Kalorija

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Kalorija je merna jedinica za energiju.[1] Njeno ime potiče iz francuskog jezika, a izvedeno je od latinske reči calor što znači toplota. Kao standardna SI-jedinica za energiju uglavnom se koristi džul (J). Ipak, kalorija se češće koristi kao merilo količine toplote ili metaboličke energije sadržane u hemijskim vezama prehrambenih proizvoda. Količina energije koja se dobije kompletnom oksidacijom svih hranljivih supstrata u nekoj namirnici naziva se slobodna energija (∆G).

Mnogo različitih definicija kalorije se pojavilo za vreme 19. i 20. veka. Postoje dva osnovna značenja ovog pojma:

  • mala kalorija ili gram-kalorija predstavlja količinu energije potrebnu za povećanje temperature 1 grama vode za 1 stepen celzijusa. Ona iznosi približno 4,1868 J i njen simbol je cal.
  • velika kalorija ili kilo-kalorija predstavlja količinu energije potrebnu za povećanje temperature 1 kilograma vode za 1 stepen celzijusa. Ovo iznosi približno 4.186,8 J ili tačno hiljadu malih kalorija. Predstavlja se simbolom kcal ili Cal.[2]

U naučnom kontekstu, ime „kalorija“ striktno označava gram-kaloriju. Neformalno, u proizvodnji i obeležavanju hrane i svakodnevnom razgovoru, termin „kalorija“ gotovo uvek označava kilo-kaloriju.

Oznake i etikete na hrani[uredi]

Nutritivna oznaka na pakovanju pirinča

Kalorija je postala uobičajeni izraz kada su dijetetičari počeli da savetuju gojaznim osobama vežbanje (potrošnju energije) i smanjen energetski unos.[1] Mnoge vlade zahtevaju od proizvođača hrane da jasno istaknu energetsku vrednost proizvoda, kako bi se potrošačima olakšala kontrola energetskog unosa.

Količina energije sadržana u nekom proizvodu (namirnici) može se odrediti kompletnim sagorevanjem osušene hrane u kalorimetrima, što je poznato kao direktna kalorimetrija. Ipak, ovako dobijena energija ne odgovara u potpunosti energiji koju ljudski organizam može da izvuče iz konkretne namirnice. Razlog za to leži u činjenici da namirnice obično sadrže i nesvarljive sastojke, a apsorpcija svarljivih komponenti u gastrointestinalnom traktu nije potpuna. Obično se resorbuje približno 98% ugljenih hidrata, 95% masti i 92% proteina. Zbog toga, standardnim hemijskim testovima i analizom recepta se određuje količina svarljivih sastojaka i na osnovu toga se određuje kalorijska vrednost hrane:

Nutrijenti energetska vrednost
kcal/g kJ/g
proteini 4 17
ugljeni hidrati 4 17
masti 9 37
alkohol 7 29
organske kiseline 3 13

Ostali sastojci iz hrane (voda, nesvarljiva vlakna, minerali i vitamini) ne koriste se u izračuvavanju raspoložive energije u hrani.[1]

Varijante[uredi]

Količina energije potrebna za povećanje temperature 1 grama vode za 1 stepen celzijusa, pri normalnom atmosferskom pritisku (101.325 Pa), zavisi od početne temperature vode i često ne može precizno da se izmeri. Zbog toga postoji nekoliko različitih definicija kalorije:

Ime Simbol Konverzije Napmene
Termohemijska kalorija calth 4,184 J

≈ 0,003,964 BTU ≈ 1,162×10−6 kWh ≈ 2,611×1019 eV

količina energije jednaka sa tačno 4,184 džula[3][a][5][6]
4 °C kalorija cal4 ≈ 4,204 J

≈ 0,003,985 BTU ≈ 0,001168 kWh ≈ 2,624×1022 eV

količina energije za zagrevanje jednog grama bezvazdušne vode od 3,5 do 4,5 °C pri standardnom atmosferskom pritisku.
15 °C kalorija cal15 ≈ 4,1855 J

≈ 0,003,9671 BTU ≈ 0,011626 kWh ≈ 2,6124×1023 eV

Količina energije neophodna za zagrevanje jednog grama bezvazdušne vode od 14,5 do 15,5 °C pri standardnom atmosferskom pritisku. Eksperimentalne vrednosti ove kalorije su u opsegu od 4,1852 do 4,1858 J. CIPM je 1950. objavio eksperimentalnu vrednost od 4,1855 J, napominjući neodrećenost od 0,0005 J.[3]
20 °C kalorija cal20 ≈ 4,182 J

≈ 0,003,964 BTU ≈ 0,001162 kWh ≈ 2,610×1022 eV

količina energije neophodna za zagrevanje bezvazdušne vode od 19,5 do 20,5 °C pri standardnom atmosferskom pritisku.
Prosečna kalorija calprosek ≈ 4,190 J

≈ 0,003,971 BTU ≈ 0,00116 kWh ≈ 2,62×1022 eV

1100 količine energije neophodne za zagrevanje jednog grama bezvazdušne vode od 0 do 100 °C pri standardnom atmosferskom pritisku.
Internacionalna kalorija tabele pare (1929) J

≈ 0,003,9683 BTU ≈ 0,011630 kWh ≈ 2,6132×1023 eV

1860 međunarodnih vat časova = tačno ​18043 međunarodnih džula.[note 1]
Internacionalna kalorija tabele pare (1956) calIT ≡ 4,1868 J

≈ 0,003,9683 BTU = 0,011630 kWh ≈ 2,6132×1023 eV

1,163 mW·h = tačno 4,1868 J. Ova definicija je usvojena na Petoj međunarodnoj konferenciji o svojstvima pare (London, jul 1956).[3]
  1. ^ The figure depends on the conversion factor between international joules and absolute (modern) joules. Using the mean international ohm and volt (1,000,49 Ω, 1,000,34 V[7]), the international joule is about 1,000,19 J, using the US international ohm and volt (1,000,495 Ω, 1,000,330 V) it is about 1,000,165 J, giving 4,186,84 and 4,186,74 J, respectively.

Dve najprihvatljivije varijante pojma kalorija u starijoj literaturi su "15 °C kalorija“ (cal15) i „termohemijska kalorija“ (calth). Do 1948. godine, kasnija je bila definisana kao 4,1833 međunarodnih džula; sadašnji standard od 4,184 J koji je odabran za novu termohemijsku kaloriju predstavlja isti kvantitet energije kao i pre.[5] Kalorija je prvobitno bila definisana specifično kao mera energije u vidu toplote, eksperimentalno određen kalorimetrijom.[8]

Zbog činjenice da je veliki broj različitih varijanti (definicija) bio uzrok konfuzije i čestih grešaka, kao standardna jedinica SI-sistema za energiju i toplotu danas se upotrebljava džul (Ј).

Ishrana[uredi]

U pogledu nutricionog sadržaja, kilodžul (kJ) je SI jedinica nutricione energije, mada je kilokalorija još uvek u širokoj upotrebi.[9] Reč kalorija se popularno koristi sa brojem kilokalorija izmerene nutricione energije. Da bi se izbegla konfuzija, ponekad se piše Kalorija (sa velikim „K”) da bi se napravila razlika, mada to nije široko prihvaćeno (delom zbog toga što kapitalizacija nije u skladu sa SI pravilom o početnom slovu imena jedinice ili njenih derivata, koje pišu malim slovom).[10]

Na primer, vrednosti specifične energije ili gustine energije se obično navode kao „kalorija po porciji” ili „kilokalorije po 100 g”. Nutricione potrebe ili konzumacija se obično izražavaju u kalorijama na dan. Jedan gram masti u hrani sadrži devet kalorija, a gram bilo ugljenih hidrata ili proteina sadrži aproksimativno četiri kalorije.[11] Alkohol u hrani sadrži sedam kalorija po gramu.[12] Za lakšu predstavu, čovek koji hoda potroši oko 150 kilokalorija na sat (150 kCal), dok recimo na lakšem trčanju troši oko 500-600 kilokalorija na sat (500-600 kCal). Najviše energije troše biciklisti gde se prelazi čak 1000 kilokalorija na sat (1000 kCal). Za opis, jedna čokolada od 100 grama ima kaloričnu vrednost oko 600 kilokalorija.

Hemija[uredi]

U drugim naučnim kontekstima, termina kalorija se skoro uvek odnosi na male kalorije. Mada ona nije SI jedinica, ona se još uvek koristi u hemiji. Na primer, energija oslobođena u hemijskoj reakciji po molu reagenta se ponekad izražava u kilokalorijama po molu.[13] Tipično je ova upotreba u velikoj meri bila posledica lakoće sa kojom se ona može izračunati u laboratorijskim reakcijama, posebno u vodenim rastvorima: zapremina reagenta je rastvorena u vodi formirajući rastvor, sa koncentracijom izraženom u molovima po litru (1 litar teži 1 kg) što uzrokuje temperaturnu promenu u stepenima Celzijusa u ukupnoj zapremini vodenog rastvora, i ti kvantiteti (zapremina, molarna koncentracija i promena temperature) se mogu zatim koristiti za izračunavanje energije po molu. Kalorija se isto tako ponekad koristi za navođenje energije kvantiteta koji su vezani za reakcionu energiju, kao što su entalpija formiranja i veličine aktivacionih barijera.[14] Međutim, njena upotreba se sve više zamenjuje SI jedinicom, džulom, i njihovim umnožcima kao što je kilodžul.

Merenje energetskog sadržaja hrane[uredi]

U prošlosti je kalorimetrijska bomba korištena za određivanje energetskog sadržaja hrane putem sagorevanja uzorka i merenja temperaturne priemene u okružujućoj vodi. U današnje vreme ovaj metod nije široko zastupljen u SAD, već je zamenjen računanjem energetskog sadržaja direktno sabiranjem energetskih vrednosti koje pružaju nutrijenti koji sadrže energiju (kao što su proteini, ugljeni hidrati i masti). Sadržaj vlakana se izuzima, jer ona ne bivaju svarena u telu.[11]

Napomene[uredi]

  1. ^ „Rosini je definisao termohemijsku kaloriju jednostavno kao 4,1833 međunarodnih džula da bi se izbegle poteškoće vezane za neizvesnost toplotnog kapaciteta vode (ta vrednost je bila redefinisana kao tačno 4,1840 J).”[4]

Reference[uredi]

  1. 1,0 1,1 1,2 „Što je kalorija i kako brojati kalorije?”. Prisjetimo se. Pristupljeno 22. 1. 2019. 
  2. ^ Conn, Carole; Len Kravitz. „Remarkable Calorie”. University of New Mexico. Pristupljeno 1. 3. 2019. 
  3. 3,0 3,1 3,2 International Standard ISO 31-4: Quantities and units, Part 4: Heat. Annex B (informative): Other units given for information, especially regarding the conversion factor. International Organization for Standardization, 1992.
  4. ^ FAO (1971). „The adoption of joules as units of energy”. 
  5. 5,0 5,1 Rossini, Fredrick (1964). „Excursion in Chemical Thermodynamics, from the Past into the Future”. Pure and Applied Chemistry. 8 (2): 107. doi:10.1351/pac196408020095. Pristupljeno 21. 1. 2013. »both the IT calorie and the thermochemical calorie are completely independent of the heat capacity of water.« 
  6. ^ Lynch, Charles T. (1974). Handbook of Materials Science: General Properties, Volume 1. CRC Press. str. 438. Pristupljeno 8. 3. 2014. 
  7. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) (1997). „1.6 Conversion tables for units”. Compendium of Analytical Nomenclature (PDF) (3 izd.). ISBN 0-86542-615-5. Pristupljeno 31. 8. 2013. 
  8. ^ Allain, Rhett (23. 2. 2016). „Calculating Calories by Burning Gummy Bears to Death”. Scientific American. Pristupljeno 7. 9. 2017. 
  9. ^ „Prospects improve for food energy labelling using SI units”. Metric Views. UK Metric Association. 24. 2. 2012. Pristupljeno 17. 4. 2013. 
  10. ^ „SI Conventions”. National Physical Laboratory. Pristupljeno 8. 2. 2016. 
  11. 11,0 11,1 „How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods?”. Scientific American (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2017-09-08. 
  12. ^ „Calories - Fat, Protein, Carbohydrates, Alcohol. Calories per gram”. 
  13. ^ Zvi Rappoport ed. (2007), "The Chemistry of Peroxides", Volume 2 page 12.
  14. ^ Bhagavan, N. V. (2002). Medical Biochemistry (na jeziku: engleski). Academic Press. str. 76—77. ISBN 9780120954407. Pristupljeno 5. 9. 2017. 

Literatura[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]