмы.

Сколько длится созревание сыра?

Все сыры, за исключением свежих, проходят через данный этап. У мягких он короче по времени – две-три недели, у полутвердых – около одного-полутора месяцев, у твердых может длиться до года, а сверхтвердые сыры доходят до нужной кондиции более полутора лет. Если сразу после изготовления все сыры имеют примерно одинаковые вкус и запах, то в процессе созревания добавляются конкретные органолептические свойства. И сыр приобретает, кроме общих, специфические вкус, аромат и рисунок. Выдержанный сыр может цениться выше по сравнению с таким же, но с менее долгим сроком созревания, поскольку обладает более насыщенными и сложными вкусом и ароматом, более выраженной консистенцией.

Наиболее выдержанный из всех нынешних сыров – итальянский Bitto storico, отдельные экземпляры которого имеют возраст в восемнадцать лет.

Мягкие сыры с белой плесенью типа камамбера или бри созревают в течение всего срока годности, постепенно они становятся более мягкими, их вкус – насыщенным и пикантным, а запах – острым. Для выращивания благородной белой плесени требуются особые условия, а когда они не соблюдаются, может появиться совершенно ненужная серая плесень. Пушистые, длинные серые ворсинки дали название этому сырному дефекту – «кошачья шерсть».   

Изображение: David Xeli/Unsplash

Как делают сыры с белой или голубой плесенью?

Технология производства таких сыров как камамбер или бри сложна, потому что их бархатистая корочка белого или кремового цвета появляется не в один этап. На поверхности сыра необходимо вырастить целую колонию микроорганизмов – дрожжей, плесеней, бактерий. Для появления и роста плесени внутри голубых сыров, таких как горгондзола, рокфор, данаблю, требуется воздух и, чтобы обеспечить его доступ, сырные головки прокалывают толстыми иглами.

Производят и сыры, сочетающие оба вида плесени – белую и голубую – вроде немецкой камбоцолы, которая получила свое название от камамбера и горгондзолы, поскольку соединила особенности обоих.    

Изображение: Freepik

Откуда в сыре берутся дырки?

Содержащиеся в заквасках бактерии размножаются и выделяют углекислый газ, который способствует появлению в сырной массе воздушных пузырей, превращающихся в дырки, или глазки. Образуются они не сразу, а спустя примерно три недели после изготовления сыра. Размер дырок зависит от технологии производства, температуры и времени созревания сыра. В некоторых сортах, таких как швейцарский эмменталь и его голландский аналог маасдам, крупные дырки являются отличительной особенностью, в других – подобных камамберу и бри – глазки, наоборот, не нужны, и такие сыры называют слепыми. В определенных сортах российских сыров дырочки образуются благодаря насыпному способу формования, когда сырное зерно встряхивают, и между его крупинками остаются воздушные пустоты.

Что такое сыр «со слезой»?

Появляющиеся на срезе сыра, в глазках, капли солоноватой влаги сыроделы называют «слезой». Они свидетельствуют о полном созревании сыра и его высоком качестве.  

Почему некоторые сорта сыра пахнут, как писал Эмиль Золя, «тухлой дичью»?

Такой аромат источает метантиол – соединение серы, обладающее летучестью и достаточно резким запахом. Метантиол вырабатывают присутствующие на сырных корках определенные бактерии, например Brevibacterium linens. Они живут и на коже человека, провоцируя запах немытого тела, особенно ступней, а сырам придают острый, природный, «дикий» аромат. У Пушкина в «Евгении Онегине» есть такие строки: «И Страсбурга пирог нетленный Меж сыром лимбургским живым И ананасом золотым». Мягкий, с желто-коричневой корочкой лимбургский сыр, или лимбургер, который любили Александр Сергеевич и Петр I, имеет тот самый запах.

Какие сорта сыра являются наиболее старыми?

Натюрморт с сыром. Флорис Класс ван Дейк.  1615. Изображение: Rijksmuseum

Уже десять тысячелетий назад, когда люди занялись скотоводством и стали использовать для хранения молока бурдюки из желудков животных, было замечено, что молоко в них превращается в сгусток. Скорее всего, так и появился первый сыр.

Самые ранние из найденных образцов сыра были обнаружены в египетских гробницах. Один из таких сыров – кариш, относящийся к свежим сырам – делают в Египте до сих пор, используя молоко коров или буйволиц и нередко смешивая его.

Сыр из овечьего молока, известный с древнеримских времен, Conciato romano, что в переводе означает «римский дубленый», получил свое название из-за того, что обработка его поверхности напоминает процесс дубления кожи растительными веществами. Головку сыра покрывают смесью из масла, вина и пряных трав, защищая ее от вредных бактерий. Созревает сыр в глиняных формах, в темноте, от полугода до двух лет. Своим крепким вкусом Conciato romano превосходит многие известные сыры.

Норвежский полутвердый гамалуст называют «старым сыром», скорее всего, потому, что его могли употреблять еще викинги. Гамалуст изготавливают без использования сычужного фермента и соли: молоко сквашивают молочнокислыми бактериями. Затем на поверхность сыра наносятся плесневые грибы и руками втираются в нее, манипуляция повторяется раз в несколько дней, в результате чего плесень прорастает внутрь. Сыр викингов грубоват на вкус и имеет желто-коричневый цвет. В самой Норвегии он весьма популярен, но за ее пределами почти не продается.

Какой сыр называют «королем сыров»?

Титул этот неофициальный, но заслуженный. Его носит еще один исторический сыр – пармезан. На родине его называют по-итальянски – Parmigiano Reggiano (пармско-реджийский). Это имя было дано сыру в честь двух итальянских провинций, Пармы и Реджо-Эмилии, центров его производства. И только сыр, сделанный там, а еще в Модене, в Мантуе на правом берегу По и в Болонье, в той ее части, что находится на левом берегу Роны, может носить имя «пармиджано реджано».

Своим появлением пармезан обязан монахам, – бенедиктинцам и цистерцианцам, чьи обители находились в названных местах, богатых плодородной землей и чистой водой и наделенных мягким климатом. Коровы, пасшиеся на монастырских пастбищах, давали много молока, и его излишки стали перерабатывать в сыр. Монахи мечтали о таком сорте, который хранился бы долго и не портился во время длительных путешествий. И он получился, этот медленно созревающий, твердый сыр с зернистой структурой, с «зернышками» внутри, которые состоят из кристаллов тирозина и кальция. Производство сыра осуществляется с 1 апреля по 11 ноября: именно в данный период молоко обладает необходимыми качествами. На изготовление одной сырной головы весом 25-30 кг идет около 550 литров молока, причем оно используется в сыром виде: за его безопасностью для потребителя строжайше следят.  

В 1990-х «пармиджано реджано» было признано названием с защищенным происхождением. На территории Евросоюза законодательно запрещено именовать этим сочетанием или словом «пармезан» сыры, изготовленные вне официально установленной зоны производства. Недавно этому сыру стали придавать дополнительную защиту: в каждую этикетку встраивают микрочип размером с крупинку соли, гарантирующий подлинность изделия и несущий всю информацию о нем.

Изображение: caseificiosansimone.com

Какие сыры были созданы в России?

Само слово «сыр» восходит к праславянскому слову «сырой». Упоминание сыра можно найти еще в летописи Ярослава Мудрого. Петр I, открывший для России многие иностранные технологии, привез из Голландии не только кораблестроителей, но и сыроделов. Уже в начале XIХ века в России существовали частные сыроварни, производившие полутвердые сыры.

Однако настоящий расцвет отечественного сыроделия начался во второй половине XIX века и связан с именем Николая Васильевича Верещагина. Профессиональный моряк, он, выйдя в отставку, заинтересовался сыроделием и отправился постигать премудрости ремесла в Швейцарию.  По возвращении на родину Верещагин организовал более десятка артельных сыроварен, а позже открыл школу для обучения крестьян сыроварению и молочному делу. Главной его целью было дать российским хозяевам технологии, позволявшие вести прибыльное хозяйство на скудных северных землях. Именно благодаря Верещагину и его ученикам в Ярославской, Тверской, Костромской и других губерниях начало активно развиваться молочное животноводство, а вслед за ним сыро- и маслоделие.

Изображения: Мемориальный дом-музей Верещагиных; Wikimedia Commons; Freepik

Интересно, что начинал Верещагин с попыток переноса на российскую почву швейцарских технологий, но позже обратился к голландским. Ныне по ним делают такие сорта как «Ярославский», «Голландский» и «Костромской».  Верещагин первым применил на русской земле и «насыпную технологию», по которой производят самый любимый в нашей стране сорт «Российский».  

С подачи все того же Верещагина и его последователей сыроделие начало также активно развиваться на Кавказе. Позже сыродельным регионом стал Алтай с его первозданной природой и сочной травой на многочисленных пастбищах: по природным условиям этот край напоминает Швейцарию. Именно здесь в 30-е годы XX века сыроделу Дмитрию Граникову удалось создать отечественный аналог Эмменталера – сыр «Советский». Причем в отличие от швейцарских сыров наш стали производить не из сырого, а из пастеризованного молока, и созревал он меньше – три-четыре месяца. Сыр выходил недорогим, но качественным: на выставке в Лондоне он получил 95 баллов из 100. Вскоре Д.А. Граников возглавил экспериментальную научно-исследовательскую лабораторию сыроварения, созданную на базе Угличского сыродельно-молочного завода, построенного в середине 1930-х. Позже лаборатория выросла во Всесоюзный научно-исследовательский институт масло- и сыроделия (ВНИИМС), существующий и активно работающий до сих пор. Именно там были разработаны рецептуры таких сыров, как «Ярославский», «Пошехонский», «Голландский», «Костромской».

Сыры в СССР

Ирина Кравченко

От киновари до каротина. История красной краски
3 октября 2024  13 мин.

От киновари до каротина. История красной краски

Красный цвет издавна соотносится для человека с важнейшими понятиями, причем диаметрально противоположными, своего рода полюсами, между которыми умещается все человеческое существование… Сегодня в мире насчитывается более 200 красных пигментов, природных и искусственных. Какие минералы, растения, животные помогали людям создавать «идеальный красный»?

От красных минералов до покрасневших белил

Красный – цвет радости, праздника, душевного подъема, победы. По утверждениям психологов, красный и его оттенки стимулируют мозговую и сердечную деятельность, прибавляют энергии, бодрости. Однако красный цвет может и возбуждать, и, в конце концов, истощать, вызывать эмоциональную усталость. Этот цвет совсем не прост, он двойственен. Это цвет крови, которая есть жизнь, но, будучи пролита, – смерть, жертва. Это цвет пламени, то греющего, то сжигающего.

Из глубины веков до нас дошли свидетельства интереса человека к красному цвету. Археологами были найдены специально обработанные кусочки красной охры, или оксида железа, проще говоря – красноватой глины, которым более двухсот пятидесяти тысяч лет. Скорее всего, древние люди раскрашивали ими лицо и тело.

Позднее из охры стали делать собственно краску, образцы которой обнаружили в мастерской первобытного человека, насчитывающей около ста тысяч лет. Причем там, где не было залежей красной охры, в дело шла более распространенная желтая: ее обжигали при высокой температуре, чтобы удалить воду, и она приобретала красный цвет. Затем охру растирали, и полученный порошковый пигмент смешивали с водой или животным жиром. Эта краска входила в число тех, которыми тридцать с лишним тысячелетий назад, то есть в эпоху верхнего палеолита, были выполнены рисунки в пещерах – французской пещере Шове и испанской Альтамире.  

Наскальные рисунки в пещере Альтамира. Изображение: Thilo Parg, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

А со времен античности получила широкую известность киноварь. Поначалу так называли целую палитру красных красок растительного и минерального происхождения. Но постепенно киноварью стали называть пигмент из алого минерала – сульфида ртути. Ею окрашивали стены в интерьерах, расписывали посуду, использовали в косметике, хотя уже древние римляне знали, что киноварь вредна для здоровья. Именно поэтому сегодня ее используют редко.

Некогда киноварь называли также суриком, но позже второе название закрепилось за другим пигментом, который получали из обожженных свинцовых белил. Как гласит легенда, открыли такой способ получения красной краски случайно: бочонки с белилами везли морем, в порту на судне случился пожар. Бочонки не сгорели, но обуглились. В результате греческий художник Никий получил взамен ожидавшейся им белой краски новую, привлекавшую своим ярким, красно-оранжевым оттенком. К слову, свинцовые белила, как и сульфид ртути – вещество токсичное. Но древних это не слишком пугало: в античную эпоху из сурика, как и из киновари, делали даже румяна.

Средневековые миниатюристы ценили киноварь и сурик за яркость и выразительность, которые требовались для украшения рукописных книг. Само слово «миниатюра» восходит к названию киновари на латыни – «minium». В наше время свинцовые белила практически вышли из арсенала художников, но их производным – суриком – до сих пор покрывают стальные конструкции: железнодорожные вагоны, морские и речные суда, защищая их от ржавчины, ведь эта краска остается стойкой даже в соленой воде.

Пурпурная красота

Красные краски животного и растительного происхождения также известны человеку с глубокой древности, потому что сырье для них всегда находилось под рукой. Сорвал цветок, из стебля или корней которого потек яркий сок, или раздавил червячка, выпустившего красную жидкость, - и примитивная краска готова. А если собрать растения или насекомых, высушить, растереть, да еще смешать с другими составляющими, то, во-первых, можно варьировать оттенки, а во-вторых, получится более стойкий и удобный в использовании красящий материал.

Таким красителем стал пурпур, который добывали из морских брюхоногих моллюсков – иглянок. Археологические раскопки показали, что пурпур использовали уже 10 000 лет назад. Но востребованным в серьезных масштабах этот краситель красного цвета с фиолетовым оттенком стал позже. Считается, что его распространение – заслуга финикийцев, поставивших добычу пурпура на поток. Особенно ценился тот, что производили в средиземноморском городе Тире: окрашенные тирским пурпуром ткани не выцветали и не линяли. На окраску одного килограмма шерсти шло 30 000 моллюсков или три с лишним килограмма красителя-сырца, а стоимость пурпурного шелка поднималась еще выше. Пурпур во времена античности был самым дорогим красителем.

Одежды пурпурного цвета имели роскошный вид, но позволить их себе могли только люди состоятельные или облеченные властью. Порфира – мантия пурпурного цвета – стала отличительным знаком царской власти. В Древнем Риме и Византии облачаться в пурпур имел право лишь император. В Византии продолжали изготавливать пурпурный краситель по античным рецептам и в Средние века, но после завоевания Константинополя в XV веке турками-османами секрет его производства был утрачен. Восстановили его только в XVII-XVIII столетиях.   

Из корней растения марена обыкновенная, содержащего пигменты ализарин и пурпурин, изготавливали крапп – краситель красно-коричневого, малинового, фиолетового оттенков. Применяли его для окраски тканей еще древние египтяне, греки и римляне. Марену с давних пор не только собирали, но и культивировали. Известно, что император Карл Великий всячески поощрял выращивание этого растения. Позднее во Франции и Голландии появились целые плантации марены. Крапп шел на окраску сукна, в которое одевали армию. Так, например, в Англии солдат даже прозвали «красными мундирами». В России из крапового сукна также шили элементы военной формы. И знаменитые «краповые береты», головные уборы особого оттенка, до сих пор являющиеся знаком отличия в частях спецназа, тоже получили свое название от этого красителя.

Марена красильная (лат. Rubia tinctorum);  2) Сублимированный ализарин, из исследований британского химика Генри Эдварда Шунка 1840-1900 г.; Изображения: Franz Eugen Köhler, Köhler's Medizinal-Pflanzen, Public domain, via Wikimedia Commons; Science Museum Group, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

 В 1868 году немецкие химики синтезировали ализарин из антрацена – углеводорода, находящегося в каменноугольном дегте – создав, таким образом, первый искусственный краситель. Вскоре марену перестали разводить в промышленных масштабах, но ее использование как источника краски продолжается до сих пор.

На основе пигмента из марены изготавливают краску краплак. Она полупрозрачна и потому хорошо подходит для работы лессировками, то есть для нанесения слоями, особенно поверх непрозрачного слоя, в результате чего цвет выходит сочным и насыщенным. Живописцы Возрождения и барокко высоко ценили краплак за возможность изображения богатых тканей. Но на свету эта краска способна выцветать, поэтому вместо нее сегодня чаще используют синтетическую – все тот же ализарин.

Прекрасные червячки

Легендарный правитель ацтеков Монтесума брал их в качестве дани с захваченных городов, а у испанцев, завоевавших в XVI веке ацтекскую империю, этот товар стал вторым по значимости после серебра. Речь о кошенили, как обобщенно называют кокцид – семейство полужесткокрылых надсемейства червецов. Она «поставляет» один из самых известных природных красителей – кармин, обладающий красным цветом с оттенком пурпура.

В Араратской долине на корнях злаков обитает араратская (армянская) кошениль. Из нее делали малиновый краситель, который шел на окраску ковровой пряжи и богатой одежды. А в Средиземноморье издавна знали дубовую кошениль (кермес), живущую на листьях дуба Кермесского и дуба Палестинского. В Центральной и Северной Европе собирали с корней травянистых растений и специально выращивали польскую кошениль. Обитает она и в России, преимущественно на корнях земляники. Прежде этих насекомых именовали просто - червецами, отсюда и пошло старинное русское название красного цвета: червленый, червонный. Русские иконописцы называли красную краску «червлень». Но синонимом красного было и «кармазиновый» («кармазинный»), происходящее от все того же кармина.

О том, как собирали на Руси червеца, оставил записи немецкий и русский ученый XVIII века Петр Симон Паллас: «С половины июня до половины июля… бабы и дети обыкновенно упражняются перед жатвой в собирании червца (Coccus polonicus). Они ищут сего насекомого по сухим и тощим местам по большей части около корня земляницы… также при редко растущей траве, мохна называемой…» Краской из червеца крестьяне красили нити или ткань для праздничной одежды, красными нитками вышивали нарядные рубахи и сарафаны. Возможно, поэтому с XVII столетия слово «червленый» («чермный») стало вытесняться словом «красный» – «красивый».

Но самая известная кошениль – родом из Южной и Центральной Америки и Мексики, где она селится на кактусах рода опунция. Ацтеки не только собирали червяков в естественных условиях, но и разводили. Для получения одного килограмма кармина требовалось в среднем 150 000 самок: именно они, в отличие от самцов, неподвижно сидят на листьях. Их счищали специальными щетками, высушивали и измельчали. Кармином окрашивали пряжу и ткани, делали из него косметические средства и художественные краски.

Сбор кошенили. Хосе Антонио Альзате Рамирес. 1777. Изображение: uolpress.co.uk

Начиная с эпохи Великих географических открытий европейцы, познакомившись с мексиканской кошенилью, больше других насыщенной карминовой кислотой, стали отдавать ей предпочтение. В итоге «мексиканка» почти вытеснила другие виды.

Использовать кармин из кошенили продолжили и после того, как в 1991 году была синтезирована искусственная карминовая кислота: натуральный краситель оказался дешевле. Мы знаем его как пищевой краситель Е120. Правда, кармин отличается нестойкостью к свету и влаге, поэтому его окраску стабилизируют, получая кальциевые или алюминиевые соли карминовой кислоты. Применяют Е120 в мясной, рыбной, молочной, кондитерской промышленностях, при производстве алкогольных и безалкогольных напитков.

Несмотря на то, что натуральный кармин безопасен, существует предубеждение против добавки «из червей». Что ж, выбор у потребителя есть: при производстве продуктов питания или косметики используют немало других органических красителей красной гаммы, прежде всего, на основе пигментов растительного происхождения. Это каротин (Е160а) – тот самый, что придает окраску моркови, экстракт паприки (Е160с), ликопин (Е160d), присутствующий в помидорах и арбузах, а еще свекольный красный, или бетанин (Е162), антоцианы (Е163), содержащиеся в красном винограде, шиповнике, вишне, черной смородине, затем экстракт гибискуса и другие.

Очаровательные красные. Или нет?

Сегодня многие натуральные красители потеснены искусственными, синтетическими. Создавать вещества, аналогичные по составу и свойствам природным, начали еще в давние времена: к примеру, уже в древнем Китае и в арабских странах в эпоху Средневековья искусственную киноварь получали, сплавляя ртуть и серу – элементы, из которых состоит натуральная. Кстати, ренессансные художники использовали преимущественно искусственную киноварь. Ее производство было делом опасным, занимались им опытные умельцы. Ртуть и серу нагревали в закрытой реторте, образовывался сульфид ртути черного цвета, а потом после возгонки нагреванием и конденсации сульфид становился красным.

Искусственные красные красители стали активно синтезировать, начиная со второй половины XIX века. Они достаточно просты в производстве и дешевы, придают изделиям более яркий, насыщенный и стойкий цвет, к тому же их требуется добавлять гораздо меньше, чем натуральных.

В пищевой промышленности без красных красителей теперь не обойтись: потребителю хочется не только приятного вкуса, но и насыщенного цвета. И здесь вовсю идут в дело красители синтетические, сырьем для которых служат, как правило, каменноугольная смола и продукты нефтепереработки. Подобные красители могут входить в состав соленой красной икры и красной рыбы, колбас и сосисок, мороженого и конфет, алкогольных и безалкогольных напитков, йогуртов, желе. Но, естественно, возникают вопросы, безопасно ли использовать эти красители в производстве продуктов питания.

Изображение: Freepik

Да, есть примеры негативного воздействия на здоровье человека. Достаточно вспомнить пищевой краситель Е121, или «цитрусовый красный». Раньше им не только подкрашивали соки, йогурты, конфеты, мороженое, но и придавали с его помощью особо аппетитный вид апельсинам, мандаринам, грейпфрутам. Позже выяснилось, что цитрусовый красный опасен, и его почти повсюду запретили. «На подозрении» Е122, он же кармазин, или азорубин, а также Е123 (амарант), который с размахом применяли в пищевой промышленности и даже при производстве детского питания. Сегодня целый ряд стран, в том числе Россия, отказались от использования амаранта, найдя ему замену: Е129 или «красный очаровательный АС».

Красители, не идущие в пищу, тоже нередко проявляют себя не с лучшей стороны: там – ртуть, там – свинец, там – кадмий. Если они и не наносят вреда непосредственно потребителю, то загрязняют окружающую среду. В качестве примера можно привести тот же кадмий: в краске ведет себя прилично, но при производстве способен попадать в почву и в продукты питания, где проявляет свои вредные свойства. Наиболее стабильным, нетоксичным и долго сохраняющимся оказался знаете какой пигмент? Та самая красная охра, которой пользовались еще древние люди. Она и сегодня востребована. Например, из нее делают краски для различных поверхностей.

От Виллы Мистерий до красных флагов

Среди красок в палитре художников красному отведена одна из ведущих ролей. Например, в искусстве каменного века на стенах пещер присутствуют изображения со следами ладоней, припорошенных вокруг красной охрой. От времен  античности до нас дошло мало произведений живописи, но среди тех, что сохранились, выделяется роспись Виллы Мистерий (II-I вв. до н. э.) в Помпеях, где сцены представлены на ярко-красном фоне, усиливающем их праздничный характер.

Фреска на северной стене виллы Мистерий. Изображение: Pompejanischer Maler um 60 v. Chr., Public domain, via Wikimedia Commons

В искусстве Византии, Руси, средневековой Западной Европы красному придавалось особое значение: он символизирует кровь Спасителя и мучеников за веру. Красным изображали и покрывало Богородицы на византийских и русских иконах, который писали ба́гором – темно-красной с фиолетовым оттенком краской, напоминающей пурпур.

Изобилует красным и его оттенками живопись барокко, особенно много на картинах и фресках тканей красного цвета. Парадные портреты эпохи барокко редко обходились без красной драпировки позади запечатленного человека, что придавало его облику торжественности.

В XIX веке в среде русской аристократии возникла мода на наряды в народном духе, в том числе красного цвета. При царе Александре III стало модным носить кумачовые косоворотки из мужского праздничного костюма крестьян. Николай II любил надевать такую рубаху, в которой он и был изображен на портрете кисти Бориса Кустодиева. 

Сергей Прокудин-Горский. Перерыв на сенокосе. Российская империя. 1909. Изображение: Library of Congress

Искусство русского авангарда, яркое и дерзкое, во многом развивалось под знаком красного цвета, который звучит на картинах Петра Кончаловского, Ильи Машкова, Аристарха Лентулова, Василия Кандинского, Казимира Малевича… А «Купание красного коня» Кузьмы Петрова-Водкина, написанное в 1912 году, воспринимается как символ своего времени.  

Еще в период революционных событий 1905 года на улицах появились красные знамена, на одеждах – красные банты. Февраль 1917 года также сопровождался алыми флагами и бантами. После Октябрьской революции красное знамя стало государственным символом, а красный цвет - ведущим в цветовой гамме: красными были не только знамена, но и пионерские галстуки, косынки комсомолок, кремлевские звезды…

Красный вихрь

Именно красный цвет объединил творчество двух русских художников, Филиппа Малявина (1869-1940) и Абрама Архипова (1862-1930), чьи работы представлены на выставке «Адепты красного. Малявин&Архипов”, недавно открывшейся в Государственной Третьяковской галерее.

Архипов А.Е. Гости. 1914. Третьяковская галерея

В русских деревнях, откуда художники были родом, красные сарафаны носили девушки и молодые замужние женщины до рождения первенца. Невеста на второй день после свадьбы, когда продолжалось празднование, надевала красный сарафан. Слова народной песни «Не шей ты мне, матушка, красный сарафан» означают «не выдавай меня замуж».

Красные одеяния крестьянок Малявин писал киноварью, кадмием красным, краплаком. Приступая к работе над большим полотном «Вихрь», он искал такое связующее, чтобы цвет горел изнутри, сиял во всем своем великолепии. Поэтому обратился за советом к художнику Игорю Грабарю, знатоку разных живописных техник.

«…Он просил меня дать ему какой-нибудь рецепт связующего вещества, поднимающий светосилу и интенсивность цвета… – вспоминал Грабарь. – Я дал ему рецепт, главными составными частями которого были: венецианский терпентин (получаемый из живицы растворитель для красок, усиливающий их блеск, прозрачность и эластичность – Прим. авт.) и копаловый лак, предупредив его, что успех зависит от правильности дозировки: слишком большой перевес терпентина может сделать картину почти несохнущей, почему его надо регулировать смолой – копалом, расплавленным в льняном масле.

На этом связующем веществе он стер краски, которыми с того времени стал писать все свои картины. Ими написан и «Вихрь» в Третьяковской галерее. Неумеренное количество венецианского терпентина… превратило красочное тесто этой картины в массу, до сих пор не затвердевшую, в летние дни распускающуюся и даже грозящую прийти в движение. Но яркость красок, их блеск действительно изумительны, оставляя далеко позади яркость простых масляных красок».

Малявин Ф.А.Вихрь. 1906. Третьяковская галерея

Рассмотреть в подробностях многочисленные оттенки красного на картинах Малявина и Архипова посетители выставки смогут до 16 февраля 2025 года.

Ирина Кравченко

Изображение на обложке: AI-generated by A.Romantsova

Вспомнить все. Где искать ключ к глубинам памяти?
2 октября 2024  10 мин.

Вспомнить все. Где искать ключ к глубинам памяти?

Память – удивительное свойство человека. Конечно же, этим свойством обладают и животные, но в способности запоминать, хранить и воспроизводить огромные объемы детализированной информации эволюция продвинула людей далеко вперед. С другой стороны, каждому из нас знакомы ситуации, когда мы не вспомнили о чем-то важном или забыли то, о чем шла речь минуту назад. Как происходит запоминание и забывание? Попробуем разобраться в этом…

Пациент Г.М.

Первый значительный шаг к решению этой загадки был совершен всего 70 лет назад благодаря счастливому случаю. Вернее, злому року. В 1953 году в Хартфордскую больницу направили молодого человека, страдающего тяжелыми припадками эпилепсии. От лекарств пациенту становилось только хуже, и ему предложили прибегнуть к радикальным мерам. Канадские хирурги придумали способ бороться с недугом, удаляя часть гиппокампа. Эта область мозга представляет собойдва симметричных тельца, расположенных в височной части мозговых полушарий. В надежде усилить эффект от операции врач, у которого наблюдался молодой человек, решил пойти на эксперимент и удалил 2/3 гиппокампа вместо половины.

Пациент согласился. Неожиданный результат операции перевернул всю его последующую жизнь, вместе с тем положив начало многолетним исследованиям, составляющим основу современных представлений о том, как работает человеческая память. Молодого человека звали Генри Молисон; среди нейрофизиологов, изучающих память, он до сих пор известен как «пациент Г.М.».

Очнувшись, 27-летний Генри не помнил событий последних 2-3 лет и не мог запомнить никакой новой информации. Он постоянно забывал, где он находится, и каждый раз заново узнавал у медсестер, как пройти в уборную. При этом он мог помнить детали текущей ситуации или беседы, но стоило ему отвлечься или подумать о чем-то другом, тут же все забывал.

Случай стал настоящей сенсацией и привлек внимание всех специалистов, изучающих мозг. Вся последующая жизнь Генри Молисона была посвящена исследованиям и экспериментам, в которых он добровольно принимал участие ради того, чтобы мы могли лучше понимать, как устроена память, и разобраться, в чем же состояла роковая ошибка врачей, лишившая его способности запоминать.

Морской конек

Впервые продолговатую парную структуру в лимбической системе мозга, известную как гиппокамп, обнаружил итальянский медик и анатом Юлий Цезарь Аранци в середине XVI века. Он назвал ее в честь мифического морского чудища, напоминающего дельфина – ἱππόκαμπος, что буквально означает «морской конек» (кстати, вполне реальный, известный нам морской обитатель получит то же название значительно позже). На протяжении четырех сотен лет науке было толком неизвестно назначение этой части мозга. И лишь во второй половине XX века благодаря «пациенту Г.М.» ученые узнали, что гиппокамп играет ключевую роль в формировании и закреплении воспоминаний.

Гиппокамп. Изображение: Life Science Databases(LSDB)/CC BY-SA 2.1 JP

Наблюдая за Генри, они нашли подтверждение давнего предположения, что память может быть кратковременной (когда мы непродолжительное время удерживаем в поле своего внимания текущую информацию) и долговременной. Проводя аналогию с компьютерами, можно сравнить кратковременную память с оперативной, а содержание долговременной памяти – с информацией, сохраненной на жестком диске.

Однако компьютерная метафора не вполне точно отображает работу человеческой памяти. Работая с компьютером, мы извлекаем копию данных, сохраненных на жестком диске. Совершенно иначе обстоит дело с данными, «сохраненными» в нашем мозге: «Как только мы что-то вспоминаем, мы не берем копию этой долговременной памяти – она поднимается на осознанный уровень и затем укладывается обратно», – объясняет доктор биологических наук, нейрофизиолог Александр Яковлевич Каплан.

Эксперименты позволили выявить, что долговременная память состоит из нескольких отдельных структур. С одной стороны, она проявляется в способности вновь разыгрывать в своем приватном театре воспоминаний события и переживания из далекого прошлого – так называемая эпизодическая память, которой Генри Молисон лишился после злосчастной операции 1 сентября 1953 года.

С другой стороны, был обнаружен другой тип долговременной памяти, для которого не требуется участие гиппокама и который получил название «процедурной памяти». Она проявляется в способности обучаться механическим действиям и навыкам, требующим, скорее, моторной, нежели сознательной активности. Так, Генри участвовал в опытах, где ему предлагали написать свое имя на листе бумаги, глядя на отражение листка и его пишущей руки в зеркале. Человек с неповрежденным гиппокампом будет постепенно научаться, с каждым разом все с большей легкостью выполняя это задание. Такой же результат продемонстрировал и пациент Г.М., с той лишь разницей, что не помнил о предыдущих попытках: по мере освоения навыка он удивлялся, как ему с первого же раза удалось так легко выполнить непростую операцию.

Поскольку Генри утратил способность запоминать и выучивать новое, стало ясно, что долговременная память возможна именно за счет работы гиппокампа, в котором закрепляются наши воспоминания. По остроумной метафоре Ильвы и Хильды Эстбю, авторов замечательной книги «Это мой конек: наука запоминания и забывания», гиппокамп «вынашивает» воспоминания, подобно тому, как морской конек вынашивает свое потомство: «Он ухаживает за ними и не отпускает до тех пор, пока они не вырастут и не окрепнут настолько, чтобы позаботиться о себе самостоятельно. Для воспоминаний гиппокамп своего рода инкубатор».

Изображение: Freepik

Тот факт, что Генри помнил события своей жизни за два-три года до операции, дает основания считать, что как раз столько времени занимает такой «инкубационный период»: после этого мозг уже может извлекать «записанную» информацию, не прибегая к посредничеству гиппокампа.
С другой стороны, некоторые исследователи, работавшие с Генри, отмечали, что сведения о его жизни до операции, которыми он с ними делился, имели нарративный характер. Пациент  мог перечислять факты о том, где жили его родители, в какой школе он учился и т.д., но его рассказ был лишен деталей и красок, которые свидетельствовали бы о том, что он может переживать воспоминания, вызывая в уме живые образы и эмоции.

Иными словами, хотя Молисон был лишен эпизодической памяти, у него продолжала работать семантическая память – то, что включает наши знания о мире и о нас самих. Такие воспоминания можно представить в виде набора фактов, которые мы усвоили на протяжении жизни. Но одно дело знать некий факт, и совсем другое – помнить, как вы о нем узнали. Так, когда ушел из жизни отец Генри Молисона, он, погоревав один день, на следующее утро забывал о случившемся. Со временем он привык к отсутствию отца как к обыденному факту, но он не помнил события его смерти.

След памяти

История Генри Молисона послужила мощнейшим стимулом к исследованиям в области памяти, в частности, к изучению гиппокампа и его взаимодействия с другими разделами мозга. Благодаря развитию медицинской техники за последние полвека ученые научились если не читать мысли, то, во всяком случае, довольно точно локализовать место их появления в мозге при помощи энцефалографии и МРТ-сканера.

Еще в 1960-е годы, проводя эксперименты с кроликами, исследователи смогли воочию увидеть связь между гиппокампом и корой головного мозга: вслед за электрической стимуляцией гиппокампа возникает ответный сигнал в коре, и с каждой повторной стимуляцией ответ проявляется все более отчетливо, требуя все менее интенсивного стимула. Так закрепляется информация, которую мозг потом может извлечь.

Ставя опыты над крысами, бегающими в лабиринте с прикрепленными к их головам электродами, ученые заметили, что при изучении нового пространства нейроны, активирующиеся на коре, образуют все более отчетливую фигуру правильного шестиугольника! И когда крыса оказывается в уже изученном лабиринте, в ее мозге активируется тот же «нейронный шестиугольник». Этот шестиугольник представляет собой не что иное, как физическое измерение воспоминания, кусочки которого закрепляются в разных частях мозга.

В случае с человеческим мозгом картинка, конечно же, будет более сложной. В ходе экспериментов, проводимых в 2010-е годы в Великобритании, испытуемым предлагали думать о заранее оговоренных воспоминаниях, при этом МРТ-сканер отображал различные паттерны активности в мозге. Каждому воспоминанию соответствовал свой неповторимый паттерн – так называемый след памяти.

Джакопо Аннезе в лаборатории по изучению мозга в Калифорнийском университете (Сан-Диего). Группа под его руководством создала цифровую трехмерную модель головного мозга Генри Молисона на основе почти двух с половиной тысяч гистологических срезов замороженного мозга. Изображение:  University of California

Когда мы переживаем некий опыт, в разных частях коры активируются нейроны, образуя целую сеть или, если угодно, индивидуальный узор. Если наш мозг сочтет опыт достаточно ценным, чтобы его сохранить, то благодаря гиппокампу соответствующий ему нейронный узор может «застыть» и многократно воспроизводиться, а мы при этом будем вновь мысленно переживать тот опыт.

«Воспоминания абстрактны, как состояния и эпизоды: в голове мы можем пережить их заново, но фактически это укрепившиеся связи между нервными клетками», – поясняют Ильва и Хильда Эстбю.

Печенье «Мадлен»

Удрученный унылым днем и перспективой печального завтра, я машинально поднес к своим губам ложечку чаю, в котором намочил кусочек «мадлены» (прим.ред: вид печенья) . Но в то самое мгновение, когда глоток чаю с крошками пирожного коснулся моего неба, я вздрогнул, пораженный необыкновенностью происходящего во мне. Несомненно, то, что трепещет так в глубине меня, должно быть образом, зрительным воспоминанием, которое, будучи связано с этим вкусом, пытается следовать за ним до поверхности моего сознания…», – эта цитата из произведения Марселя Пруста «В сторону Свана. В поисках утраченного времени» также весьма важна для понимания механизмов памяти. У французов даже есть такое выражение: Madeleine de Proust, отсылающее к процитированному фрагменту романа, в котором, попробовав кусочек печенья «Мадлен», герой погружается в далекие воспоминания.

Изображение: Freepik

«Madeleine de Proust» – это случайный предмет, вызвавший в нас живые эмоции и ностальгические воспоминания. Для кого-то это мелодия, для другого – пейзаж или запах, а для кого-то, как для Пруста, – кусочек песочного печенья в форме ракушки. Более ста лет назад Марсель Пруст создал совершенно новую концепцию психологического романа, показывая на страницах своих книг, как одно впечатление способно извлекать из глубин нашей памяти вереницу образов, связанных одним событием, одним воспоминанием. Удивительно, как литератору удается уловить и в точности передать свойство человеческого мозга, которое спустя длительное время нашло научное обоснование. Сегодня мы знаем, что воспоминание состоит из множества разрозненных элементов некогда полученного нами опыта: зрительные образы, звуки, запахи, ощущения и эмоции.

Между этими разрозненными элементами, разбросанными по разным частям коры головного мозга, существует ассоциация, которая закрепляется и воспроизводится гиппокампом: он вновь и вновь соединяет разрозненные элементы в единую картину – воспоминание. Достаточно активировать какую-то часть целостного впечатления, чтобы оно целиком возникло перед нашим мысленным взором, и эпизод, описанный Прустом, служит прекрасной иллюстрацией этой особенности нашей памяти.

Надо отметить, что интуиция французского писателя оказалась верной и в другом аспекте: эмоциональная составляющая действительно играет значительную роль в закреплении воспоминания: «Эмоционально окрашенные события жизни запоминаются значительно сильнее», – говорит Александр Каплан.

Вообще, большинство ученых придерживаются мнения, что наша память работает избирательно, закрепляя лишь ту информацию, которая представляет для нас важность, и, конечно же, чем более сильный эмоциональный отклик находит в нас предмет, тем более важным он будет для нас и тем лучше он запомнится.

Вместе с тем, способность к запоминанию у каждого из нас индивидуальна, и возможность непроизвольного выстраивания ассоциации между различного рода впечатлениями, как правило, служит залогом того, что человек лучше запоминает информацию. Крайним проявлением этого феномена является синестезия – свойство восприятия, при котором действительные впечатления, получаемые одним органом чувств, непроизвольно вызывают ощущения, соответствующие другой сенсорной системе (известный пример – композитор Скрябин, у которого звуки музыкального лада ассоциировались с определенным цветом). Благодаря более ярко окрашенному восприятию, чем у среднестатистического человека, синестетики нередко проявляют феноменальную способность к запоминанию.

Василий Кандинский. Впечатление III (Концерт). 1911. Кандинский написал картину под впечатлением от концерта Арнольда Шенберга. Изображение: Wikimedia Commons

За последние 70 лет мы многое узнали о человеческом мозге и, в частности, о маленьком «морском коньке», который отвечает за нашу память. Мы узнали, где возникают воспоминания, и даже увидели их след. Обнаружили, что память неоднородна и состоит из множества различных частей, в которых задействованы разные структуры мозга. Мы удостоверились в том, что факты, события и предметы запоминаются более или менее отчетливо или не запоминаются вовсе, и большую роль в этом играет контекст… Еще больше открытий предстоит совершить в будущем. А пока мы будем бережно хранить в своей памяти опыт и знания, накопленные предшественниками. 

Наира Кочинян

Изображение на обложке: Freepik


Посмотреть все статьи

Видео на ПОИСКе

Показать все
Скачать последний выпуск Поиск
Скачайте последний выпуск газеты «ПОИСК» бесплатно прямо сейчас Скачать

Научный календарь

ПОИСК — путеводитель по науке

Показать все
Скачать последний выпуск Поиск

    Будьте в курсе последних событий!

    Подпишитесь на нашу новостную рассылку и получайте свежие новости и статьи на вашу почту.