식량 에너지

Food energy

음식 에너지는 동물(사람 포함)이 근육 [1]활동을 포함한 신진대사를 유지하기 위해 음식에서 얻는 화학 에너지입니다.

대부분의 동물들은 탄수화물, 지방, 그리고 단백질을 공기 중의 산소와 결합하거나 물에 [2]녹이는 등 대부분의 에너지를 유산소 호흡으로부터 얻습니다.유기산, 폴리올 및 에탄올(음용 알코올)과 같은 식단의 다른 작은 구성 요소는 에너지 입력에 기여할 수 있습니다.물, 미네랄, 비타민, 콜레스테롤, 섬유질과 같이 음식 에너지를 거의 또는 전혀 제공하지 않는 일부 다이어트 요소들은 다른 이유로 건강과 생존에 여전히 필요할 수 있다.어떤 유기체들은 대신 산소를 필요로 하지 않는 반응에 의해 음식으로부터 에너지를 추출하는 혐기성 호흡을 가지고 있다.

주어진 음식 질량의 에너지 함량은 일반적으로 에너지의 미터법(SI) 단위인 줄(J)과 그 배수의 킬로줄(kJ)로 표현된다. 또는 전통적인 열 에너지 단위인 열량(cal)으로 표현된다.영양학적 맥락에서 후자는 항상 단위에서 "큰" 변종이며, "칼로리"(기호 Cal, 대문자 "C" 또는 "킬로칼로리"(kcal)로 표기되며, 4184 J 또는 4.184 [3]kJ와 같다.따라서 예를 들어 지방과 에탄올은 단위 질량당 식품 에너지량이 각각 37 및 29 kJ/g(9 및 7 kcal/g)로 가장 많다.단백질과 대부분의 탄수화물은 약 17kJ/g(4kcal/g)을 가지고 있지만, 종류마다 차이가 있다.예를 들어 포도당, 수크로스 및 전분의 값은 각각 g당 15.57, 16.48 및 17.48 킬로줄(3.72, 3.94, 4.18 kcal/g)이다.음식(지방, 알코올, 탄수화물 및 단백질)의 에너지 밀도는 주로 탄소, 수소 및 산소 원자의 다양한 비율에 있습니다.유당 내성이 없는 사람들의 섬유질이나 유당처럼 쉽게 흡수되지 않는 탄수화물은 더 적은 음식 에너지를 기여합니다.폴리올(설탕 알코올 포함)과 유기산은 각각 [4]10kJ/g(2.4kcal/g)과 13kJ/g(3.1kcal/g)를 기여한다.

복잡한 요리나 식사의 에너지 함량은 구성 요소의 에너지 함량을 더하면 근사치를 얻을 수 있습니다.

식품의 에너지 함량 측정

직접 연소 열량 측정

식품의 에너지 함량에 대한 첫 번째 측정은 건조된 샘플을 폭탄 열량계에 태우고 직접 열량 [5]측정으로 알려진 방법인 장치를 둘러싼 물의 온도 변화를 측정함으로써 이루어졌다.

앳워터 시스템

그러나 직접 열량 측정법은 식이섬유 및 기타 소화불량 성분의 에너지 함량을 계수하고 특정 물질의 부분 흡수 및/또는 불완전한 대사를 허용하지 않기 때문에 일반적으로 식품으로부터 인체가 얻을 수 있는 실제 에너지를 과대평가한다.이러한 이유로 오늘날에는 화학 분석을 통해 각 소화 가능한 식단 성분(단백질, 탄수화물, 지방 등)의 양을 결정하고, 이전에 [6][7]체내에서 방출된 대사열을 측정하여 얻은 각각의 식품 에너지 함량을 더함으로써 간접적으로 식품의 에너지 함량을 얻고 있다.특히 파이버 함량은 제외됩니다.이 방법은 19세기 [1][8]말에 이러한 측정을 개척한 윌버 애트워터의 이름을 따서 수정 애트워터 시스템으로 알려져 있습니다.

이 시스템은 이후 USDA의 Annabel Merrill과 Bernice Watt에 의해 개선되었으며, 그는 다양한 식품에 대한 특정 칼로리 환산 계수를 [9]제안하는 시스템을 도출했다.

식사 에너지원

인간의 전형적인 식단은 주로 탄수화물, 지방, 단백질, 물, 에탄올, 그리고 뼈, 씨앗, 그리고 섬유소와 같은 소화하기 어려운 성분들로 구성되어 있습니다.탄수화물, 지방, 그리고 단백질은 전형적으로 건조 [10]중량의 90%를 차지한다.반추동물은 반추동물의 반추동물을 소화 가능한 탄수화물로 분해하는 박테리아 때문에 셀룰로오스의 호흡으로부터 음식 에너지를 추출할 수 있다.

에너지 함량에 기여하는 인간 식단의 다른 작은 구성 요소로는 구연산이나 주석산 같은 유기산과 글리세롤, 자일리톨, 이노시톨, 소르비톨 같은 폴리올이 있다.

어떤 영양소들은 [11]몸에 에너지를 공급하는 것 외에도 세포 신호에 영향을 받는 조절 역할을 합니다.예를 들어 류신은 단백질 대사 조절에 중요한 역할을 하며 개인의 [12]식욕을 억제한다.소량의 필수 지방산, 인체에 의해 합성될 수 없는 일부 지방의 구성 요소는 다른 생화학적 과정에 사용된다(그리고 필요하다).

EU 규정[13] 및 영국 [14]규정에 따라 포장 라벨에 사용되는 다양한 인간 식단 구성 요소의 식품 에너지 함량은 대략 다음과 같다.

식품 성분 에너지 밀도
kJ/g kcal/g
뚱뚱해요. 37 9
에탄올 29 7
단백질 17 4
탄수화물 17 4
유기산 13 3
폴리올(설탕 알코올, 감미료) (1) 10 2.4
파이버 (2) 8 2

(1) 에리스리톨과 같은 일부 폴리올은 소화되지 않으므로 계수에서 제외해야 한다.

(2) 이 엔트리는 2008년 [13]EU 규정에는 존재하지만 영국 규정에는 존재하지 않으며, 이에 따라 섬유는 [14]계산되지 않는다.

유엔식량농업기구(United Nations Food and Agriculture Organization)도 비슷한 표를 [3]발행하는 등 많은 단체에서 특정 식품에 대한 보다 자세한 표를 발행하고 있다.

인간의 식단의 다른 요소들은 칼로리가 없거나, 보통 너무 적은 양으로 소비되어 방치될 수 있다.

인체의 에너지 사용량

주요 기사:바이오 에너지와 에너지 균형 (생물학)

실제로 호흡에 의해 얻어지는 음식 에너지는 다양한 장기 및 조직의 기초대사, 내부 체온 유지, 자세를 유지하고 움직임을 만들기 위한 근육력 발휘 등 다양한 목적으로 인체에 의해 사용된다.약 20%가 뇌 [3]대사에 사용된다.

호흡에서 근육(물리적) 힘으로 에너지의 변환 효율은 음식 유형과 물리적 에너지 사용 유형에 따라 달라진다(예: 어떤 근육이 사용되는지, 근육이 곡예적으로 사용되는지 또는 혐기적으로 사용되는지).일반적으로, 근육의 효율은 다소 낮습니다: 호흡에서 사용할 수 있는 에너지의 18-26%만이 [15]기계적 에너지로 전환됩니다.이 낮은 효율은 음식 호흡으로부터 ATP를 발생시키는 약 40%의 효율성, ATP에서 나오는 에너지를 근육 내부의 기계적 작업으로 변환하는 손실, 그리고 신체 내부의 기계적 손실의 결과이다.후자의 두 가지 손실은 운동의 종류와 사용되는 근육 섬유의 종류에 따라 달라집니다(빠른 트위치 또는 느린 트위치.전체 효율 20%의 경우 1와트의 기계적 전력은 18kJ/h(4.3kcal/h)에 해당합니다.예를 들어, 한 조정 장비 제조업체는 "연소" 음식에서 방출되는 열량을 실제 기계 작업의 4배, 시간당 [16]1,300kJ(300kcal)로 나타내며, 이는 250와트의 기계 출력에서 약 20%의 효율에 해당합니다.17,000kJ(4,000kcal)[17]를 "소모"하는 데 최대 20시간의 약간의 물리적 출력(예: 보행)이 걸릴 수 있다.참고로, 체지방의 각 킬로그램은 대략 32,300 킬로줄의 음식 에너지와 같다(즉, 파운드 당 3,500 킬로칼로리 또는 [18]킬로그램 당 7,700 킬로칼로리).

일일 권장 섭취량

많은 국가들과 보건 기관들은 하루 음식 에너지 섭취의 건강한 수준에 대한 권고안을 발표했다.예를 들어, 미국 정부는 26세에서 45세 사이의 여성과 남성에게 각각 8,400kJ(2,000kcal와 2,600kcal)가 필요하다고 추정하며, 총 신체 활동은 걸어 다니는 것과 같다.앉아서 생활하는 활동과 더불어 하루에 2.5~5km(1+1⁄2~3mi)를 주행한다.이 추정치는 키 1.63m(5ft 4인치)에 몸무게 57kg(126lb)인 "기준 여성"과 키 1.78m(5ft 10인치)에 몸무게 [19]70kg(154lb)인 "기준 남성"에 대한 것이다.열량 요건은 키, 활동, 나이, 임신 상태 및 기타 요인에 따라 다르기 때문에 USDA는 개별 열량 [20][21]요구를 결정하기 위해 의료 전문가용 DR 계산기를 만들었다.

유엔 식량 농업 기구에 따르면, 1인당 하루 평균 최소 에너지 요구량은 약 7,500 kJ (1,800 kcal)[22]이다.

노인과 앉아서 생활하는 사람들은 에너지를 덜 필요로 하고, 아이들과 신체적으로 활동적인 사람들은 더 많은 에너지를 필요로 한다.이러한 요소들을 인식하여 호주 국립 보건 의학 연구 위원회는 각 연령과 성별 [23]그룹에 대해 다른 일일 에너지 섭취를 권장하고 있습니다.그럼에도 불구하고, 호주 식품의 영양 라벨은 일반적으로 하루 평균 8,800 kJ(2,100 kcal)의 에너지 섭취를 권장한다.

최소 음식 에너지 섭취량 또한 추운 환경에서 더 높습니다.정신 활동의 증가는 뇌의 에너지 [24]소비량이 적당히 증가하는 것과 관련이 있다.

영양 라벨

영국 바스마티 쌀 한 팩의 영양 정보 라벨

많은 정부들은 식품 제조업체들에게 소비자들이 에너지 섭취를 조절할 수 있도록 제품의 에너지 함량을 표시하도록 요구한다.소비자의 평가를 용이하게 하기 위해 포장 라벨 또는 표의 식품 에너지 값(및 기타 영양 특성)은 "1인분 당 칼로리" 또는 "100g 당 칼로리" 또는 "1포장 당 kJ"와 같이 그램 또는 킬로그램 당이 아닌 편리한 양의 식품으로 종종 인용된다.단위는 국가에 따라 다릅니다.

나라 필수 단위(기호) 두 번째 유닛(심볼) 일반적인 사용법
미국 열량(Cal)[25] 킬로줄(kJ), 옵션[25] 칼로리(cal)[26]
캐나다 열량(Cal)[citation needed] 킬로줄(kJ), 옵션[citation needed] 칼로리(cal)[citation needed]
오스트레일리아 및 뉴질랜드 킬로줄(kJ)[27][28] 열량(kcal), 옵션[27][28] AU: 킬로칼로리 (kcal)[citation needed]
영국 kJ[14] kcal, 필수[14]
유럽 연합 킬로줄(kJ)[29] 킬로칼로리(kcal), 필수[29]
브라질 칼로리아 또는 퀼로리아(kcal)[30] 칼로리아

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 앨리슨 마쉬(2020):"칼로리 계산은 어떻게 과학이 되었는가: 칼로리는 음식의 영양 가치와 증기 발생기의 생산량을 정의했다." 2020-12-29일자 IEEE Spectrum 웹사이트의 온라인 기사.2022-01-20에 접속.
  2. ^ Ross, K. A. (2000c) Littledyke M., Ross K.의 에너지 및 연료.A. 및 Lakin E. (eds), 과학지식과 환경.런던: David Fulton Publishers.
  3. ^ a b c 유엔식량농업기구(2003) : "FAO 식품영양보고서 77: 식품에너지 - 분석 및 변환인자 방법"2022-01-21에 접속.
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  7. ^ "How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods?". Scientific American. Retrieved 2017-09-08.
  8. ^ 비잘 트리베디, 뉴사이언티스트, 2009년 7월 18일자, 30-3페이지.
  9. ^ Annabel Merrill; Bernice Watt (1973). Energy Values of Food ... basis and derivation (PDF). United States Department of Agriculture. Archived from the original (PDF) on November 22, 2016.
  10. ^ "Carbohydrates, Proteins, Nutrition". The Merck Manual.
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  16. ^ 개념 II 조정 에르고미터, 사용자 매뉴얼(1993)
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  23. ^ "Dietary Energy". Retrieved 27 September 2014.
  24. ^ 피질 대사와 지능 사이의 상관관계에 대한 정신적 노력 가설의 평가, 인텔리전스, 제21권, 제3호, 1995년 11월, 페이지 267-278(12), 1995년.
  25. ^ a b 미국 연방정부(1977년), 연방관보 14308, 1977-03-15의 "연방 규정 코드 - 파트 101 - 식품 라벨링"
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  28. ^ a b "What's the difference between a calorie and a kilojoule". Queensland Health. 2017-02-21. Retrieved 2020-05-29.
  29. ^ a b 유럽연합 의회(2011): "Regulation (EU) No 1169/2011" 문서 02011R1169-20180101
  30. ^ 미니스테리오 다 사우드, 브라질(2020): "Instruments norm Normativa N 75 75 - Estabelce os requisitos técnicos para decarassao da rotulagem nos alimentos embalados", 2020-10-08년, 113페이지에서 발행.

외부 링크