単一粒子実験

単一穀物実験は、 1907年5月から1911年にかけてウィスコンシン大学マディソン校で行われた実験である。この実験では、牛が単一種類の穀物だけで生き延びることができるかどうかをテストした。この実験は、現代の栄養科学の発展につながった。

1881年、農芸 化学者の スティーブン・M・バブコックはドイツのゲッティンゲン大学で有機化学の博士号を取得した後、米国に戻り、ニューヨーク州ジュネーブのニューヨーク州農業試験場に就職した。そこでの最初の任務は、化学分析を用いて牛の糞便から炭水化物、脂肪、タンパク質の適切な飼料比率を決定することだった。彼の調査結果によると、糞便の化学組成は飼料と似ており、唯一の大きな例外は灰分であることが判明した。これらの結果は何度もテストされ、彼の結果は以前に行われたドイツの研究と似ていることがわかった。これによりバブコックは、牛に単一の穀物（大麦、トウモロコシ、小麦）を与えたらどうなるかを考えるようになったが、そのテストは約25年間行われなかった。

7年後、バブコックはウィスコンシン大学マディソン校農業試験場（UWAES）の農芸化学部門の部長に就任し、すぐに当時の試験場長であった農学部長ウィリアム・アーノン・ヘンリーに「単一穀物実験」を行うよう嘆願し始めた。ヘンリーはこれを拒否した。

バブコックはヘンリーに「単一穀物実験」を行うよう圧力をかけ続け、UWAES の畜産学部長 JA クレイグにもアプローチしたが、拒否された。1897 年に WL カーライルがクレイグの後任になったとき、カーライルはバブコックのアイデアをより受け入れるようになった。最初は味覚の問題として 8 頭の乳牛に塩を与える実験を試み、他の 8 頭の牛には塩を与えなかった。塩を与えなかった 8 頭の牛のうち 1 頭が死んだ後、カーライルは実験を中止し、残りの牛すべてに健康回復のために塩を与えた。

1901 年に農学部長となったヘンリーは、ついに折れてバブコックに実験の許可を与えた。カーライルは 2 頭の牛だけで実験を承認した。1 頭の牛にはトウモロコシを与え、もう 1 頭には押し麦と麦藁を与え、実験が 1 年続くことを期待した。実験開始から 3 か月後、麦を与えられた牛が死んだため、カーライルはもう 1 頭の牛の命を救うために実験を中止した。結果が公表されなかった主な理由は、バブコックがそれぞれの牛が消費した穀物の量を記載しなかったためである。

1906 年、ミシガン大学の化学者エドウィン・B・ハート(1874-1953) がバブコックに雇われた。ハートは以前ニューヨーク州立農業試験場で働き、ドイツではアルブレヒト・コッセルのもとで生理化学を学んだ。2 人はカーライルの後任として畜産学教授となったジョージ・C・ハンフリーと協力し、バブコックの以前の実験で行われた単一植物の飼料の代わりに、化学的にバランスのとれた炭水化物、脂肪、タンパク質の飼料を使った長期給餌計画を立案した。こうして 1907 年に「単一穀物実験」が誕生した。

1907年5月から1911年にかけて、ハートが責任者を務め、バブコックがアイデアを提供し、ハンフリーが実験中の牛の福祉を監督する形で実験が行われた。コネチカット州出身の有機化学者エルマー・マッカラムは、穀物飼料と牛の糞便を分析するためにハートに雇われた。実験では4頭ずつの雌牛4頭ずつ4つのグループが使用され、実験中に3つのグループが飼育され、2つの妊娠が継続された。最初のグループはトウモロコシのみ（トウモロコシの茎、コーンミール、グルテン飼料）を食べ、2番目のグループは小麦の栄養素のみ（小麦の茎、小麦ミール、小麦グルテン）を食べ、3番目のグループはオート麦の栄養素のみ（オート麦の茎、ロールドオーツ）を食べ、^[1]最後のグループは他の3つの混合物を食べた。

1908 年、トウモロコシを餌として与えられた動物はグループの中で最も健康で、小麦を餌として与えられたグループは最も健康でないことが示されました。その年、4 つのグループすべてが繁殖しましたが、トウモロコシを餌として与えられた子牛が最も健康で、小麦と混合飼料を与えられた子牛は死産するか、後に死亡しました。同様の結果は 1909 年に見られました。1910 年、トウモロコシを餌として与えられた牛の餌が小麦に切り替えられ、トウモロコシを餌として与えられなかった牛にはトウモロコシが与えられました。これにより、以前にトウモロコシを餌として与えられた牛からは不健康な子牛が生まれ、残りの牛からは健康な子牛が生まれました。 1911 年に 1909 年の配合飼料がそれぞれの牛に再導入されたところ、1909 年の妊娠結果が 1911 年に再現されました。これらの結果は 1911 年に発表されました。同様の結果が1901 年にオランダ領東インド諸島(現在のインドネシア)、1910 年にポーランド 、 1906 年にイギリスで得られていました (ただし、イギリスの結果は 1912 年まで発表されませんでした)。

「この実験により、当時利用可能ないかなる化学的手段でも検出できないほどの栄養価の差があり、当時の食糧調合の科学的根拠が著しく不十分であることが明らかになった。さらに重要なことは、この実験により、栄養問題の解決には簡略化された食事が不可欠であるという確信が生まれたことである。」^{[2]この実験は、}栄養学 を科学として発展させることになった。また、食品にはミネラルやビタミンが含まれているという結論にもつながり、その研究は1930年代から1940年代まで続けられ、1948年にビタミンB12の発見で終わった_。 [ ^3]

• カーペンター、ケネス J. (2003)。「栄養科学の小史 パート 2 (1885–1912)」栄養学ジャーナル 133:975-84。4 月。2006 年 10 月 9 日にアクセス。
• 「栄養学」食品科学の世紀（2000年）。食品技術者協会：シカゴ、pp. 27-28。
• ウィスコンシン大学マディソン校の酪農場の建物
• ウィスコンシン大学マディソン校の酪農場を国定史跡に指定するための、ウィスコンシン州マディソン市から国立公園局への請願書、21～25ページ。
• ウィスコンシン大学マディソン校の酪農場の歴史：「単一穀物実験」への影響。
• UW-マディソンの酪農場の納屋が国宝に指定される

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