Kalorie

Zwykły wpis

O tym już było w którymś z wpisów, ale dla lepszego efektu postanowiłem napisać jeszcze raz, oddzielnie. Mamy w końcu sezon odchudzania i ci, którzy nie przeszli na dietę białkową lub inną nowomodną dietę, na pewno starym sposobem zliczają kalorie.

Z tego wpisu dowiesz się:

  • czym jest kaloria,
  • dlaczego kaloryczność żywności podawana jest w kcal,
  • jak przeliczyć kalorie na dżule a dżule na kalorie,
  • w jaki sposób ustala si wartość kaloryczną pożywienia,
  • czym są równoważniki Atwatera.

Zapraszam!

Czym jest kaloria?

Kaloria [cal] jest historyczną jednostką ciepła. Oznacza to, że nie jest ona ujęta w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (Układ SI), w którym jednostką ciepła jest dżul [J]. 1 kalorię definiuje się, jako taką ilość ciepła, która potrzebna jest do podgrzania (1) pod ciśnieniem 1 atmosfery (2) 1 g czystej chemicznie wody (3) o 1°C (dokładnie od temperatury 14,5°C do temperatury 15,5°C).

Dlaczego kaloryczność żywności podawana jest w kcal?

Mimo iż kaloria jest jednostką spoza układu SI, to jednak w praktyce w naszym kraju jest powszechnie stosowana. Często mówimy o tym, że jakiś produkt żywnościowy ma tyle a tyle kalorii. Pomijamy przy tym zazwyczaj (pozostawiamy w domyśle) dwie istotne kwestie. Na opakowaniach produktów spożywczych ich wartość energetyczną podaje się jako:

  1. ilość kcal
  2. w 100 g (lub porcji) produktu.

O ile o tym, że wartość energetyczna podana jest na określoną ilość produktu (100 g, 20 g, 100 ml, 200 ml itp.), to jednak fakt, że jest ona wyrażona w kcal, a nie w cal, nie robi nam większej różnicy. Kcal to oczywiście kilokalorie, czyli jednostki o 1000 razy większe od kalorii. Pojedyncza kaloria, tak samo zresztą jak dżul, jest jednostką zbyt małą, aby wyrazić nią wartość energetyczną 100 g produktu spożywczego. Wyobraźcie sobie, jak wyglądałyby opakowania, na których podawano by, że produkt zawiera 51000 cal.

Jak przeliczyć kalorie na dżule a dżule na kalorie?

Ustaliliśmy już, że wartość energetyczną żywności dla naszej własnej wygody wyrażamy w kilokaloriach. Wiemy już również, że obecnie stosowaną jednostką ciepła są dżule, które podobnie jak kalorie są jednostkami zbyt małymi i na opakowaniach również stosuje się kilodżule [kJ]. Skoro obydwie jednostki wyrażają to samo i stosuje się je zamiennie, to oczywiście można również przeliczać kcal na KJ i odwrotnie. Przeliczniki są następujące:

1 kcal = 4,184 kJ
1 kJ = 0,239 kcal

Przykład: Jeśli kefir naturalny zawiera 51 kcal w 100g, to ile będzie zawierał kJ? Wystarczy, że ilość kcal pomnożymy przez 4,184, aby uzyskać wynik w kJ. W przypadku kefiru będzie to ok. 213 kJ.

Powinniśmy też pamiętać, że choć jesteśmy już przyzwyczajeni do wyrażania energii posiłku w kcal, to (właśnie z tego powodu, że jest to jednostka układu SI) oznaczenia ilości energii w prowadzone są w kJ, które dopiero później przelicza się na kcal. Jakie są tego konsekwencje? Przeanalizujmy ponownie powyższy przykład: Z tabel wartości odżywczych lub z opakowania odczytaliśmy, że kefir w 100 g ma 51 kcal. Na tej podstawie obliczyliśmy, że jest to 213 kJ. W sumie nie musimy tego obliczać, bo i tabele, i opakowanie podają dla naszej wygody obie wartości. Zobaczymy więc, że dla kefiru będzie widniała tam informacja: 212 kJ / 100 g. Dlaczego? Ze względu na zaokrąglenie. Nie dysponujemy w końcu narzędziem, które umożliwi nam policzenie tego z absolutną dokładnością. Same przeliczniki kcal na kJ i kJ na kcal umożliwiają nam liczenie tylko do 3 miejsc po przecinku, a i to zaokrąglamy do pełnych liczb. Dlatego, gdy liczymy we właściwą stronę, czyli od wartości zbadanej wyrażonej w kJ do bliższej naszemu sercu wartości w kcal, zaokrąglenie będzie zgodne z informacjami podanymi w tabelach i na opakowaniu. Gdy liczymy w stronę odwrotną, wynik może być nieznacznie różny. Nie należy się jednak załamywać, uznając, że cały ten system jest bez sensu. Gdy dowiemy się, w jaki sposób ustala się wartość energetyczną produktów oraz jakie są praktyczne aspekty ich zliczania, zrozumiemy, że 1 kcal (a tym bardziej 1 kJ) w tę lub w tamtą stronę naprawdę jest bez znaczenia.

W jaki sposób ustala się wartość kaloryczną pożywienia i czym są równoważniki Atwatera?

Skoro kaloria i dżul to jednostki miary ciepła wydzielonego, więc oczywiste wydaje się, że ilość kcal lub kJ w produkcie to miara ilości ciepła, jakie można z danego produktu uzyskać. Jak więc zmierzyć, ile ciepła wydziela np. czekoladowy batonik? Odpowiedź jest prosta – batonik należy spalić. Spalania odbywa się w specjalnym urządzeniu, zwanym bombą kalorymetryczną, w którym batonik spalany jest w odpowiednich warunkach i całkowicie (zostaje jedynie popiół). Jednocześnie komputer podłączony do bomby rejestruje ilość wydzielonego ciepła.

Oczywiście ustalenie wartości energetycznej każdego wypuszczanego na rynek produktu poprzez jego spalanie byłoby nie dość, że pracochłonne, to dodatkowo raczej kosztowne. Dlatego wymyślono, że można po prostu oznaczyć wartość energetyczną czystego białka, tłuszczu i węglowodanów. Oznaczenie ich zawartości w produkcie jest nie tylko tańsze (choć często nieco bardziej skomplikowane niż włożenie batonika do bomby kalorymetrycznej), ale także bardziej sensowne, bo przepisy prawa żywnościowego i tak zobowiązują producenta do wykazania zawartości tych składników na opakowaniu produktu (a więc i tak trzeba to pomierzyć). W ten sposób wyznaczono fizyczne równoważniki energetyczne, czyli ilość energii, jaką uzyskuje się ze spalania 1 g tłuszczu, białka lub węglowodanów:

1 g białka = 5,65 kcal
1 g tłuszczu = 9,45 kcal
1 g węglowodanów = 4,15 kcal

Łatwo można dojść do wniosku, że proces spalania nie jest jednak równoznaczny z procesem trawienia. Do tej konkluzji doszedł również pan Wilbur Olin Atwater, amerykański chemik. Postanowił on skorygować fizyczne równoważniki energetyczne i pomniejszyć je o straty wynikające z fizjologii człowieka i specyfiki procesu trawienia (uwzględnić stopień strawności).
Ustalił on, że strawności poszczególnych frakcji pokarmu to:

  • 92% dla białek,
  • 95% dla tłuszczów,
  • 98% dla węglowodanów.

W przypadku białek uwzględnił on również wartość energetyczną związków azotowych wydalanych z moczem wynoszącą ok. 1,3 kcal. W ten sposób ustalone zostały równoważniki energetyczne Atwatera:

1 g białka to (5,65 kcal – 1,30 kcal)*92% = 4 kcal
1 g tłuszczów to 9,45 kcal * 95% = 9 kcal
1 g węglowodanów to 4,15 kcal * 98% = 4 kcal

Równoważniki energetyczne Atwatera są obecnie powszechnie stosowane do ustalania wartości energetycznej produktów. Po prostu po poddaniu produktu analizie fizyko-chemicznej i ustaleniu zawartości białka, tłuszczów i węglowodanów w 100 g tegoż produktu mnoży się każdą frakcję przez odpowiedni równoważnik energetyczny. W przypadku węglowodanów często przed obliczeniem ich wartości energetycznej odejmuje się od ich ogólnej gramatury ilość błonnika (który jest całkowicie niestrawną frakcją węglowodanową, więc nie wnosi żadnej energii do organizmu).

Równoważniki Atwatera, jak to z równoważnikami bywa, nie są oczywiście idealnie dokładne (pierwsze przybliżenie wyniku związane jest z ustaleniem fizycznych równoważników energetycznych, drugie związane jest ze stopniem strawności, który jest również przybliżony). Mają też wady. Podstawową sprawą są ogromne trudności w ustaleniu stopnia strawności substancji odżywczych. Wynika to z faktu, że najprostszą metodą jest porównanie kaloryczności substancji spożytych i kaloryczności tego, co z nich zostanie po przejściu przez układ pokarmowy. Jednak trawienie i wchłanianie odbywa się przede wszystkim w jelicie cienkim, a prawie wcale w jelicie grubym, w którym bytują liczne bakterie trawiące i rozkładające resztki pokarmowe. Tak więc różnica w kaloryczności między „tym, co wchodzi” a „tym, co wychodzi” nie daje dokładnie energii wchłoniętej przez nasz organizm. Także baterie wcześniejszych odcinków układu pokarmowego „kradną” nam cześć energii. Ostatnie badania (o których postaram się napisać jeszcze) wykazały, że różna jest aktywność baterii przewodu pokarmowego u różnych ludzi. Ponadto na przykład błonnik, o którym wiemy już, że jest całkowicie nietrawiony, zmniejsza również strawność pozostałych węglowodanów, a także tłuszczów i białek, gdyż ma zdolność do wiązania tych substancji, w wyniku czego są one wydalane razem z błonnikiem w formie niestrawionej (błonnik – z tych samych powodów – zmniejsza również ilość wchłanianych witamin i mikro- oraz makroskładników).

Należy więc zdać sobie sprawę z umowności wartości energetycznej potraw. Policzenie energii posiłku na podstawie informacji o wartości energetycznej poszczególnych składników wcale nie oznacza, że właśnie tyle energii dostarczymy naszemu organizmowi. To, jak przebiegnie nasz metabolizm i ile energii wydobędzie z pożywienia nasz organizm, zależy od cech osobniczych każdego człowieka. Nie oznacza to jednak, że należy ignorować wartość energetyczną potraw. Szczególnie osoby otyłe nie powinny. Liczenie kalorii to świetny sprawdzian pomiaru wielkości posiłku. Często zdarza się, że jemy ogromne porcje, myśląc, że mają bardzo mało kalorii. Zwrócenie uwagi na to, ile energii pochodzi z tłuszczu, ile z węglowodanów i porównanie tej wiedzy z informacjami o zawartości tłuszczów i węglowodanów w produktach, może uchronić nas nie tylko od otyłości, ale także licznych chorób takich, jak np. nadciśnienie tętnicze czy cukrzyca.

Źródła ilustracji:

  1. Kalorymetr: strona internetowa dystrybutora.
  2. Wilbur Olin Atwater: Wikipedia.
About these ads

8 responses »

  1. @ miskidomleka

    Rozumiem Twoje zdumienie. I nawet je częściowo podzielam. Sprawdzę jeszcze dziś, jak podają moje podręczniki do dietetyki, ale zauważyłem, że kalorie w dietetyce przelicza się inaczej. Może w takim razie błąd tkwi w podanej przeze mnie definicji? Może dietetycy inaczej definiują jednostkę kalorii? Sprawdzę to.

    W każdym razie:
    1) jest wiele źródeł i podają one rozmaite wartości (jakoś między 4,22 a 4,25),
    2) weź etykietę produktu żywnościowego i przelicz według podanych tam wartości.

    Warto też zwrócić uwagę na różnicę między hasłem Wartość energetyczna na polskiej wiki i na angielskiej. Na polskiej podają, że gram tłuszczu ma 38 kJ (pamiętamy, że to też 9 kcal), czyli wychodzi nam, że 1 kcal to 4,[2] kJ, a na angielskiej mamy wartość 37 kJ, czyli wychodzi, że 1 kcal to 4,[1] kJ. Rozbieżności tej nie ma już w przypadku białek i węglowodanów, które mają w 1 g 17 kJ (4 kcal), czyli wychodzi dokładnie 1 kcal = 4,25 kJ. Gdzieś w tym wszystkim tkwi błąd kalkulacyjny i wszystko to jest palcem po wodzie pisane.

    Wczoraj nie bardzo miałem czas się nad tym zastanawiać, ale teraz to sprawdzę i zaktualizuję. :D

  2. Ha! Po pierwsze, to ja dobrze wiem, kto to są „ci, co przeszli na nowomodną dietę” oraz „ci, którzy starym sposobem zliczają kalorie” ;>
    A po drugie – biada, biada, Ty zrobiłeś CELE DYDAKTYCZNE w tej notce :D
    No i po trzecie to jak zwykle dziękuję za przybliżenie wiedzy o kaloriach :)

  3. @ miskidomleka

    Ależ miałem zaćmienie umysłowe. To chyba przez moją pracę… :( No w końcu jednak doszedłem do bardzo oczywistej prawdy i zaktualizowałem już wpis we właściwym miejscu. Dzięki! :D

  4. No to dobrze, że wszystko się zgadza. Wiesz, mamy w domu taki „insider joke”, że wstawiam przyniesiony ze sklepu sok pomidorowy do lodówki, i jak żona wkrótce pyta czy już się schłodził i może dostać szklaneczkę, ja odpowiadam: „Niestety, trzeba aż 4200 J/Kg razy K” – pamiętając, że zaokraglam z 4190. Stąd ta wartość trzyma mi się pamięci.

  5. Mnie zaokrąglenia nieźle zamotały. W pewnym momencie już sam nie wiedziałem, kim jestem i jak się nazywam. A to wszytko przez to po prostu, że zawsze się tych kcal używa, a właściwie nigdy kJ. Więc tak uparcie przeliczałem kcal na kJ, że nawet mi nie przyszło do głowy, że trza odwrotnie. Nagle i zaokrąglenia nabrały sensu. (Ale swoją drogą, to cwaniaki w żadnej książce nikt tego nie napisał – tylko tak sobie wspominają, że są takie jednostki i takie jednostki i nawet często to przelicznika nie podadzą i potem sobie wymyśl.)

  6. „Same przeliczniki kcal na kJ i kJ na kcal umożliwiają nam liczenie tylko do 3 miejsc po przecinku, a i to zaokrąglamy do pełnych liczb.”

    Hmm. Standardowa kaloria termochemiczna to _dokładnie_ 4,184 J, z definicji. Nota bene, jest to trochę mniej, niż kaloria 15-stopniowa, którą definiujesz wyżej. No ale mniejsza, nie mam pojęcia, po co to w ogóle zawracanie głowy o te jakieś ułamki.

    BTW, nie rozumiem, co jest takiego trudnego i kosztownego w spalaniu każdego produktu w bombie kalorymetrycznej. Problemem jest właśnie raczej to, że otrzymany wynik nie jest miarodajny — nie interesuje nas entalpia spalania, a raczej energia, którą organizm faktycznie potrafi wyciągnąć, więc rozmaite przeliczniki oparte na rodzaju substancji odżywczych dają lepsze pojęcie o ilości przyswajanej energii.

  7. @ divide

    Standardowa kaloria termochemiczna to _dokładnie_ 4,184 J, z definicji. Nota bene, jest to trochę mniej, niż kaloria 15-stopniowa, którą definiujesz wyżej.

    Fakt, masz rację.

    No ale mniejsza, nie mam pojęcia, po co to w ogóle zawracanie głowy o te jakieś ułamki.

    No właśnie, po co? Ogólnie starałem się zmierzać, co może nie do końca się udało, do konkluzji, że liczenie kalorii może być przydatne w uświadomieniu sobie wielkości porcji, ale że jednak nie należy za bardzo się do nich przywiązywać. Że nie tylko nie ma znaczenie, czy spożyjemy 500 kcal, czy 500055 cal, ale także nie ma aż tak dużego znaczenia, czy posiłek będzie miał 500 kcal czy 505 kcal.

    BTW, nie rozumiem, co jest takiego trudnego i kosztownego w spalaniu każdego produktu w bombie kalorymetrycznej.

    Dodatkowy koszt, który można pominąć.

    Problemem jest właśnie raczej to, że otrzymany wynik nie jest miarodajny — nie interesuje nas entalpia spalania, a raczej energia, którą organizm faktycznie potrafi wyciągnąć, więc rozmaite przeliczniki oparte na rodzaju substancji odżywczych dają lepsze pojęcie o ilości przyswajanej energii.

    Dokładnie tak. Chyba nawet ponownie zaktualizuję ten wpis, aby w odpowiednim miejscu dodać tę myśl, bo ogólnie trochę to zamotałem. Dziękuję.

Dodaj komentarz

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s