Калорийность - Calorie

"кал" перенаправляется сюда; эта статья про единицу энергии. Для использования в других целях см. KCAL (значения) и Калорийность (значения).
710 миллилитров (24 американских жидких унции) энергетик с 330 килокалориями, больше, чем в типичном фаст-фуде чизбургер, и эквивалент 18 пакетов сахара на одну порцию.

В калорийность это единица энергии определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры воды на один градус.

Используются две версии устройства, что привело к некоторой путанице. Исторически он определяется как количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры одного грамм воды на один градус Цельсия. Теперь это известно как маленькая калорийность и пишется со строчной буквы «c». Сегодня он наиболее широко используется в питание[1] как большая калорийность, где он пишется с большой буквы и определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного килограмм воды на один градус Цельсия . т.е. калория в питании равна 1000 калорий, используемых в традиционной физике, или 1 C = 1Kc.

По историческим причинам два основных определения калорийность широко используются. В маленькая калорийность или же грамм калорий (обычно обозначается кал) - количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры одного грамм воды на один градус Цельсия (или один кельвин ). [2][3] В большая калорийность, калорийность пищи, или же килокалория (Cal, калорийность или же ккал) - количество тепла, необходимое для того же увеличения килограмм воды.[4] Таким образом, 1 килокалория (ккал) = 1000 калорий (кал). По соглашению в наука о еде, большую калорийность обычно называют Калорийность (с заглавной буквой C некоторыми авторами, чтобы отличать их от меньших единиц).[5] В большинстве стран на этикетках промышленных пищевых продуктов требуется указывать питательную энергетическую ценность в (килограммах или больших) калориях на порцию или на вес.

Калорийность напрямую связана с метрическая система, а значит, и Система СИ. В научном сообществе она считается устаревшей с момента принятия системы СИ, но все еще используется.[1]

Единица измерения энергии в системе СИ - это джоуль одна калория равна 4,184 Дж; одна калория (килокалория) составляет 4184 Дж.

История

Впервые калорийность была введена Николя Клеман, как единица высокая температура энергия, на лекциях в 1819–1824 гг. Это была «большая» калория, а именно. современная килокалория.[1][6] Термин вошел в словари французского и английского языков в период с 1841 по 1867 год. латинский калорийность 'высокая температура'.

«Малая» калория (современная калория) была введена Пьером Антуаном Фавром (химиком) и Иоганном Т. Зильберманом (физиком) в 1852 году. В 1879 году Марселлен Бертло различают грамм-калорию (современная калория) и килограмм-калория (современная килокалория).[6] Бертло также ввел принцип использования килограмм-калорий с заглавной буквы, как Калорийность.

Использование килограмм-калорий (ккал) для питания американской публики было введено Уилбур Олин Этуотер, профессор Уэслианский университет, в 1887 г.[1]

Современная калория (cal) впервые была признана единицей измерения система cm-g-s (cgs) в 1896 г.,[6]наряду с уже существующей единицей энергии cgs, эрг (впервые предложено Клаузиусом в 1864 г. под названием эргон, и официально принят в 1882 г.).

Уже в 1928 году поступали серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калорий, и на то, было ли разумным использование заглавной буквы для их различения.[7]Использование калорий было официально прекращено с девятого числа. Генеральная конференция по мерам и весам, в 1948 году.[8]

Альтернативное написание калорийность архаичен.

Определения

Современная (малая) калорийность определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C (или 1 K, что является тем же шагом).[2][3]Определение зависит от атмосферного давления и начальной температуры. Соответственно, использовалось несколько различных точных определений калорий.

ИмяСимволКонверсииОпределение и примечания
Термохимический калорийностькалth≡ 4.184 J

≈ 0.003964 БТЕ≈ 1.162×10−6 кВт⋅ч≈ 2.611×1019 эВ

Количество энергии, равное точно 4.184 Дж (Джоуля ) и 1 кДж = 0,239 ккал.[9][10][11] (а).
4 ° C калорийностькал4≈ 4,204 Дж

≈ 0.003985 БТЕ≈ 1.168×10−6 кВт⋅ч ≈ 2,624×1019 эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 3,5 до 4,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
15 ° C калорийностькал15≈ 4,1855 Дж

≈ 0.0039671 БТЕ≈ 1.1626×10−6 кВт⋅ч ≈ 2,6124×1019 эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 14,5 до 15,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c) Экспериментальные значения этой калорийности варьировались от 4,1852 до 4,1858 Дж. CIPM в 1950 опубликовал среднее экспериментальное значение 4,1855 Дж, отметив погрешность в 0,0005 Дж.[9]
20 ° C калорийностькал20≈ 4,182 Дж

≈ 0.003964 БТЕ≈ 1.162×10−6 кВт⋅ч ≈ 2,610×1019 эВ

Количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма безвоздушной воды с 19,5 до 20,5 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
Средняя калорийностькалиметь в виду≈ 4,190 Дж

≈ 0.003971 БТЕ≈ 1.164×10−6 кВт⋅ч ≈ 2,615×1019 эВ

Определяется как1⁄100 количества энергии, необходимого для нагрева одного грамма безвоздушной воды от 0 до 100 ° C при стандартном атмосферном давлении. (c)
Международный Мармит калорийность (1929)≈ 4,1868 Дж

≈ 0.0039683 БТЕ≈ 1.1630×10−6 кВт⋅ч≈ 2,6132×1019 эВ

Определяется как1⁄860 "международный" ватт-час =180⁄43 "международные" джоули точно. (б)
Калорийность в международной паровой таблице (1956 г.)калЭТО≡ 4.1868 Дж

≈ 0.0039683 БТЕ= 1.1630×10−6 кВт⋅ч≈ 2,6132×1019 эВ

Точно определено как 1,163 мВт exactlyч = 4,1868 Дж. Это определение было принято на Пятой Международной конференции по свойствам пара (Лондон, июль 1956 г.).[9]
(а) «Термохимическая калория» была определена Россини просто как 4,1833 международных джоуля, чтобы избежать трудностей, связанных с неопределенностями относительно теплоемкости воды. Позже он был точно переопределен как 4.1840 Дж.[12]
(b) Цифра зависит от коэффициента перевода «международных джоулей» в «абсолютные» (современные, СИ) джоули. Используя среднее значение международных Ом и вольт (1.00049 Ω, 1.00034 V[13]), «международный джоуль» примерно 1.00019 J, используя международное сопротивление США и вольт (1.000495 Ω, 1.000330 V) это о 1.000165 J, давая 4.18684 и 4.18674 J, соответственно.
с) стандартное атмосферное давление можно принять за 101,325 кПа.

Два определения, наиболее часто встречающиеся в старой литературе, представляют собой 15 ° C калорийность и термохимическая калория. До 1948 года последняя составляла 4,1833 международных джоулей; текущий стандарт 4,184 Дж был выбран, чтобы новая термохимическая калория представляла то же количество энергии, что и раньше.[10]

Первоначально калория была определена специально для измерения энергии в виде тепла, особенно в экспериментальных условиях. калориметрия.[14]

Питание

Основная статья: Пищевая энергия

В контексте питания килоджоуль (кДж) - это SI единица пищевой энергии, хотя калорийность обычно используется.[15][16] Слово калорийность обычно используется с количеством килокалорий (ккал) измеренной пищевой энергии.

В Соединенных Штатах Америки большинство диетологов предпочитают единицу килокалории единице килоджоулей, тогда как большинство физиологов предпочитают использовать килоджоули. В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории.[17] Законы США о маркировке пищевых продуктов требуют использования килокалорий (под названием «Калории»); килоджоули разрешено указывать на этикетках пищевых продуктов вместе с килокалориями, но на большинстве этикеток пищевых продуктов этого не делается. В Австралии килоджоули официально более предпочтительны, чем килокалории, но килокалории в некоторой степени популярны.[18] Законы Австралии и Новой Зеландии о маркировке пищевых продуктов требуют использования килоджоулей; килокалории могут быть указаны на этикетках в дополнение к килоджоулей, но это не обязательно.[19] Законы ЕС о маркировке пищевых продуктов требуют, чтобы на всех этикетках пищевых продуктов указывались килоджоули и килокалории, причем килоджоули указываются первыми.[20]

Чтобы облегчить сравнение, удельная энергия или цифры плотности энергии часто указываются как «калорий на порцию» или «ккал на 100 г». Пищевая потребность или потребление часто выражается в калориях или килокалориях в день.

Пищевые питательные вещества в виде жира (липидов) содержат 9 килокалорий на грамм (ккал / г), в то время как углевод (сахар) или белок содержит примерно 4 ккал / г.[21] Алкоголь в пище содержит 7 ккал / г.[22] Питательные вещества пищи также часто указываются «на 100 г».

Химия

В других научных контекстах термин калорийность почти всегда относится к малой калорийности. Несмотря на то, что это не единица СИ, она все еще используется в химии. Например, энергия, выделяемая в химическая реакция на крот реагента иногда выражается в килокалорий на моль.[23] Обычно такое использование во многом объяснялось легкостью, с которой его можно было вычислить в лабораторных реакциях, особенно в водный раствор: объем реагента, растворенного в воде, образующий раствор, с концентрацией, выраженной в молях на литр (1 литр весит 1 килограмм), вызовет изменение температуры в градусах Цельсия в общем объеме водного растворителя, и эти количества (объем, молярный концентрация и изменение температуры) затем можно использовать для расчета энергии на моль. Он также иногда используется для указания величин энергии, относящихся к энергии реакции, например энтальпия образования и размер барьеры активации.[24] Однако его использование заменяется единицей СИ, джоуль и их кратными величинами, такими как килоджоуль.

Измерение энергетической ценности пищи

В прошлом калориметр бомбы был использован для определения содержания энергии в продуктах питания путем сжигания образца и измерения изменения температуры окружающей воды. Сегодня этот метод обычно не используется в Соединенных Штатах и ​​был заменен расчетом содержания энергии косвенно путем суммирования энергии, обеспечиваемой энергосодержащими питательными веществами пищи (такими как белки, углеводы и жиры). Содержание клетчатки также вычитается, чтобы учесть тот факт, что клетчатка не усваивается организмом.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история пищевых энергетических единиц решение« путаницы с калориями »?». Журнал питания. 6 (44): 44. Дои:10.1186/1475-2891-6-44. ЧВК  2238749. PMID  18086303.
  2. ^ а б «Кембриджский словарь: калорийность». Получено 9 ноября, 2019.
  3. ^ а б «Определение существительного калорийности из Оксфордского продвинутого американского словаря». Получено 9 ноября, 2019.
  4. ^ «Определение калорий». Мерриам-Вебстер. 1 августа 2017 г.. Получено 4 сентября, 2017.
  5. ^ Конн, Кэрол; Лен Кравиц. «Замечательная калорийность». Университет Нью-Мексико. Получено 1 марта 2019.
  6. ^ а б c JL Hargrove, "История калорийности питания", J Nutr 136/12 (декабрь 2006 г.), стр. 2957–2961.
  7. ^ Маркс, Перси Л. (14 января 1928 г.). "Две калории, Перси Л. Маркс". Природа. 121 (3037): 58. Дои:10.1038 / 121058d0. S2CID  4068300. Получено 9 ноября, 2019.
  8. ^ 9-я ГКБМ, резолюция 3: Тройная точка воды; термодинамическая шкала с одной фиксированной точкой; единица количества тепла (джоуль)., bipm.org.
  9. ^ а б c Международный стандарт ISO 31-4: Величины и единицы, Часть 4: Тепло. Приложение B (справочное): Другие единицы измерения приведены для информации, особенно относительно коэффициента пересчета. Международная организация по стандартизации, 1992.
  10. ^ а б Россини, Фредрик (1964). «Экскурсия по химической термодинамике из прошлого в будущее». Чистая и прикладная химия. 8 (2): 107. Дои:10.1351 / pac196408020095. Получено 21 января 2013. И IT-калория, и термохимическая калория полностью не зависят от теплоемкости воды.
  11. ^ Линч, Чарльз Т. (1974). Справочник по материаловедению: общие свойства, том 1. CRC Press. п. 438. ISBN  9780878192342. Получено 8 марта 2014.
  12. ^ ФАО (1971). «Принятие джоулей как единиц энергии».
  13. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) (1997). «1.6 Таблицы перевода единиц» (PDF). Сборник аналитической номенклатуры (3-е изд.). ISBN  0-86542-615-5. Получено 31 августа 2013.
  14. ^ Аллен, Ретт (23 февраля 2016 г.). "Расчет калорий путем сжигания мармеладных мишек до смерти". Scientific American. Получено 7 сентября, 2017.
  15. ^ «Перспективы улучшения энергетической маркировки пищевых продуктов с использованием единиц СИ». Метрические просмотры. Метрическая ассоциация Великобритании. 24 февраля 2012 г.. Получено 17 апреля 2013.
  16. ^ "Соглашения СИ". Национальная физическая лаборатория. Получено 8 февраля 2016.
  17. ^ Кевин Т. Паттон; Гэри А. Тибодо (11 января 2017 г.). Человеческое тело в состоянии здоровья и болезней - электронная книга. Elsevier Health Sciences. п. 537. ISBN  978-0-323-40206-4.
  18. ^ «Какая разница между калорией и килоджоулем». Квинсленд Здоровье. 2017-02-21. Получено 2020-05-29.
  19. ^ Здоровье. «Кодекс пищевых стандартов Австралии и Новой Зеландии - Стандарт 1.2.8 - Требования к информации о питании». www.legislation.gov.au. Получено 2020-05-29.
  20. ^ «Вопросы и ответы по применению Регламента (ЕС) № 1169/2011 о предоставлении информации о продуктах питания потребителям» (PDF). Европейская комиссия. 31 января 2013 г.
  21. ^ а б «Как производители продуктов питания рассчитывают количество калорий в упакованных продуктах?». Scientific American. Получено 2017-09-08.
  22. ^ «Калории - жиры, белки, углеводы, алкоголь. Калорий на грамм».
  23. ^ Цви Раппопорт изд. (2007), «Химия перекисей», Том 2, стр.12.
  24. ^ Бхагаван, Н. В. (2002). Медицинская биохимия. Академическая пресса. С. 76–77. ISBN  9780120954407. Получено 5 сентября 2017.