1886년 오스트리아의 물리학자 루트비히 볼츠만은 놀라운 통찰로 생명체의 생존에서 가장 중요한 것이 바로 엔트로피를 얻는 것이며, 또 이것이 다름 아니라 태양으로부터 지구로 가는 자유에너지 흐름에서 가능함을 제시했습니다. 

“생명체가 생존하기 위해 애쓰는 것은 원소들을 얻기 위해서가 아니다. 유기체를 구성하는 원소들은 공기와 물과 흙 속에 얼마든지 있다. 에너지를 위해서도 아니다. 이것도 열의 형태로 물체들 속에 얼마든지 있다. 오히려 엔트로피(음의 엔트로피)를 위해서이다. 이것은 뜨거운 태양에서 차가운 지구로의 에너지 흐름을 통해 얻을 수 있다.” (109쪽)

“Der allgemeine Daseinskampf der Lebenswesen ist daher nicht ein Kampf um die Grundstoffe - die Grundstoffe aller Organismen sind in Luft, Wasser und Erdboden im Überflusse vorhanden - auch nicht um Energie, welche in form von Wärme leider unverwandelbar in jedem Körper reichlich enthalten ist, sondern ein Kampf um die Entropie, welche durch den Übergang der Energie von der heißen Sonne zur kalten Erde disponibel wird.” 

Ludwig Boltzmann (1886) Der zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie

대화방에서 "생명체가 원소를 얻기 위해 애쓰는 것이 아니다."라는 구절을 놓고 볼츠만 당시에는 필수영양소 같은 개념이 아직 없었을 때가 아닌가 하는 농담 비슷한 이야기도 나오고, 체온보다 높은 음식만 먹어야 하는가 하는 이야기도 나왔습니다. 농담으로 지나칠 수도 있지만, 흥미롭게도 바로 이 시기에 처음으로 인간을 비롯한 동물이 왜 먹어야 살 수 있는가, 또는 무엇인가를 먹는다는 게 어떤 의미인가, 또 그 요소가 무엇인가 하는 문제가 비로소 처음 해명되기 시작했습니다.

근대적 과학실험실을 처음 만든 것으로도 널리 알려진 독일의 유스투스 리비히(Justus Liebig 1803-1873)가 1840년에 낸 <생리학과 병리학에 적용한 유기화학(Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie)>은 독일어권뿐 아니라 영어권과 프랑스어권에서 모두 엄청난 찬사를 받았습니다. 

• Justus von Liebig (1840) Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie https://doi.org/10.1007/978-3-662-62150-9 
• Louis Rosenfeld (2003). Justus Liebig and Animal Chemistry, Clinical Chemistry, 49(10): 1696–1707, https://doi.org/10.1373/49.10.1696 

단백질(Protein)을 처음 분리해내고 그것이 동물에게서 핵심적인 영양소임을 처음 주장한 것은 네덜란드의 헤리트 얀 물더(Gerardus Johannes Mulder; Gerrit Jan Mulder 1802-1880)였습니다. 그 전까지 계란의 흰자에 들어 있는 알부민, 우유나 포유류의 젖에 들어 있는 카세인, 피가 응고할 때 역할을 하는 피브린 등이 하나하나 밝혀졌습니다. 물더는 모든 동식물 세포 조직에 탄소원자 40개, 수소원자 62개, 질소원자 10개, 산소원자 12개로 이루어진 물질이 있음을 밝혔습니다. 물더는 알부민, 카세인, 피브린 등에 공통적인 분자가 있음을 주장하고 거기에 Protein이란 이름을 붙였습니다. 동아시아에서는 여전히 계란 흰자에 있는 흰자질(蛋白質)이란 이름을 고수하고 있지만, 원래는 '최초의' '근원적인'이라는 뜻의 그리스어 πρώτειος(프로테이오스)에서 만들어진 단어입니다.

리비히는 물더의 아이디어를 받아들이고 일반화하여, 모든 생명체의 에너지는 온전히 단백질에서만 비롯된다는 잘못된 주장을 펼쳤습니다. 여하간 생명체, 특히 동물이 힘을 얻으려면 반드시 단백질이 필요하며, 그것이 유일한 원천이라는 것입니다. 하지만 리비히의 권위가 워낙 높았기 때문에 이를 의심하는 사람은 별로 없었습니다.

1860년대 중반에 영국의 에드워드 스미스나 스위스의 아돌프 피크와 요하네스 비슬리케누스는 탄수화물만으로도 신체의 신진대사를 유지할 수 있음을 보이고, 리비히의 주장이 틀렸다고 주장했습니다. 하지만 독일 학계에서는 여전히 리비히의 주장을 더 믿었습니다.

단지 추측일 뿐이지만, 서구의 식단에서 고기와 육식이 중심이 되어온 것과 리비히의 주장이 서로 맞물리는 면이 있는 것 같습니다. 어느 것이 먼저인지는 모르겠습니다. 유럽에서도 모든 사람이 매일 고기를 먹을 수는 없었을 것이고 가난한 일반 민중들은 감자나 수프가 주된 식사였을 것 같은데, 여하간 지금은 사실상 매일 고기를 먹게 되었으니 여러 모로 더 궁금증을 일으킵니다.

1830년대부터 1870년대까지 여러 사람의 손으로 점차 정립되어간 열역학의 첫째법칙 즉 에너지 보존법칙도 영양에 관한 화학적 연구와 만나서, 가령 하루에 섭취해야 하는 에너지원의 양이 얼마나 되는가를 놓고 수십 년 동안 격한 논쟁이 계속되었습니다.

1886년에 볼츠만이 생명체는 물질이나 에너지를 얻기 위해 애쓰는 것이 아니라 음의 엔트로피를 얻기 위해 애쓰는 것이라고 말하고 쓴 것에 대해, 시지프스님이 당시에는 아직 필수영양소 같은 개념이 없을 때라고 적으셨는데, 실상은 그렇지 않다는 얘기를 좀 길게 한 셈입니다. 1850년대부터 영양소와 에너지원에 대한 논의가 활발했고, 그 논쟁과 연구의 성과로 1870년대에 영양과학이라 부를만한 것이 정립되기 시작했습니다.