کالری : واحد اندازهگیری انرژی
تعریف علمی کالری: از فیزیک تا بشقاب غذا
در علم فیزیک، کالری (Calorie) مقدار انرژی لازم برای افزایش دمای یک گرم آب خالص به اندازهٔ یک درجهٔ سلسیوس (از ۱۴.۵ درجه به ۱۵.۵ درجه) تعریف میشود. اما وقتی صحبت از مواد غذایی میشود، با واحد بسیار بزرگتری سروکار داریم که به آن کیلوکالری (Kilocalorie) میگویند. به زبان ساده:
برای تبدیل کالری به یکای استاندارد انرژی در فیزیک (ژول) از رابطهٔ زیر استفاده میکنیم:
$1 \text{ کالری (کوچک)} = 4.184 \text{ ژول}$و در نتیجه:
$1 \text{ کیلوکالری (کالری غذایی)} = 4184 \text{ ژول}$کالری دریافتی در برابر کالری مصرفی: معادلهٔ انرژی
بدن انسان برای تمام فعالیتهایش از تنفس و ضربان قلب گرفته تا دویدن و فکر کردن، به انرژی نیاز دارد. این انرژی از سوزاندن مواد مغذی موجود در غذا (کربوهیدراتها، چربیها و پروتئینها) تأمین میشود. اگر میزان کالری دریافتی از غذا با کالری که بدن در طول روز میسوزاند برابر باشد، وزن فرد ثابت میماند. هرگونه عدم تعادل در این معادله منجر به تغییر وزن میشود.
فرض کنید علی در یک روز با خوردن غذاها 2500 کیلوکالری انرژی دریافت میکند. اگر متابولیسم پایه، فعالیتهای روزمره و ورزش او در همان روز دقیقاً 2500 کیلوکالری باشد، وزن او تغییری نمیکند. اما اگر 2700 کیلوکالری بخورد و تنها 2500 کیلوکالری بسوزاند، 200 کیلوکالری مازاد به صورت چربی در بدن ذخیره میشود.
جدول مقایسهٔ میزان کالری درشتمغذیها
هر یک از گروههای اصلی مواد مغذی، انرژی متفاوتی به بدن میدهند. این اطلاعات پایه و اساس علم تغذیه هستند:
| درشتمغذی | کالری به ازای هر گرم (کیلوکالری) | نقش اصلی در بدن |
|---|---|---|
| کربوهیدرات | 4 | منبع اصلی انرژی سریع برای مغز و عضلات |
| پروتئین | 4 | ساخت و ترمیم بافتها، آنزیمها و هورمونها |
| چربی | 9 | ذخیرهسازی انرژی بلندمدت، عایقبندی و محافظت از اندامها |
| الکل (اتانول) | 7 | انرژی فاقد مواد مغذی ضروری |
محاسبهٔ کالری مورد نیاز روزانه: یک مثال عملی
برای تخمین میزان کالری که هر فرد در طول روز نیاز دارد، از فرمولهای مختلفی استفاده میشود. یکی از معروفترین آنها معادلهی هریس-بندیکت3 است که میزان متابولیسم پایه (BMR) را محاسبه میکند. BMR تعداد کالریای است که بدن در حالت استراحت کامل برای حفظ عملکردهای حیاتی خود میسوزاند. فرمول تقریبی برای یک فرد بالغ به شکل زیر است:
$BMR = (10 \times \text{وزن (kg)}) + (6.25 \times \text{قد (cm)}) - (5 \times \text{سن (سال)}) + \text{ثابت جنسیت}$که ثابت جنسیت برای مردان 5+ و برای زنان 161- است. سپس این عدد را در ضریب فعالیت بدنی ضرب میکنیم تا کالری مورد نیاز روزانه بهدست آید. برای مثال، دختری 16 ساله با وزن 55 کیلوگرم و قد 162 سانتیمتر که فعالیت بدنی سبک دارد:
چالشهای مفهومی
خیر. «کالری منفی» یک اصطلاح اشتباه است. برخی سبزیجات مانند کرفس یا کاهو کالری بسیار کمی دارند، اما انرژی که بدن برای هضم آنها صرف میکند هرگز از کل انرژی دریافتی از آن ماده بیشتر نمیشود. با این حال، این مواد به دلیل فیبر بالا و کالری کم، برای رژیم کاهش وزن بسیار مفید هستند.
گرمسوز (کالریمتر) وسیلهای است که با سوزاندن کامل یک مادهٔ غذایی و اندازهگیری گرمای آزاد شده، میزان کالری آن را تعیین میکند. این روش که به بمب کالریمتری معروف است، پایهٔ علمی برچسبگذاری مواد غذایی است. هرچند بدن ما غذا را با کارایی کمتر و به روشی متفاوت میسوزاند، اما این روش تخمین خوبی بهدست میدهد.
از نظر مقدار انرژی، بله؛ 100 کیلوکالری قند با 100 کیلوکالری کرهٔ بادامزمینی از نظر عددی برابرند. اما از نظر تأثیر بر بدن تفاوت زیادی دارند. قند سریع جذب میشود، قند خون را ناگهان بالا میبرد و زود گرسنه میشوید، در حالی که چربی و پروتئین موجود در کرهٔ بادامزمینی باعث سیری طولانیتر و ترشح هورمونهای متفاوتی میشوند. کیفیت کالری به اندازهٔ کمیت آن اهمیت دارد.
کاربرد کالری در زندگی روزمره
دانستن مفهوم کالری به ما کمک میکند تا انتخابهای آگاهانهتری در مورد خورد و خوراک داشته باشیم. برای مثال، یک قوطی نوشابهٔ گازدار (330 میلیلیتر) حدود 140 کیلوکالری دارد که عمدتاً از شکر تأمین میشود. برای سوزاندن این مقدار انرژی، یک فرد 60 کیلوگرمی باید حدود 30 دقیقه پیادهروی تند کند. این مقایسهها نشان میدهد که چرا کنترل کالری دریافتی برای مدیریت وزن حیاتی است.
کالری واحد سنجش انرژی است و نقشی کلیدی در علم تغذیه و فیزیولوژی دارد. درک تفاوت بین کالری کوچک و کیلوکالری، آگاهی از میزان انرژی درشتمغذیها و محاسبهٔ نیاز روزانه، پایههای اصلی یک رژیم غذایی متعادل را تشکیل میدهند. به یاد داشته باشیم که همیشه کیفیت کالری (مواد مغذی همراه آن) به اندازهٔ کمیت آن اهمیت دارد. تعادل بین کالری دریافتی و مصرفی، کلید دستیابی و حفظ وزن سالم است.
پاورقی
1 متابولیسم پایه (Basal Metabolic Rate - BMR): حداقل انرژی مورد نیاز بدن برای حفظ عملکردهای حیاتی در حالت استراحت کامل و بیداری.
2 اثر گرمایی غذا (Thermic Effect of Food - TEF): انرژی که بدن برای هضم، جذب و متابولیزه کردن مواد غذایی مصرف میکند.
3 معادلهٔ هریس-بندیکت (Harris-Benedict Equation): فرمولی که در سال ۱۹۱۹ برای تخمین میزان متابولیسم پایه ارائه شد و امروزه نسخهٔ تجدید نظر شدهی آن رایجتر است.
