Определение калорийности: Способы расчета калорийности продукта

Расчет калорийности пищи

Ответ: Да (∆G0 = -92,08 кДж)

6. Каковы изменения энтропии при плавлении льда; если Тпл.= 273,16 К, при испарении чистой воды Ткип.= 373,15 К; стандартные изменения энтальпии при этих процессах равны соответственно: Н0пл. = 6013,5 и Н0кип. = 40683

(Дж/моль).

Ответ: S0пл. = 22,0 Дж/К; S0кип. = 109,0 Дж/К

7. Тепловой эффект реакции: 2Н2 + СО = СН3ОН при 298 К равен Н0298 = — 90,47 кДж/моль. Вычислить Н10000 , если удельная теплоѐмкость СрСН3ОН = 15,28 Дж∙моль∙К; СрСО = 28,41 Дж∙моль∙К; СрН2 = 27,28 Дж∙моль∙К.

Ответ: Н10000 = — 138,0 кДж/моль.

Научной основой расчетов калорийности пищи является первый закон термодинамики: теплота подведенная к системе, расходуется только на

увеличение внутренней энергии системы и на совершение его работы против внешних сил.

Живой организм является открытой термодинамической системой,

которая непрерывно обменивается с окружающей средой веществом и

энергией.

Все биохимические процессы, происходящие в клетках живых организмов, протекают в условиях постоянства температуры и давления.

Основным		источником энергии			для	живого	организма		является
химическая	энергия,		заключенная	в	пищевых		продуктах.		Главными
компонентами		пищи	являются	белки,		жиры	и	углеводы. Это
высокомолекулярные			соединения,	которые		имеют		много	слабых

химических связей. Поэтому они характеризуются небольшими значениями энтропии и высокими значениями энергии Гиббса. В процессе усвоения пищи из относительно больших молекул углеводов, жиров и белков образуются

молекулы с простой структурой и более прочными атомами (CO2; Н2О; Nh4; CO(Nh3)3 и др.). Это влечет за собой увеличение энтропии (S > 0),

уменьшение энтальпии ( Н<0) и энергии Гиббса (G < 0).

Стационарное состояние живого организма характеризуется тем, что производство энтропии, связанное с процессами усвоения пищи,

компенсируется отдачей ее в окружающую среду, а убыль энергии Гиббса (в

связи с протеканием необратимых химических процессов диссимиляции)

восполняется за счет поступления энергии из пищевых продуктов.

Среднесуточное поступление и выделение тепловой энергии у человека представлены таблицах.

Таблица 8. Суточный приход тепловой энергии у человека

Поступление	Количество	Количество,
питательных веществ	вещества, г	ккал

Белки	56,8	238,0
Жиры	140,0	1307,0
Углеводы	79,9	335,0

ВСЕГО	276,7	1879,0

Таблица 9. Суточное выделение энергии у человека

Расход энергии	Количество, ккал.

С поверхности тела	1374,0
С выдохнутым воздухом	43,0
С мочей и калом	23,0
На испарение воды легкими	181,0
На испарение воды кожей	227,0

Поправка к эксперименту	11,0

ВСЕГО	1859,0

Энергетические затраты человека покрываются за счет углеводов на 55 –

60%, жиров на 20 – 25%, белков на 15 – 20%.

Суточная потребность человека в энергии составляет в среднем:

–при легкой работе – 8400 – 11700 кДж или 2000 – 2800 ккал;

–умеренная работа (студенты) – 12500 – 15100 кДж или 3000 ккал;

–тяжелый физический труд – 16700 – 20900 кДж или 4500 ккал.

Основная часть энергии пищи расходуется на мускульную

деятельность, обмен веществ, поддержание температуры тела.

Средний расход энергии человека составляет (кДж/мин): 6 при сидении, 10 при стоянии, 16 при ходьбе и 40 при беге.

Процесс усвоения пищи в организме схож с горением. Большая часть продуктов превращается в тепло (энергию), СО2 и h3O. Удельная теплоемкость сгорания пищи получила название калорийность. Калорийность определяют в специальном приборе калориметре, в котором легко учитывается выделение тепла. В калориметре при сгорании 1 г углеводов выделяется в среднем 4,3 ккал, 1 г жиров – 9,45 ккал, 1 г белков – 5,65ккал. (При пересчете ккал в кДж следует помнить, что 1 ккал = 4,184 кДж).

Для расчета калорийности пищевых продуктов можно пользоваться данными, представленными в таблице №3 и приложении.

Таблица 10. Калорийность основных питательных веществ и их суточное потребление

Питательные вещества	Калорийность			Суточное потребление, г

Углеводы	16,5 – 17,2 кДж/г			240 – 300
	4,0	– 4,1 ккал/г


Жиры	37,7 – 39,6 кДж/г			60 – 70
	9,0	– 9,5 ккал/г


Белки	16,5 – 17,2		кДж/г	80 – 100
	3,94	– 4,11	ккал/г


	1,88 – 2,28		кДж/г
Органические кислоты	0,45	– 0,54	ккал/г

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Расчет удельной калорийности

Удельную калорийность питательных веществ (Q) определяют по уравнению деструктурирования (диссимиляции) веществ в организме. Для этого рассчитывают изменение энтальпии химической реакции ( Нх.р.) и делят на моль вещества.

Q = Hx.p./моль вещества. Пример 1. Определите удельную калорийность сахарозы.

Решение: Усвоение в организме человека сахарозы сводится к ее окислению.

	Cl2h32О11(k)	+ 11О2(г) 12СО2 (г) + 11h3O(ж)
, моль	1	11	12	11
Н°298, кДж/моль	– 2220,867	0	–393,7	–286,02
Нх.р. = Hконеч. прод. – Hиcx. веществ = (12 (–393,77) + 11 (–286,02)) –
– (–2220,867) = –5650,69 кДж.
М (C12h32O11)= 342,3 г/моль, (Q = 5650,69 : 342,3 = 16,5)
Ответ: удельная калорийность Q равна 16,5 кДж/г
	Расчет калорийности пищевых продуктов

Пример 2. Рассчитайте калорийность 100 г говядины 1 категории, если масса белка равна 15,2%, масса жира – 9,9%. Калорийность белка равна 4,2 ккал/г, калорийность жира – 8,3 ккал/г.

			Q (100г говядины) = mбQб + mжQж = 15,2 4,2 + 9,9 8,3 =
Дано:			Q (100г говядины) = mбQб + mжQж = 15,2 4,2 + 9,9 8,3 =
m (говядины) = 100г			144,01 (ккал).
mб = 15,2%
mж = 9,9%			Ответ: калорийность 100 г говядины составила
Qб = 4,2 ккал/г			146,01 ккал
Qж = 8,3 ккал/г

Q100г (говядины) — ?
Решение:
Решение:

Расчет количества питательных веществ для совершения

механической работы

Пример 3. Рассчитайте количество сахара, необходимое бегуну, чтобы пробежать 5 км со скоростью 15 км/час, если средний расход энергии (Еср) при беге составляет 40 кДж/мин.

Дано:		Решение:
Дано:		Решение:
= 5 км		1) Рассчитываем количество минут, необходимое
= 15 км/час		бегуну для преодоления дистанции в 5 км. Так как
Еср = 40 кДж/мин		скорость движения равна произведению времени
		движения ( ) на расстояние (1), то = 1/ = 5/15 = =0,3
mсахара — ?
mсахара — ?
		часа = 20 мин.

2)Для пробега 5 км бегун расходует 20 мин 40 кДж = 800 кДж энергии.

3)Из примера №1 возьмем значение удельной калорийности сахара (16,5) и определим его количество, необходимое для получения 800 кДж энергии: 800 кДж : 16,5 кДж/г = 48,5 г.

Ответ: для восполнения энергии, необходимой бегуну при преодолении 5 км со

скоростью 15 км/ч достаточно 48,5 г сахара

Определение коэффициента полезного действия (КПД)

превращения в организме человека химической энергии пищи

в мышечную работу

Вычисление КПД ( ) проводят по формуле:

= G/ H 100%,

где G – энергия Гиббса,

Н – изменение энтальпии системы.

Пример 4. Окисление глюкозы кислородом сопровождается уменьшением энергии Гиббса G = –2880 кДж/моль. Рассчитайте максимальный КПД данного процесса с учетом того, что только 60% энергии запасенной в глюкозе,

рассеивается в виде теплоты.

Дано:		Решение:
G = — 2880 кДж/моль		1. Запишем уравнение окисления глюкозы,
Q = 60%		проставим		значения	Н° реагентов и
		продуктов и рассчитаем			Н° реакции.
– ?
	С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О
, моль	1	6	6	6
Н°298, кДж/моль –2220,867		0	–393,7 –286,02
Нх.р. = (–393,7 6) + (–286,02 6) – (–2220,867) = –1857,45 кДж/моль.
2. Так как	значение G =	–2880 кДж/моль глюкозы соответствует 100%
энергии теплоты, то на 60%		тепловой энергии приходится –1728,0 кДж/моль

(G = –2880 кДж – 100%;	Х кДж –		60%)
	G	100%		1728,0	100% 93% .
	H			1857,45

Ответ: 93%

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.	Определите удельную	калорийность глюкозы из соответствующего
уравнения: С6Н12О6(к) + 6О2(г) = 6СО2(г) + 6h3O(ж). (Ответ: Q = 15,58 кДж/г)
2.	Рассчитайте калорийность 100 г колбасы вареной, если масса белка равна
10,9%, масса жира равна 16%, масса углеводов равна 0,7%.
Ответ: Q = 191,49 ккал
3.	Сравните пищевую ценность двух сортов брынзы в расчете на 100 г:

– из коровьего молока: масса белка 17,9%, масса жира 20,1%, масса органических кислот 2,0%;

– из овечьего молока: масса белка 14,6%,

масса жира 25,5%, масса

органических кислот 2,9%.

Ответ: Q1 = 255,19 ккал; Q2 = 290,66 ккал

4. Рассчитайте калорийность 100 г окорока вареного, если масса белка 19,3%,

масса жира 20,5%. Сколько граммов его нужно употребить для получения суточной нормы калорий при физическом труде?

Ответ: Q = 263,63 ккал, m = 1706,9г

5. Рассчитайте время, в течении которого расходуется энергия, полученная человеком от обеда, содержащего 100 г риса, 50 г говяжьего мяса, 50 г белого хлеба, 5 г сливочного масла, 100 г яблок, если он: сидит, стоит, бежит.

Ответ: 1 = 1,7 часа; 2 = 1 час; 3 = 15,2 мин

6. Сжигание 1 моля глюкозы при 1 атм. и 298,15 К дает 1681,0 кДж тепла.

Рассчитать стандартную теплоту образования глюкозы, коэффициент полезного действия полученного от сжигания 1 моль глюкозы.

Ответ: Н = — 1857,45 кДж/моль, КПД ( ) = 90,5%

Глава 6. Скорость химической реакции. Химическое равновесие

Студент должен уметь:

1.Рассчитывать изменение скорости реакции при изменении концентраций реагирующих веществ;

2.Делать расчеты на основании правила Вант-Гоффа;

3.Определять направление смещения химического равновесия при изменении концентрации, температуры и давления системы (по принципу Ле Шателье).

Средняя скорость химической реакции – изменение количества вещества ( ) реагента или продукта за определенный промежуток времени

( ):

			«–» – для реагентов	«+» – для продуктов

В случае гомогенного процесса, протекающего при определенном объеме,

скорость реакции изменяется изменением концентрации ( С) реагента или продукта в единицу времени:

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, их состояния и условий проведения реакции (концентрации реагентов,

температуры, давления, катализаторов).

Зависимость скорости простых химических реакций или элементарных стадий сложных реакций от концентраций реагентов определяется законом

действующих масс:

Скорость гомогенной химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.

Так, для реакции аА + вВ = сС закон действующих масс выражается следующим образом:

k A a B b или kCaA CbB ,

Вэтих уравнениях (кинетические уравнения) k — константа скорости реакции, зависящая от природы реагирующих веществ и от температуры, а [A]

и[B] или СА и СВ – концентрации реагентов в моль/л.

Вслучае гетерогенных систем в кинетическое уравнение включают концентрации только тех веществ которые находятся в газовой фазе или в растворе. Вещества, находящиеся в твердом состоянии не учитываются, т.к.

реакция протекает на поверхности раздела фаз.

Например для реакции: С(тв). +О2 (г) = СО2(г)

k[O2 ]

Зависимость скорости реакции от температуры выражают правилом Вант-Гоффа: При повышении температуры на каждые десять градусов скорость многих реакций возрастает в 2 – 4 раза.

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на десять градусов, называется температурным коэффициентом(). Математически правило Вант – Гоффа выражается следующими формулами:

t 2 t1

kT2

T2 T1

;

1) t2 t1 10 ;

t 2 t1

;

5) t

где t1,

или

и T2 –

скорости

реакции

при соответствующих

температурах;

kt1, kt2, или kТ1, kТ2 – константы скоростей при этих температурах

1 и 2 – время протекания реакций.

Приведенные выше уравнения можно использовать лишь для ориентировочных расчетов, так как их точность не очень высока. Зависимость скорости химической реакции (константы скорости) от температуры позволяет установить уравнение Аррениуса:

K Z e RT ,

где Z – число столкновений молекул в секунду в единице объема,

е – основание натурального логарифма (е = 2,718; для десятичного логарифма е = 2,3),

Еа – энергия активации реакции,

R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж моль К).

Уравнение Аррениуса для двух реакций можно представить в следующем виде:

lg(K’/K) = (Ea – E’a)/2,3 RT.

Энергию активации (Еа) можно вычислить по формуле:

		T	T		K	2
Е R		2	1	lg		2	, кДж/моль
Е R			T	lg	K		, кДж/моль
а	T		T		K
		2	1		1

Определение калорийности пищевых продуктов

Определение калорийности пищевых продуктов основаны на определении теплотворной способности веществ. Под теплотворной способностью понимают количество теплоты, которое выделяется при полном окислении единицы массы вещества, выражается обычно в килокалориях на килограмм продукта. Калорийность пищевых продуктов обычно выражается в килокалориях на 100 грамм продукта.

Для пищевых продуктов различают брутто- и нетто-калорийность.

Брутто-калорийность – валовая калорийность продукта независимо от степени его усвояемости.

Нетто-калорийность – калорийность той части продукта, которая усваивается.

В среднем нетто-калорийность примерно равно 70 % от брутто-калорийности.

Различают физическую и физиологическую калорийность пищевых продуктов.

Под физической калорийностью понимают то количество тепла, которое выделяется при сжигании продукта калориметре.

Под физиологической калорийностью понимают то количество тепла, которое выделяется при окислении продукта в человеческом организме.

Жиры и углеводы при сжигании в калориметре и при окислении в организме дают одни и те же продукты, поэтому их физическая и физиологическая калорийность равны. Калорийность жиров равна 9,3 ккал/г; углеводов 4,1 ккал/г.

Конечные продукты сгорания белков в калориметре – вода, оксиды углерода и азота; в организме человека продукты окисления белков (мочевина, креатин, креатинин и др.) содержат еще некоторый запас потенциальной энергии, поэтому физиологическая калорийность белков (равная 4,1 ккал/г) ниже физической калорийности (равной 5,7 ккал/г).

Различают несколько методов определения калорийности:

1) Физический метод определения калорийности основан на определении количества теплоты, выделившейся при сжигании точной навески продукта в калориметре.

Калориметр представляет защитный толстостенный сосуд, внутри которого расположен калориметрический сосуд, заполняемый водой, которая служит приемником тепла. Внутри калориметрического сосуда расположены термометр, мешалка для выравнивания температуры воды и калориметрическая бомба – толстостенный цилиндр, закрываемый плотной крышкой, в котором в избытке кислорода сжигается анализируемый образец. При сжигании образца в калориметрической бомбе выделяется теплота, температура воды в калориметрическом сосуде повышается, что фиксируется термометром. Калорийность продукта определяют по специальной формуле с учетом температуры до, и после сжигания образца, массы образца, массы воды, использованной при анализе.

2) Химический метод определения калорийности сводится к химическому определению количества жиров, углеводов, белков на 100 г продукта и последующему расчету физиологической и физической калорийности с учетом калорийности каждого компонента продукта.

3) Табличный метод определения калорийности опирается на имеющиеся данные по определению химического состава пищевых продуктов, которые имеются в справочниках.

Хроматография

Хроматография является одним из наиболее универсальных методов анализа состава газообразных и жидких продуктов, чем объясняется ее широкое распространение практически во всех отраслях пищевой промышленности, как в лабораторных, так и в производственных условиях. Хроматографические методы применяются для определения практически всех компонентов, содержащихся в газообразных и жидких продуктах, но особенно эффективны они при измерении содержания малых и очень малых (микро- и нанограммовых) количеств анализируемых веществ, содержащихся в пищевых продуктах в виде микропримесей или остаточных элементов, например, пестицидов, переходящих в них из сельскохозяйственного сырья, и их метаболитов, высших спиртов и эфиров в ликероводочных изделиях и т.п.

Наряду с широкими аналитическими возможностями хроматография характеризуется сравнительно простым аппаратурным оформлением и обслуживанием. Как правило, хроматографические анализаторы являются унифицированными приборами, предназначенными для анализа группы многокомпонентных газовых смесей и жидкостей.

Хроматограф представляет собой анализатор газов и жидкостей, предназначенный для определения их состава в зависимости от способности входящих в них компонентов поглощаться сорбирующими веществами. Вещества, находящиеся в газовой или жидкостной смеси, образуют определенный сорбционный ряд вида А>Б>В…, выражающий относительное сорбционное сродство его членов к сорбенту. Каждый из членов сорбционного ряда, обладая большим сорбционным сродством, чем последующий, вытесняет его из соединения и в свою очередь вытесняется последующим.

Таким образом, хроматография представляет собой физико-химический метод разделения сложных смесей газов или жидкостей, при котором разделяемые компоненты распределяются между двумя фазами, одной и которых является движущийся поток анализируемого газа или жидкости (подвижная фаза), а второй – неподвижный сорбент с развитой поверхностью (неподвижная фаза), через которую движется анализируемый поток.

В хроматографическом анализаторе газов и жидкостей анализируемое вещество с помощью устройства ввода пробы поступает в хроматограф, где оно подхватывается подвижной фазой, подающейся от источника подвижной фазы, и вводится в хроматографическую разделительную колонку. Колонка заполнена сорбентом, являющимся неподвижной фазой, через который протекает подвижная фаза. При этом осуществляется перенос анализируемого вещества вдоль сорбента, в результате чего происходит разделение смеси на отдельные компоненты. На выходе колонки разделенные фракции анализируемых веществ поступают в детектор, сигнал от которого регистрируется и представляется наблюдателю с помощью измерительного устройства.

По типу используемых подвижных и неподвижных фаз хроматография классифицируется следующим образом, представленным в таблице 1

Таблица 1

Неподвижная фаза	Подвижная фаза	Тип хроматографии
Твердое тело Жидкость	Газ Жидкость Газ Жидкость	Газоадсобционная Жидкостно-адсорбционная Газожидкостная Жидкостно-жидкостная

Газовые хроматографы предназначены для анализа сложных газовых смесей.

В качестве подвижной фазы в газовой хроматографии чаще всего используют чистые инертные газы, которые обеспечивают перемещение анализируемой смеси вдоль слоя сорбента. При этом они должны образовывать совершенную смесь с разделяемым веществом, отвечать требованиям работы соответствующих детекторов и не вступать ни в какие реакции с анализируемыми веществами. В качестве таких газов применяются азот, водород, гелий, аргон, диоксид углерода, воздух (хорошо очищенный и высушенный в специальных устройствах), реже – кислород. Все эти газы, кроме гелия, используются в сжатом виде.

В качестве сорбентов в газовой хроматографии широко используются полярные и неполярные сорбенты. Наиболее распространенными полярными сорбентами являются силикагель и алюмогель, неполярным – активный уголь. Также широко используются природные и искусственные силикаты и цеолиты. После обезвоживания они хорошо адсорбируют газ и пары.

В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, удерживаемая на носителях (твердой фазе), обладающих достаточно большой поверхностью и не реагирующих с ней даже при повышенных температурах. В качестве жидкой фазы широко используются сложные эфиры органических кислот, полиэтиленгликоль, а также растительные и животные масла, хорошо поглощающие ароматические углеводороды и другие компоненты. В качестве же твердой фазы, на которой удерживается жидкая фаза, применяются природные и искусственные силикаты с гранулами размером 0,1-0,25 мм, имеющие большую поверхность микропор. Последние и заполняются жидкой неподвижной фазой.

Жидкостные хроматографы предназначены для хроматографического (сорбционного) разделения веществ, находящихся в жидкой фазе, на их составляющие компоненты.

В качестве подвижной фазы, называемой в жидкостной хроматографии растворителем, используются жидкости, отвечающие следующим требованиям: обладают достаточной растворяющей способностью; не взаимодействуют с материалом колонки и с неподвижной фазой; обеспечивают совместимость растворителя и детектора.

Известно большое число растворителей, применяемых в качестве подвижной фазы в жидкостных хроматографах, которые подбираются, как правило, для анализа различных веществ эмпирически. Достаточно широко используются в качестве растворителей различные спирты и эфиры (этиленгликоль, метанол, этанол, пентан, уксусная кислота, пиридин, диоксан, бензол, диэтиловый эфир и многие другие). Растворители, как правило, хранятся в специальных резервуарах из нержавеющей стали или тефлона, снабженных некоторыми дополнительными устройствами для дегазации, обезвоживания, поддержания необходимой температуры и др.

В качестве подвижной фазы в жидкостной хроматографии используются твердые сорбенты или жидкие, наносимые на поверхностно-пористые насадки (носители). В качестве твердых сорбентов широко применяются такие полярные сорбенты, как силикагель, окись алюминия или другие неорганические вещества, а также активный уголь, являющийся наиболее распространенным неполярным сорбентом.

В качестве неподвижной фазы в жидкостно-жидкостной хроматографии используются жидкие адсорбенты, наносимые на твердое непроницаемое ядро – твердый носитель. В качестве таких твердых носителей применяются зерна силикагеля, ионообменных смол, поверхностно-травленных диатомитов, пористых стекол и др. с диаметром частиц сферической формы около 40 мкм. В качестве жидких неподвижных фаз, наносимых на носитель, широко применяются углеводородные полимеры, некоторые амины (например, этилендиамин), хлороформ, триэтиленгликоль и др. Обычно для разделения полярных веществ используют полярные неподвижные фазы и относительно неполярные подвижные фазы, причем этот выбор осуществляется главным образом эмпирически.

Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 7128; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Как рассчитываются калории: наука, стоящая за

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Как ученые рассчитывают калории в ваших блюдах? (Изображение предоставлено Shutterstock)

Согласно исследованию The American Journal of Clinical Nutrition , при мониторинге своего веса многие люди подсчитывают калории в пище, чтобы отслеживать потребление энергии . Но что такое калории, почему они рассчитываются и как диетологи определяют, содержит ли батончик мюсли 100 или 300 калорий?

Что такое калория?

Калория — это единица энергии, а не мера веса или плотности питательных веществ. Однако калории, которые вы видите на этикетках продуктов питания, на самом деле являются килокалориями или килокалориями, согласно Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS) . На упаковке пищевых продуктов всегда указывается количество килокалорий, хотя написано просто «калории». Один ккал — это количество энергии, необходимое для нагрева 1 килограмма воды на 1 градус по Цельсию (2,2 фунта воды на 1,8 градуса по Фаренгейту), говорит Грейс Дероча, зарегистрированный диетолог и тренер по здоровью в Blue Cross Blue Shield of Michigan.

Все калории в нашей пище поступают из одного из трех макронутриентов: жиров , углеводов и белков , рассказал Дероча Live Science.

Связанный: Что, если вы съели только один вид пищи?

Подсчет калорий с помощью бомбового калориметра

В 1990 году правительство США приняло Закон о маркировке пищевых продуктов и образовании , который стандартизировал информацию, включая калории, которую должны указывать на этикетках пищевых продуктов. Это означает, что прежде чем любая упакованная еда в США попадет на полки, ученые-диетологи должны измерить ее макронутриенты и калории. Один из способов сделать это — использовать прибор, называемый бомбовым калориметром.

Связанный: Аминокислоты к цинку: словарь терминов питания

Машина, называемая калориметром, может измерять энергию в пище. (Изображение предоставлено Getty)

Этот инструмент напрямую измеряет количество энергии, содержащейся в пище, говорит Рут Макдональд, профессор и заведующая кафедрой пищевой науки и питания человека в Университете штата Айова. Чтобы использовать этот инструмент, ученые помещают рассматриваемую пищу в герметичный контейнер, окруженный водой, и нагревают ее до тех пор, пока пища полностью не сгорит. Затем ученые фиксируют повышение температуры воды, чтобы определить количество калорий в продукте.

Но бомбовые калориметры — не единственный способ измерения калорий. Ученые-диетологи также полагаются на расчет, разработанный американским химиком 19-го века Уилбуром Этуотером, который определил способ косвенной оценки количества калорий в пищевых продуктах.

Подсчет калорий по системе 4-9-4

Этуотер представил эту технику, известную как система 4-9-4, потому что калориметры не учитывают, что люди теряют часть калорий за счет тепла, а также при прохождении мочи и кала, ранее сообщал Live Science. Этуотер преодолел это ограничение, подсчитав количество калорий в различных продуктах, а затем проверив экскременты, чтобы увидеть, сколько калорий было удалено. Его эксперименты показали, что белки и углеводы содержат около 4 калорий на грамм (0,04 унции), а жиры — 9 калорий.калорий на грамм, отсюда и система 4-9-4. Он также обнаружил, что алкоголь содержит 7 калорий на грамм.

Уилбур Этуотер был американским химиком (Изображение предоставлено Корнеллом). 5 x 9 = 45), тогда общая калорийность составит 40 + 45 = 85 калорий», — сообщил Макдональд Live Science в электронном письме.

Родственный: Что такое метаболизм?

Однако, несмотря на то, что ученые-пищевики с тех пор модернизировали расчет Этуотера, некоторые эксперты говорят, что система Этуотера устарела и неточна. Исследование 2012 года, опубликованное в Американском журнале клинического питания , показало, что энергетическая ценность некоторых продуктов, таких как орехи, не может быть точно рассчитана системой Этуотера. Кроме того, FDA допускает 20-процентную погрешность для питательных веществ, перечисленных на этикетке продукта, включая калории, а это означает, что эти подсчеты калорий не являются невероятно точными.

Но даже если на этикетке калорий не было погрешности, «[этот метод] не принимает во внимание пищеварительный процесс , а предполагает полное преобразование питательных веществ в энергию», — сказал Макдональд. «У людей этого не происходит, хотя наши тела довольно эффективно восстанавливают энергию из пищи».

На данный момент количество калорий в вашем батончике мюсли или чашке рамена быстрого приготовления, скорее всего, было рассчитано с помощью классической системы Этуотера, но в будущем этот метод может устареть.

Почему люди считают калории?

Данные о калориях, указанные на упаковке пищевых продуктов, позволяют людям рассчитать свое личное потребление. По данным NHS, это может быть полезной информацией, чтобы люди не потребляли слишком много.

Приложения для смартфонов можно использовать для предоставления информации о среднем количестве калорий в определенных продуктах. (Изображение предоставлено Getty)

Некоторые продукты, такие как белки и жиры, вызывают чувство насыщения быстрее, чем такие продукты, как углеводы. Это может привести к тому, что кто-то будет потреблять меньше калорий на диете, богатой белком, чем на диете, богатой углеводами, несмотря на то, что он будет чувствовать себя одинаково сытым, по данным NHS. Количественно определяя энергию внутри пищи, потребитель может лучше узнать об энергии, которую он снабжает свое тело.

Подсчет калорий во время упражнений

Устройства, которые отслеживают упражнения, такие как беговая дорожка или фитнес-трекер, обычно отображают «живые» данные о том, сколько калорий сжигается человеком за тренировку. Эти устройства отображают не общее количество калорий, сожженных организмом за это время, а оценку количества, сожженного исключительно из-за физической нагрузки. Для подсчета сожженных калорий эти устройства включают в свои алгоритмы личные факты, согласно статье, опубликованной в0005 Журнал параллельных и распределенных вычислений (открывается в новой вкладке) в 2018 г. Сюда входят возраст, пол, рост и вес.

На основе этой информации интеллектуальные устройства могут оценить BMR человека (основной уровень метаболизма). Это количество энергии, которое организм расходует в состоянии покоя и при выполнении ежедневных биологических функций, согласно Энциклопедии познания и поведения животных (открывается в новой вкладке).

Дополнительные ресурсы

Изучите калорийность различных продуктов: Harvard Health Publishing (открывается в новой вкладке)
Проверьте количество калорий в более чем 150 000 различных блюд и напитков: средство проверки калорий NHS (открывается в новой вкладке)
Ознакомьтесь с основами, инструментами и приложениями калориметрии: Калориметрия (2014 г.) (открывается в новой вкладке)

Айлса — штатный автор журнала How It Works , где она пишет о науке, технологиях, истории, космосе и окружающей среде. Проживая в Великобритании, она окончила Стерлингский университет со степенью бакалавра журналистики (с отличием). Ранее Айлса писала для журнала Cardiff Times, Psychology Now и многочисленных научных журналов. Интерес Айлсы к окружающей среде также выходит за рамки писательской деятельности, поскольку она работала вместе с Operation Wallacea , проводя исследования по сохранению тропических лесов и океана.