Уилбур Олин Этуотер - Wilbur Olin Atwater

Уилбур Олин Этуотер
Сидящий Уилбур Этуотер.jpg
Портрет Этуотера из Министерства сельского хозяйства США
Национальность Соединенные Штаты
Альма-матер Уэслианский университет ( BA )
Йельский университет ( PhD )
Известен Система Atwater , исследования питания и обмена веществ человека
Научная карьера
Поля Химия

Уилбур Олин Этуотер (3 мая 1844 - 22 сентября 1907) был американским химиком, известным своими исследованиями питания и метаболизма человека , и считается отцом современных исследований в области питания и образования. Ему приписывают разработку системы Atwater , которая заложила основу науки о питании в Соединенных Штатах и ​​вдохновила современное олимпийское питание.

Этуотер был директором первой экспериментальной сельскохозяйственной станции США в Уэслианском университете в Мидлтауне, штат Коннектикут, и первым руководителем отдела исследований питания Министерства сельского хозяйства США .

Ранние годы

Этуотер родился в Джонсбурге, штат Нью-Йорк , в семье Уильяма Уоррена Этуотера, методистского епископального священника, защитника воздержания и библиотекаря Йельской школы права и Элизы (Барнс) Этуотер. Он вырос и провел большую часть своей жизни в Новой Англии . Он решил не участвовать в Гражданской войне в США , вместо этого продолжил свое высшее образование сначала в Университете Вермонта, а затем переехал в Уэслианский университет в Коннектикуте, где он завершил свое общее образование в 1865 году. В течение следующих трех лет Этуотер был учитель в различных школах и в 1868 году, он поступил в Йельский университет «s Sheffield научной школы , где он изучал сельскохозяйственную химию под Уильяма Генри Brewer и Самуэль Уильям Джонсон . Во время учебы в Йельском университете Этуотер подрабатывал ассистентом Джонсона, занимаясь анализом удобрений на предмет определенного содержания минералов; он также выполнил первый химический анализ продуктов питания или кормов в Соединенных Штатах. Атвотер получил докторскую степень в 1869 году в области агрохимии, его диссертация была озаглавлена «Приблизительный состав нескольких типов американской кукурузы», в которой он использовал варианты системы приближенного анализа для анализа четырех сортов кукурузы. После этого он продолжил свое образование в течение следующих двух лет в Лейпциге и Берлине , изучая физиологическую химию и знакомясь с сельскохозяйственными экспериментальными станциями Европы. Во время своего пребывания там Этуотер учился у немецкого физиолога и диетолога Карла фон Войта и работал вместе с учеником Войта Максом Рубнером . Этуотер провел время, путешествуя по Шотландии , Риму и Неаполю ; во время поездки он писал статьи о своих наблюдениях для местных газет в тех местах, где он жил в Соединенных Штатах. В 1871 году Этуотер вернулся в Соединенные Штаты, чтобы преподавать химию в университете Восточного Теннесси, а в следующем году перешел в Государственный колледж штата Мэн.

Там Этуотер познакомился с Марсией Вудард (1851-1932) из ​​Бангора, штат Мэн, дочерью Абрама Вударда. Они поженились в 1874 году, а в 1876 году у них родилась дочь Хелен, а в 1885 году родился сын Чарльз.

Карьера

Удобрения , 1882 г.

Уилбур Этуотер вернулся в Уэслиан в качестве профессора химии в 1873 году и оставался там до своей смерти в 1907 году. И он, и его наставник из Йельского университета, Сэмюэл Джонсон, были сторонниками создания в Соединенных Штатах организаций, похожих на те сельскохозяйственные экспериментальные станции, которые они видели. в Европе. Этуотер даже описал немецкие сельскохозяйственные экспериментальные станции в отчете министерства сельского хозяйства за 1875 год. Чтобы убедить законодательный орган Коннектикута выделить деньги на строительство станции, Орандж Джадд пожертвовал средства, а Уэслиан предложил лабораторные помещения и услуги Этуотера на неполную ставку. Благодаря их работе и взносу в размере 5600 долларов от законодательного собрания Коннектикута на двухлетний испытательный период в Соединенных Штатах была создана первая сельскохозяйственная экспериментальная станция. Этуотер служил администратором пробного запуска с 1875 по 1877 год, когда первоначальные исследования были сосредоточены на удобрениях. Еще до окончания двухлетнего испытания законодательный орган Коннектикута согласился на регулярное финансирование станции, но решил переместить постоянную экспериментальную станцию ​​Коннектикута в Научную школу Шеффилда в Йельском университете с Сэмюэлем Джонсоном в качестве первого директора. За это время Этуотер написал множество статей для научных периодических изданий, в которых подробно описаны его исследования и открытия в области физиологической и агрохимии, а также исследования, проводимые за рубежом (особенно в Германии). Многие из его статей были опубликованы в колонке под названием «Наука в сельском хозяйстве», в которой в основном обсуждались сельскохозяйственные удобрения в журнале Orange Judd's American Agricist .

На начальном этапе первой экспериментальной станции Этуотер расширил свою программу удобрений и начал изучать и экспериментировать с ростом и составом полевых культур. Исследования полевых культур продолжались даже после прекращения присвоения на соседней ферме; Этуотер особенно заинтересовался метаболизмом растений и был одним из первых исследователей, доказавших, что бобовые усваивают азот из воздуха. Когда стало известно о его экспериментах и ​​достижениях, Этуотеру потребовалась помощь в различных проектах. С 1879 по 1882 год он проводил обширные исследования продуктов питания человека от имени Рыбной комиссии Соединенных Штатов и Смитсоновского института. В 1879 году Комиссия по рыболовству США предложила компании Atwater средства для изучения состава и пищевой ценности североамериканских видов рыб и беспозвоночных. В 1882–1883 ​​учебном году Этуотер взял отпуск в Уэслиане, чтобы изучить усвояемость нежирной рыбы вместе с фон Фойтом в Германии. Вместе они нашли рыбу, сопоставимую с нежирной говядиной; за это время он узнал, как немецкие ученые изучают питание, и надеялся провести аналогичные исследования в Соединенных Штатах по возвращении. В 1885 году первая серия исследований Этуотера гороха, выращенного в питательном растворе, была опубликована в American Chemical Journal. В том же году Статистическое бюро штата Массачусетс запросило исследование собранных им данных о покупках продуктов питания для семьи. В своем исследовании Этуотер рассчитал суточные запасы углеводов, жиров и белков на душу населения, представленные в данных, и, принимая во внимание включенные данные о затратах, дал рекомендации о том, как можно выбрать более экономичные диеты, при этом сохраняя адекватную питательную ценность. . Подготовленный им отчет был включен в Годовой отчет Бюро за 1886 год.

Все это время Этуотер продолжал кампанию и поддержку расширения государственных сельскохозяйственных экспериментальных станций. Благодаря своим европейским исследованиям и опыту работы с финансируемыми государством европейскими экспериментальными станциями, Этуотер и Джонсон стали консультантами Министерства сельского хозяйства США и активными пропагандистами сельскохозяйственных исследований, регулируемых и финансируемых на федеральном уровне. Этуотер даже начал писать в публикациях Министерства сельского хозяйства США в поддержку принятия европейской модели научных лабораторий на отечественных экспериментальных станциях. К 1885 году Этуотер и Джонсон начали консультировать Конгресс и президента Гровера Кливленда по вопросам создания экспериментальных станций при колледжах, предоставляющих земельные участки, созданных в соответствии с Законом Моррилла в 1862 году. В 1887 году был принят Закон о Хэтче , по которому были выделены федеральные фонды (по 15000 долларов США каждому). ) земельным колледжам для создания экспериментальных станций. Когда был принят закон, Этуотер был назначен директором второй экспериментальной сельскохозяйственной станции в Коннектикуте, которая была создана в Сельскохозяйственном колледже Сторрса , и проработал там до 1892 года. В следующем году было создано Управление экспериментальных станций как средство контроля и оценивать эксперименты и деятельность станций; Этуотер был выбран первым режиссером. Он принял эту должность при условии, что сможет сохранить как свою профессуру, так и должность директора новой экспериментальной сельскохозяйственной станции Storrs. Этуотер проводил около 8 месяцев в году в Вашингтоне, и во время его отсутствия за него действовали заместители на других его должностях.

Этуотер видел свою миссию в качестве директора Офиса экспериментальных станций в том, чтобы «объединить станции по всей стране, объединить их работу и связать их с великим миром науки». Он немедленно учредил журнал Experiment Station Record , предназначенный для того, чтобы держать станции в курсе научных исследований, проводимых их коллегами и учеными за рубежом. Этуотер ясно дал понять, что публикация должна была стать сборником научных статей, а не платформой для обмена советами по хозяйству. Публикация была средством для станций Hatch Act сообщить о своих исследованиях Министерству сельского хозяйства США, а также призвать ученых к ответственности в соответствии с определенными стандартами исследований и отчетности. В то же время были созданы « Фермерские бюллетени», чтобы дать фермерам легко читаемое и понятное представление результатов сельскохозяйственных исследовательских станций и других научных учреждений. Благодаря роли директора Этуотера он смог направить исследования сельскохозяйственных экспериментальных станций в сторону научных и экспериментальных методов.

Исследования и инновации в области питания

На протяжении всей своей карьеры Этуотер интересовался исследованиями в области питания человека; проведя исследования от имени Рыбной комиссии США и Смитсоновского института, он продолжил исследования в области питания человека, и экспериментальная станция Storrs стала известна исследованиями в области питания. После создания станции Сторрс Этуотер и его коллеги начали проводить и публиковать исследования химического состава пищи. В 1891 году он ушел с поста директора Управления экспериментальных станций, чтобы вернуться к Сторрам и сосредоточиться исключительно на исследованиях в области питания. После его отставки Этуотер был назначен специальным агентом, отвечающим за программы питания. На этой должности он организовал обширный анализ продуктов питания, диетические исследования, эксперименты по усвояемости пищи, исследования энергетических потребностей с использованием людей, а также исследования стоимости и экономики использования и производства продуктов питания. В 1894 году Этуотер получил первое ассигнование Конгресса, выделенное на его лабораторию по исследованиям в области питания человека. Исследования Этуотера того времени использовались для создания диетических стандартов. Он основывал стандарты на среднем потреблении, но не считал их точными с количественной точки зрения; они логически различались в зависимости от возраста, пола и уровня активности, но он подчеркнул, что это не исследования метаболизма.

Субъект выходит из калориметра респиратора в лаборатории Этуотера. Предоставлено Специальными коллекциями Национальной сельскохозяйственной библиотеки США.

Он продолжал проводить метаболические исследования, связанные с диетическими стандартами, на основе наблюдений, полученных в ходе его работы с Войтом, который использовал дыхательный калориметр Рубнера для проведения подобных экспериментов на мелких животных. Вместе с Чарльзом Фордом Лэнгуорти они составили дайджест почти 3600 метаболических экспериментов в качестве основы для исследований, которые они будут проводить. Этуотер продолжил работу с физиком Эдвардом Беннеттом Розой и диетологом Фрэнсисом Гано Бенедиктом, чтобы разработать первый прямой калориметр, достаточно большой, чтобы вместить людей в течение нескольких дней. Калориметр, или аппарат для дыхания человека, был построен для точного измерения энергии, выделяемой пищей. Этуотер хотел использовать его для изучения и сравнения содержания питательных веществ в различных продуктах питания и того, как человеческий организм потребляет эти питательные вещества в различных условиях отдыха и работы. Калориметр измерял метаболизм человека, анализируя тепло, выделяемое человеком, выполняющим определенные физические действия; в 1896 году они начали первый из того, что собрало около 500 экспериментов. Благодаря своим экспериментам они смогли создать систему, которая стала известна как система Этуотера , для измерения энергии в единицах, известных как пищевые калории . С помощью машины можно было количественно оценить динамику метаболизма и измерить взаимосвязь между потреблением пищи и выработкой энергии. «Эксперименты проводятся с человеком внутри шкафа, или, как его еще называют, дыхательной камеры. На самом деле это медный ящик, заключенный [ sic ] в стены из цинка и дерева. В этой камере он живет - ест, пьет , работает, отдыхает, спит.Постоянный приток свежего воздуха для вентиляции.Температура поддерживается в точке, наиболее удобной для обитателя.Внутри камеры находятся небольшая раскладная кроватка, стул и стол. В дневное время кровать складывается и откладывается в сторону, чтобы дать мужчине место для сидения за столом или для прогулки взад и вперед. Однако его прогулка ограничена: камера составляет 7 футов в длину и 4 фута в ширину. и высотой 6 футов. Пища и напитки проходят в камеру через отверстие, которое также служит для удаления твердых и жидких экскреторных продуктов, а также для входа и выхода туалетных материалов, книг и других вещей, необходимых для комфорта и удобства. . " Его исследования основывались на первом законе термодинамики , принимая во внимание, что энергия может быть преобразована, но не может быть создана или уничтожена, несмотря на то, что в то время считалось, что этот закон применим только к животным, потому что люди уникальны. Более ранние эксперименты, касающиеся потребления и расхода калорий, доказали, что первый закон применим к животным, а открытия Этуотера продемонстрировали, что этот закон применим и к людям. В ходе экспериментов он продемонстрировал, что любое количество энергии, потребляемое людьми, которое невозможно использовать, сохраняется в организме.

Благодаря калориметрическим исследованиям стало больше внимания уделяться пищевой калорийности как единице измерения как для потребления, так и для метаболизма. Этуотер сообщил о весе калорий как о средстве измерения эффективности диеты и о том, что разные виды пищи производят разное количество энергии. Благодаря своим исследованиям он смог продемонстрировать, что калории из разных источников могут по-разному влиять на организм, и, в свою очередь, опубликовал таблицы, в которых сравнивались калории в различных продуктах питания.

Этуотер также изучал влияние алкоголя на организм. Его открытия показали, что люди генерируют тепло от алкоголя так же, как они генерируют тепло от углеводов. В то время, когда Федерация научной трезвости и Женский христианский союз трезвости сомневались в пищевой ценности алкоголя, Этуотер доказал, что алкоголь может окисляться в организме и использоваться в некоторой степени в качестве топлива. Информация, полученная в результате экспериментов Этуотера, использовалась торговлей спиртными напитками для продвижения алкоголя. «[Атуотер] был очень заметным в движении за воздержание, и каждый год он читал лекции студентам о воздержании и пытался пропагандировать [воздержание от алкоголя]» ... «Как хороший ученый, он сообщил данные и был очень расстроен. что алкогольные компании использовали его исследование «для рекламы своей продукции.

Смерть и наследие

В 1904 году Этуотер перенес инсульт и не мог работать до своей смерти в 1907 году. Он похоронен на кладбище Индиан-Хилл в Мидлтауне, штат Коннектикут .

Во время его упадка программа в Уэслиане продолжалась через его соратников. Его соратница и преемница Фрэнсис Бенедикт продолжила его работу и помогла создать лабораторию питания в Бостоне при финансовой поддержке Корпорации Карнеги . Первоначально средства предназначались для строительства новой лаборатории для Этуотера и финансирования его дальнейшей работы; однако, осознав, что он не вернется, средства были переведены на проект лаборатории в Бостоне. Бенедикт продолжил работу Этуотера и использовал дыхательный калориметр для дальнейшего измерения метаболизма и других процессов в организме. Бенедикт изучал различные уровни метаболизма младенцев, рожденных в двух больницах Массачусетса, спортсменов, студентов, вегетарианцев, майя, живущих на Юкатане, и нормальных взрослых. Он даже разработал калориметр, достаточно большой, чтобы вместить двенадцать девочек-скаутов в течение длительного периода времени. Его самым большим достижением было изобретение портативных полевых респираторных калориметров. В 1919 году Фрэнсис Бенедикт опубликовал отчет о метаболических стандартах с обширными таблицами, основанными на возрасте, поле, росте и весе.

Наследие Этуотера сохраняется не только в области питания, но и в работе сельскохозяйственных экспериментальных станций. И он, и Джонсон считаются ответственными за сосредоточение роли экспериментальных станций на научных исследованиях на службе общественности, а таблицы и формулы, созданные Этуотером в ходе его исследований, все еще используются сегодня. «Его тщательные исследования питания и последующие исследования помогли стимулировать федеральную политику, которая сделала многое для облегчения детского голода. Мы видим отражение его влияния на этикетках продуктов в наших продуктовых магазинах, и мы начинаем видеть информацию о питании на этикетках. меню ресторанов. Сегодняшняя знакомая пищевая пирамида, быстрое и легкое наглядное пособие по рекомендуемому ежедневному приему пищи, является данью Этуотеру и его преемникам ". Дочь Этуотера, Хелен В. Этуотер , была одним из его лаборантов, а именно помогала в подготовке рукописи. С 1898 по 1903 год она работала помощником редактора в Управлении экспериментальных станций; Она продолжила карьеру в качестве специалиста по домоводству и работала первым штатным редактором журнала «Домашняя экономика» . Его внучка Кэтрин Мерриам Этуотер , дочь его сына Чарльза, была писателем, вышедшим замуж за экономиста Джона Кеннета Гэлбрейта .

Наследие Этуотера подтверждается ежегодной лекцией WO Atwater Memorial Lecture , спонсируемой Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США . Каждый год ученые получают признание за их уникальный вклад в улучшение рациона и питания во всем мире. Бумаги Этуотера и его семьи хранятся в нескольких учреждениях, и коллекции, по большей части, связаны с этим учреждением.

Лаборатория Уилбура О. Этуотера в Университете Коннектикута названа в его честь. В здании находится ветеринарно-медицинская диагностическая лаборатория Коннектикута.

Библиография

  • Этуотер, WO (1894). «Вестник фермеров № 23 - Продукты питания: пищевая ценность и стоимость» . Интернет-архив . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США.
  • Этуотер, Вашингтон (1910). «Вестник фермеров № 142 - Принципы питания и питательной ценности продуктов питания» . Интернет-архив . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США.
  • Этуотер, Вашингтон; Бенедикт, Ф. (1993), "Экспериментальный запрос о питательной ценности алкоголя 1902..", Ожирение исследований (опубл мая 1993), 1 (3), стр 228-244,. Дои : 10.1002 / j.1550-8528.1993 .tb00616.x , hdl : 2027 / hvd.hwxj1s , PMID  16350575

использованная литература

дальнейшее чтение