Kalorie
Kalorie (značka cal) je historická jednotka energie, původně definovaná jako množství tepla potřebného ke zvýšení teploty jednoho gramu vody o jeden stupeň Celsia. Ačkoliv byla v vědecké praxi z velké části nahrazena jednotkou soustavy SI, joulem, zůstává široce používána v kontextu výživy a energetické hodnoty potravin.
V oblasti výživy se pod pojmem "kalorie" téměř vždy myslí kilokalorie (značka kcal), což je 1000 původních "malých" kalorií. Pro odlišení se proto často používá označení "velká kalorie" (Cal s velkým C). Jedna kilokalorie je tedy energie potřebná ke zvýšení teploty jednoho kilogramu vody o jeden stupeň Celsia. ```
```
📖 Definice a varianty
Pojem "kalorie" není zcela jednoznačný, protože přesné množství energie závisí na výchozí teplotě vody a atmosférickém tlaku. V průběhu historie proto vzniklo několik mírně odlišných definic:
- Malá kalorie (cal) nebo gramová kalorie: Množství energie potřebné k ohřátí 1 gramu vody o 1 °C. Nejčastěji se specifikuje při tlaku 1 standardní atmosféry. Protože měrná tepelná kapacita vody se s teplotou mění, existují další upřesnění:
- Kalorie při 15 °C (cal₁₅): Energie potřebná k ohřátí 1 g vody z 14,5 °C na 15,5 °C. Její hodnota je přibližně 4,1855 J.
- Průměrná kalorie: 1/100 energie potřebné k ohřátí 1 g vody z 0 °C na 100 °C. Její hodnota je přibližně 4,190 J.
- Velká kalorie (Cal, kcal) nebo kilokalorie: Je definována jako 1000 malých kalorií. Jedná se o jednotku používanou pro udávání energetické hodnoty potravin na etiketách a ve výživových doporučeních.
- 1 kcal = 1000 cal
- Termochemická kalorie: Byla definována pro zjednodušení a standardizaci jako přesně 4,184 J. Tato definice je nezávislá na vlastnostech vody a je široce používána v chemii a fyzice.
- Mezinárodní parní kalorie: Definována jako 4,1868 J. Používá se především v technických oborech, jako je energetika a strojírenství.
```
```
⏳ Historie
Koncept kalorie jako jednotky tepla zavedl francouzský chemik a fyzik Nicolas Clément v roce 1824. Jeho definice se týkala velké kalorie (kcal) a byla používána v technických oborech. V druhé polovině 19. století se jednotka rozšířila do fyziky a chemie, kde se začala používat spíše malá kalorie (cal).
Klíčovou postavou pro zavedení kalorie do oblasti výživy byl americký chemik Wilbur Olin Atwater. Na konci 19. století prováděl rozsáhlé experimenty s kalorimetrem, při kterých měřil energetický obsah potravin a energii vydávanou lidským tělem. Jeho práce položila základy moderního chápání metabolismu a energetické bilance a vedla k popularizaci počítání kalorií jako nástroje pro kontrolu tělesné hmotnosti.
S přijetím mezinárodní soustavy jednotek (SI) v polovině 20. století byla kalorie oficiálně nahrazena joulem jako standardní jednotkou energie. Přesto si kalorie, respektive kilokalorie, udržela dominantní postavení v oblasti výživy, dietologie a potravinářství, a to především díky své historické zakořeněnosti a srozumitelnosti pro širokou veřejnost. Dnes je na etiketách potravin v mnoha zemích, včetně Evropské unie, povinné uvádět energetickou hodnotu v obou jednotkách – kilojoulech (kJ) i kilokaloriích (kcal). ```
```
🍎 Využití ve výživě
V kontextu lidské výživy je kalorie (myšleno kilokalorie) základní jednotkou pro měření energie, kterou tělo získává z potravy a kterou spotřebovává na své fungování.
Energetická hodnota makroživin
Energetický obsah potravin se odvozuje od obsahu tří základních makroživin a alkoholu. Používá se tzv. Atwaterův systém, který udává průměrnou metabolizovatelnou energii na gram:
- Sacharidy: 4 kcal (17 kJ)
- Bílkoviny: 4 kcal (17 kJ)
- Tuky: 9 kcal (37 kJ)
- Alkohol (Ethanol): 7 kcal (29 kJ)
Vláknina, ačkoliv je sacharid, poskytuje méně energie (cca 2 kcal/g), protože ji lidské tělo nedokáže plně strávit.
Energetická bilance
Základním principem regulace tělesné hmotnosti je energetická bilance, tedy poměr mezi přijatou a vydanou energií:
- Pozitivní energetická bilance: Příjem kalorií je vyšší než výdej. Přebytečná energie se ukládá, primárně ve formě tělesného tuku, což vede k nárůstu hmotnosti.
- Negativní energetická bilance: Výdej kalorií je vyšší než příjem. Tělo musí čerpat energii ze svých zásob, což vede ke snížení hmotnosti.
- Vyrovnaná energetická bilance: Příjem a výdej kalorií jsou v rovnováze. Tělesná hmotnost zůstává stabilní.
Celkový denní energetický výdej (TDEE - Total Daily Energy Expenditure) se skládá z několika složek:
- Bazální metabolismus (BMR): Energie potřebná pro základní životní funkce v klidu (dýchání, srdeční činnost, udržování tělesné teploty). Tvoří 60–75 % celkového výdeje.
- Termický efekt potravy (TEF): Energie spotřebovaná na trávení, vstřebávání a metabolismus živin. Tvoří asi 10 % výdeje.
- Fyzická aktivita: Energie vydaná při jakémkoliv pohybu, od chůze po intenzivní sport. Je to nejvariabilnější složka.
```
```
🔬 Měření energetické hodnoty
Přímé měření energetického obsahu potraviny se provádí pomocí zařízení zvaného bombový kalorimetr. Princip metody spočívá v následujících krocích: 1. Zvážený vzorek potraviny se umístí do ocelové nádoby (bomby) naplněné čistým kyslíkem pod vysokým tlakem. 2. Tato bomba je ponořena do izolované nádoby s přesně odměřeným množstvím vody. 3. Vzorek se elektricky zapálí a dokonale shoří. 4. Uvolněné teplo ze spalování ohřeje okolní vodu. 5. Změřením nárůstu teploty vody a na základě známé tepelné kapacity systému se vypočítá celková (hrubá) energie uvolněná ze vzorku.
Tato metoda měří celkovou spalnou energii. Pro výživové účely je však nutné použít Atwaterův systém, který zohledňuje fakt, že lidské tělo nestráví a nevyužije veškerou energii obsaženou v potravě (např. bílkoviny nejsou v těle spáleny kompletně na oxid uhličitý a vodu). Hodnoty na etiketách potravin jsou tedy výsledkem výpočtu na základě obsahu makroživin, nikoliv přímého měření v kalorimetru. ```
```
🔄 Přepočet na jiné jednotky
Základní jednotkou energie v soustavě SI je Joule (J). Pro přepočet mezi kaloriemi a jouly se nejčastěji používá hodnota termochemické kalorie.
- 1 cal ≈ 4,184 J
- 1 kcal = 1000 cal ≈ 4184 J = 4,184 kJ
- 1 J ≈ 0,239 cal
- 1 kJ = 1000 J ≈ 239 cal = 0,239 kcal
Pro rychlý orientační přepočet se často používá zaokrouhlený poměr 1 kcal ≈ 4,2 kJ.
Další jednotky energie:
- Britská tepelná jednotka (BTU): 1 BTU ≈ 252 cal ≈ 1055 J
- Kilowatthodina (kWh): 1 kWh = 3 600 000 J ≈ 860 kcal
```
```
⚔ Kritika a kontroverze
Ačkoliv je počítání kalorií užitečným nástrojem pro management hmotnosti, čelí také kritice za přílišné zjednodušování komplexních metabolických procesů. Hlavní argumenty proti slepému zaměření na kalorie jsou:
- "Kalorie není kalorie": Tento argument zdůrazňuje, že tělo zpracovává kalorie z různých zdrojů odlišně. 100 kcal z cukru vyvolá jinou hormonální odezvu (např. prudký nárůst inzulinu) než 100 kcal z brokolice nebo ořechů, které obsahují vlákninu, vitamíny a minerály. Zpracování bílkovin navíc spotřebuje více energie (vyšší termický efekt) než zpracování tuků či sacharidů.
- Nepřesnost měření: Energetické hodnoty uváděné na etiketách potravin jsou průměrné a mohou se lišit až o 20 % od skutečnosti. Stejně tak odhady energetického výdeje pomocí fitness náramků nebo online kalkulaček jsou pouze přibližné.
- Psychologický dopad: Pro některé jedince může být úzkostlivé sledování a počítání každé kalorie stresující a může vést k nezdravému vztahu k jídlu nebo dokonce k rozvoji poruchy příjmu potravy.
- Ignorování nutriční kvality: Soustředění se pouze na počet kalorií může vést k zanedbávání kvality stravy – obsahu vitamínů, minerálů, antioxidantů a dalších bioaktivních látek, které jsou klíčové pro celkové zdraví.
```
```
💡 Pro laiky: Co je to kalorie?
Představte si své tělo jako auto. Aby auto mohlo jezdit, potřebuje palivo. Kalorie jsou pro tělo přesně tím, čím je benzín nebo nafta pro auto – jsou jednotkou paliva (energie).
- Jídlo jako palivo: Každá potravina, kterou sníte, obsahuje určité množství "paliva" – kalorií. Některé potraviny, jako jsou sladkosti nebo smažená jídla, jsou jako vysokooktanový benzín – dodají spoustu energie velmi rychle, ale také rychle vyhoří. Jiné potraviny, jako je zelenina, celozrnné pečivo nebo maso, jsou spíše jako kvalitní nafta – uvolňují energii pomaleji a na delší dobu.
- Ukládání a spalování:
* Když do auta natankujete více paliva, než spotřebujete na jízdu, přebytek zůstane v nádrži. Když sníte více kalorií, než vaše tělo za den spálí na pohyb, dýchání a přemýšlení, tělo si tuto přebytečnou energii uloží "na horší časy" ve formě tuku. * Naopak, pokud jedete autem a dojde vám palivo, musíte sáhnout po kanystru s rezervou. Když vaše tělo spálí více kalorií, než kolik jste mu dodali jídlem, začne si brát energii ze svých tukových zásob.
Zatímco počet kalorií určuje, zda budete přibírat, hubnout, nebo si váhu držet, kvalita těchto kalorií rozhoduje o tom, jak dobře bude vaše "auto" (tělo) fungovat, jak se budete cítit a jak zdraví budete z dlouhodobého hlediska. ```
```