Калорії продуктів досі рахують за столітніми таблицями. Як їх взагалі винайшли?

Методи підрахунку калорій продуктів і страв базуються на методі, винайденому сто років тому, і результати є дуже приблизними, пояснює у відеоблозі Howtown Джосc Фон, американська журналістка, що спеціалізується на науці, технологіях і екології.

Зараз виробники вказують на продуктах і стравах кількість калорій, які вираховують за допомогою спеціальних таблиць, які доступні у форматі програм. Страва часто містить багато різних інгредієнтів. Виходячи з рецепту, де вказано скільки взято грамів того чи іншого продукту, вводять у програму ці дані, а та вираховує енергетичну цінність.

Програми, своєю чергою, засновані на базі даних. Та якщо, наприклад, у базі даних міністерства сільськоо господарства США вміст мінералів і вітамінів у тому чи іншому продукті, прораховано з лабораторних досліджень, то кількість калорій беруть із іншого джерела. Це таблиця Етвотера, згідно з якою, грам білку містить 4 калорії, грам жиру — 9 калорій, а грам вуглеводів — 4 калорії. Відповідно, в умовному банані «у вакуумі» міститься 93,3 кілокалорії.

Звідки взялася таблиця Етвотера? Калорія — це одиниця енергії, що дорівнює енергії, необхідній для нагрівання граму води на один градус. Щоб вимірювати кількість калорій, у XVIII столітті винайшли калориметри. Наприклад, бомбовий калориметр працює так: тіло спалюється, нагріваючи повітря, що, своєю чергою, нагріває воду, — й те, наскільки градусів вдалося підігріти воду, визначає калорійність тіла.

Однак якщо в калориметрі їжа спалюється повністю, то у людському тілі так не відбувається. Є безліч супутніх чинників, зокрема — одні продукти перетравлюються краще, ніж інші. Деякі намагався врахувати американський хімік Вілбур Етвотер.

Десятки років свого життя — у другій половині ХІХ століття — він присвятив вимірюванню калорій. Спершу Етвотер засовував дрібних тварин, як-от морських свинок, у респіраторні калориметри (там де вимірювалося дихання). Коли ж спромігся створити камеру, достатньо велику для великого ссавця, перейшов до дослідів на людях.

Піддослідного поміщали на кілька днів у мідний ящик площею 2,6 квадратних метра, всередині викладений цинком і деревом. У ньому підтримувалася прийнятна температура та вентиляція. Є розкладачка, стілець і стіл. Їжу та напої подавали через отвір, який одночасно слугував для того, щоб забирати відходи життєдіяльності. Етвотер провів близько 500 таких експериментів, вимірюючи енергію, що виділялася з різного меню при різній активності піддослідних.

Вчений виходив із першого закону термодинаміки, який свідчить, що енергія ізольованої системи зберігає постійну величину при всіх змінах.

Повернімося до того чинника, що їжа не перетравлюється повністю. Вимірюючи спожиті калорії, Етвотер займався дослідженням калу. Він домішував до їжі піддослідних трохи сажі та вуглецю, щоб промаркувати саме те харчування, яке вони отримували в камері. Аналізуючи білки, жири та вуглеводи в екскрементах, він дійшов висновку, що люди загалом не перетравлюють 8% спожитих білків, 5% жирів і 3% вуглеводів. Також виміряв енергію білків, що люди виводили з сечею, оцінивши втрати в 1,25 калорії на грам.

Застосувавши ці коефіцієнти для корекції кількості енергії, у підсумку отримав 4 калорії для білків, 8,9 для жирів і 4 для вуглеводів. Згодом другий показник для зручності округлили до 9. Ці круглі числа виявилися дуже зручними для підрахунку.

Загалом є принаймні три продукти, які легко виміряти простим методом спалювання. Яловичина, коров’яче масло та цукор майже повністю складаються з білків, жирів і вуглеводів відповідно.

Однак не всі жири мають однакову калорійну цінність. Наприклад показник 9 калорій є справедливим для граму м’яса. Але якщо це жир із рослинної олії, то його калорійність складе 8,84. Так само, якщо ми беремо яєчний білок, то він міститиме 4,4 калорії на грам. Грам білку в коричневому рисі має 3,4 калорії. Відповідно, таблиці Етвотера мають тенденцію перебільшувати енергетичну цінність рослинних продуктів.

Загалом тут не мало б бути великої проблеми — критичної різниці між, скажімо, 100 і 90 калоріями немає. Однак чим багатокомпонентніші страви й чим більше вони перероблені, тим більшою виявляється похибка. Загалом вважається, що вона може сягати 20%. Не випадково виробники округлюють до десятка.

Ще один чинник, який варто брати до уваги, — те, як з якою ефективністю засвоюються калорії залежно від продукту та від особливостей організму людини (наприклад, стану мікробіому кишковика). Так, дослідження показали, що людина засвоює значно меншу кількість жирів із горіхів, ніж у них міститься, і, зокрема, таблиці Етвотера перебільшують калорійність мигдалю на 26%, а волоських горіхів — на 22%.