Zamieszanie z jednostkami czyli co to są kalorie?

Popularny dowcip mówi że kalorie to małe wredne istoty, które mieszkają w szafie i co noc zaszywają coraz ciaśniej ubrania. Mamy z nimi styczność codziennie dostarczając je wraz z pożywieniem do naszego organizmu. Czytamy o nich na etykietach produktów. Straszą nas nimi dietetycy, a producenci co jakiś czas zmieniają do nich podejście. Czym są kalorie? Skąd wiemy ile ich jest? Dlaczego mogą być niebezpieczne i dlaczego powodują ?

Zamieszanie z jednostkami

Kaloria, czy też częściej stosowana kilokaloria (kcal) określa zawartość energii w produktach żywnościowych, jaka jest przyswajana przez ludzki organizm. Jednak zanim to określenie nabrało obecnego kształtu przeszło długą drogę sięgającą początku XIX wieku.

Kaloria to historyczna jednostka ciepła (łac. calor – ciepło) zaproponowana w 1820 przez francuskiego fizyka i chemika Nicolas Clément definiowana przez niego jako ilość ciepła potrzebna do podgrzania pod ciśnieniem 1 atmosfery, 1 g czystej chemicznie wody o 1 °C od temperatury 14,5 do 15,5 °C. używana przez niego w kontekście badań wydajności paliwa (np. koksu lub drewna) dla silnika parowego. Po raz pierwszy w kontekście żywności i żywieniu została użyta w 1887 przez Wilbur Olin Atwater amerykańskiego prekursora nauki o składnikach żywności i metabolizmie. W. O. Atwater wprowadza dwa pojęcia kalorii. Małą kalorie lub g-kalorie [cal] definiowane identycznie jak Nicolas Clément, oraz dużą kalorie lub kilokalorie [kcal] definiowaną jako ilość ciepła potrzebną do podniesienia temperatury 1 kg wody z 0 do 1°C przy ciśnieniu 1 atmosfery. Mała i duża kaloria są skalowalne względem siebie 1 kcal = 1000 cal. Ewolucja wartości kalorii i jej skalowania nastąpiła w 1929 po wprowadzeniu kalorii międzynarodowej wyrażonej w dżulach 1 cal = 4,1868 J. Kolejną  rewolucja nastąpiła w latach 50-tych po upowszechnieniu Międzynarodowego Układu Jednostek Miar – Układu SI. W układzie SI jednostką energii i ciepła jest dżul [J]. W wyniku upowszechniania się SI kalorie stały się jednostkami przestarzałymi.

Jednak ze względu na ich zakorzenienie w świadomości społecznej i naukowej a także niechęć amerykanów do systemu SI kalorie są nadal stosowane w literaturze naukowej jednocześnie z dżulami. Należy jednak pamiętać o przeliczeniu jednostek:

  • 1 cal = 4,1868 J
  • 1 kcal = 4,1863 kJ
  • 1 kJ = 0,2388 kcal

W związku z tym:

Dżul [J] Kalorie [cal] Kilo Dzul [kJ] Kilokalorie [kcal]
1 g białka 16,736 4 0,016736 0,004
1 g tłuszczu 37,656 9 0,037656 0,009
1 g węglowodanów 16,736 4 0,016736 0,004
Pizza 1112944 266000 1 112,944 266
1 Jabłko ok 112 g 196648 47000 196,648 47

Poznanie różnych jednostek wartości energetycznej pożywienia jest istotne z punktu widzenia edukacji żywieniowej, wygody stosowania jak również prawa międzynarodowego związanego z importem i eksportem żywności.

Jak określamy wartość energetyczną produktów żywieniowych?

Wartość energetyczną produktów (kaloryczności) możemy określić trzema metodami.

Metodą fizyczną oznaczając ciepło spalania w bombie kalorymetrycznej, polegającą na spaleniu dokładnie odważonej ilości produktu w atmosferze tlenu w ściśle określonych warunkach.  Podczas spalania próbki rejestruje się zmiany temperatury układu i na tej podstawie wylicza się ilość ciepła wydzielonego podczas spalania badanego produktu.

Metodą chemiczną klasyczną która polega na oznaczeniu metodami analitycznymi zawartości składników odżywczych w badanym produkcie a następnie przeliczeniu przy pomocy równoważników energetycznych poszczególnych składników. Co dla średniego równoważnika Atwater wyniesie kolejno:

  • 1 g białka = 4 kcal
  • 1 g tłuszczów = 9 kcal
  • 1 g węglowodanów = 4 kcal

Oraz najprościej czytając etykiety produktów (podawanie tej wartości jest obligatoryjne dla producentów i gastronomi), korzystając z tablic produktów spożywczych czy różnego rodzaju opracowań czy aplikacji.

Jak obliczyć nasze zapotrzebowanie na kalorie?

Zapotrzebowanie na energię jest definiowane jako ilość energii dostarczonej z pożywieniem w ciągu doby, która jest potrzebna do zbilansowania wydatku energetycznego organizmu, związanego z utrzymaniem masy i składu ciała oraz aktywnością fizyczną, która zapewni utrzymanie dobrego stanu zdrowia.

Całkowity wydatek energetyczny (Total Energy Expenditure – TEE) w ciągu 24 godzin jest sumą podstawowej przemiany materii (Basal Energy Expenditure – BEE), energii wydatkowanej na aktywność fizyczną (Energy Expenditure of Physical Activity – EEPA), termicznego efektu pożywienia (Thermic Effect of Food – TEF).

Podstawowa przemiana materii (BEE), jest to energia potrzebna do utrzymania podstawowych funkcji fizjologicznych, kiedy organizm znajduje się w stanie spoczynku, w ściśle określonych warunkach: po przebudzeniu, po co najmniej 8 godzinach snu, po 12–14 godzinach nieprzyjmowania pożywienia, w pozycji leżącej, w warunkach zupełnego spokoju fizycznego i psychicznego oraz komfortu cieplnego.


Gdzie W to masa ciała

Średnie dzienne zapotrzebowanie energetyczne dla osób o umiarkowanej aktywności fizycznej wynosi:

  • 2000 kcal dla kobiety
  • 2500 kcal dla mężczyzny.

Bilans energetyczny oraz konsekwencje nadmiaru i niedoboru energii w pożywieniu

Równowaga energetyczna występuje wtedy, gdy ilość energii spożywanej równa jest ilości energii wydatkowanej. Wówczas masa ciała nie ulega zmianom.

Każde zakłócenie bilansu energetycznego przyczynia się do zmian masy ciała.

Kiedy spożycie energii jest większe niż ilość energii wydatkowanej, bilans energetyczny jest dodatni i skutkuje to zwiększaniem masy ciała. Ujemny bilans energetyczny występuje, kiedy spożycie energii jest mniejsze od dobowego zapotrzebowania energetycznego bądź jest zgodne z zapotrzebowaniem, ale zwiększony jest wydatek energetyczny. Prowadzi to do redukcji masy ciała.

W wyniku dodatniego bilansu energetycznego komórki tłuszczowe ulegają powiększeniu. Dodani bilans energetyczny przyczynia się nie tylko do otyłości, ale także do rozwoju skojarzonych z nią chorób.

Ujemne kalorie – idea ujemnych kalorii zakłada ze istnieją takie rodzaje pokarmu ze strawienie go jest bardziej energochłonne niż ilość energii dostarczonej przez niego. W związku z tą koncepcją jeśli odpowiednio skomponujemy naszą dietę z produktów dostarczających ujemne kalorie będziemy chudnąć. Idea ujemnych kalorii jest mitem. Na chwilę obecną nie istnieją produkty żywieniowe których bilans energetyczny jest ujemny.

Puste kalorie – potoczne określenie, często stosowane w kontekście żywności wysoce przetworzonej lub żywności o dużej gęstości energetycznej. Określenie używa się w celu naświetlenia problemu z żywnością o bardzo dużej kaloryczności lecz małej zawartości innych składników odżywczych

Zdjęcie: www.pexels.com

Bibliografia:

  1. Hargrove, J.L. Does the history of food energy units suggest a solution to “Calorie confusion”?. Nutr J 6, 44 (2007).\
  2. Jarosz, Mirosław, et al. „Normy żywienia dla populacji Polski  i ich zastosowanie” (2020)
  3. Podstawy analizy i oceny jakości żywności. Skrypt do ćwiczeń pod redakcją Teresy Fortuny

Komentowanie jest wyłączone