kalorie
Kalorie – stanowią historyczną jednostkę miary ciepła (kaloria, skrót: cal). Obecnie kaloria nie jest uznawano za naukową jednostkę energii ze względu na to, że ciepło utożsamiane jest z energią. Jednakże kaloria jako jednostka wartości energetycznej pokarmów stosowana jest powszechnie w żywieniu. Często używana jest jednostka stanowiąca kilokalorie (skrót: kcal), którą oblicza się następująco: 1 kcal = 1000 cal. Z kolei megakaloria oznacza milion kalorii (skrót: Mcal). Wartość energetyczna wynosi dokładnie 4,184 J (dżul), natomiast jedna kilokaloria 4184 J.
W większości krajów na etykietach przemysłowych produktów spożywczych wymagane jest i z powodzeniem powszechnie przyjęło się używać kilokalorię jako wskazanie wartości odżywczej energii w przeliczeniu na porcję lub na wagę danego produktu.
Historia związana z kaloriami
Pierwsza wzmianka o kalorii jako jednostce energii cieplnej wystąpiła podczas wykładów Nicolasa Clémenta w latach 1819-1824. W następnych latach termin ten wszedł do słownika francuskiego oraz angielskiego i oznaczał ciepło. Następnie inni badacze zaczęli wprowadzać różne miary tej jednostki i tak powstały terminy gramokalorii czy kilokalorii.
Z biegiem czasu, w 1887 roku wprowadzono do amerykańskiej opinii publicznej pojęcie kilokalorii w odniesieniu do energii dostarczanej człowiekowi przez pokarmy. Nieco ponad 10 lat później termin kaloria wprowadzono jako jednostkę miary do współczesnego wtedy systemu miar i jednostek. Jednak w 1928 roku zaczęto zwracać uwagę na możliwe pomyłki wynikające z definicji kalorii oraz sposobu zapisu, co w późniejszym czasie zaowocowało brakiem uznania, zresztą słusznym przy określaniu jednostki dla wytwarzanej mocy ciepła.
Definicje kalorii
Kaloria definiowana jest jako ilość energii potrzebna do podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 °C (lub 1 K, co jest tym samym przyrostem lecz odbywa się w różnym w czasie). Definicja zależy od ciśnienia atmosferycznego i temperatury początkowej. W związku z tym zastosowano kilka różnych mniej lub bardziej dokładnych definicji kalorii, np.:
- kaloria termochemiczna, gdzie ilość energii równa jest dokładnie 4,184 J, przy czym 1 kJ to 0,239 kcal;
- 4 °C kaloria, gdzie ilość energii potrzebna do ogrzania jednego grama wody wynosi od 3,5 do 4,5 °C (w standardowym ciśnieniu atmosferycznym);
- 15 °C kaloria, gdzie ilość energii potrzebna do ogrzania jednego grama wody wynosi od 14,5 do 15,5 °C (w standardowym ciśnieniu atmosferycznym);
- 20 °C kaloria, gdzie ilość energii potrzebna do ogrzania jednego grama wody wynosi od 19,5 do 20,5 °C (w standardowym ciśnieniu atmosferycznym);
- średnia kaloria, która zdefiniowana jest jako 1/100 ilości energii potrzebnej do ogrzania jednego grama wody w temperaturze od 0 do 100 °C (w standardowym ciśnieniu atmosferycznym);
- międzynarodowa definicja z 1956 roku, definiująca kalorie jako wartość wynoszącą dokładnie 1,163 mW*h, czyli 4,1868 J – definicję tą przyjęto na piątej międzynarodowej konferencji na temat właściwości pary.
Pomiar wartości energetycznej (kalorycznej) żywności
Obecnie wartość energetyczną (kaloryczną) żywności obliczana jest na podstawie sumowania wartości energetycznej dostarczanej przez zawierające energię składniki odżywcze żywności, tj. białka, węglowodany oraz tłuszcze. W obliczeniach tych uwzględnia się zawartość błonnika w produktach, której wartość jest odejmowana od sumy. Uwzględnia to fakt, że błonnik nie jest trawiony przez organizm, więc bilans energetyczny nie ulega zmianie. Przy czym wartość energetyczna podstawowych składników pokarmowych jest następująca:
- 1 g tłuszczów to ok. 9 kcal,
- 1 g białka to ok. 4 kcal,
- 1 g węglowodanów to ok. 4 kcal.
Historycznie (lecz jeszcze nie tak dawno) w celu określenia wartości energetycznej żywności stosowało się spalanie jej próbki w kalorymetrze oraz pomiar zmian temperatury w otaczającej próbkę wodzie. Jednak naukowe badania mające na celu wykazać wartość energetyczną danej substancji, produktu czy organizmu lub jego części nadal stosują tą metodę.
Kalorie w dietetyce i żywieniu
Chociaż w kontekście żywieniowym do określania wartości energii w pokarmach powszechnie wykorzystuje się kalorie (kilokalorie) to kilodżul ze względu na uwzględnienie kJ w układzie SI jest poprawniejszą jednostką. Zarówno fizjolodzy na całym świecie oraz europejscy dietetycy zwykli wykorzystywać w tym aspekcie kilodżule, jednak np. amerykańscy dietetycy preferują kilokalorie. Ze względu na powszechność stosowania tej jednostki amerykańskie przepisy wymagają stosowania kilokalorii przy opisie zawartości energetycznej produktów spożywczych. W odróżnieniu do Ameryki Północnej w Australii i Nowej Zelandii stosowane są w tym celu kilodżule. Natomiast przepisy Unii Europejskiej wymagają opisu zawartości energetycznej produktów spożywczych zarówno w kilodżulach jak i w kilokaloriach, przy czym wartości kilodżuli powinny być wymienione jako pierwsze.
W celu ułatwienia interpretacji zawartości energetycznej konkretnego produktu spożywczego podaje się tą wartość w odniesieniu na konkretną wagę/porcję i jest to najczęściej 100 g. Ponadto przy podawaniu zapotrzebowania energetycznego człowieka przy danej aktywności lub/i dla określonej jego wagi i wieku stosuje się wyrażenie kalorii lub kilokalorii w przeliczeniu na jeden dzień. Oznacza to ilości kalorii w danych produktach przeznaczonych do spożycia wyrażająca ilość energii, którą przyswaja ludzki organizm (przeciętnie) przy spożyciu tego produktu. Energia ta jest wykorzystywana do aktywności oraz podtrzymania funkcji życiowych.
Kalorie w energetyce
W przeszłości kaloria jako jednostka była wykorzystywana w energetyce jako miara ciepła. Obecnie moc cieplną urządzeń, którą niegdyś wyrażano właściwie w gigakaloriach (skrót: Gcal) na godzinę wyraża się jako megawaty. Na przykład moc kotła wynoszącą 10 Gcal/h jest równa mocy wynoszącej 11,63 MW (megawat). Ponadto w przeszłości kaloria stanowiła również o definiowaniu paliwa umownego, którego wartość opałowa wynosiła 7000 kcal/kg.
