stringtranslate.com

Калорийность

Калория — это единица энергии , которая возникла из калорической теории тепла. [1] [ 2] Большая калория , пищевая калория , диетическая калория или килограмм-калория определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного литра воды на один градус Цельсия ( или один кельвин ). [1] [3] Малая калория или грамм-калория определяется как количество тепла, необходимое для того, чтобы вызвать такое же повышение температуры одного миллилитра воды. [3] [4] [5] [1] Таким образом, 1 большая калория равна 1000 малых калорий.

Энергетический напиток Monster Energy объемом 710 миллилитров (24 жидких унции США) с 330 большими калориями.

В диетологии и пищевой науке термин «калория» и символ «кал» могут относиться к большой или малой единице в разных регионах мира. Обычно он используется в публикациях и на этикетках для выражения энергетической ценности продуктов в расчете на порцию или на вес, рекомендуемой калорийности рациона , [6] [7] скорости метаболизма и т. д. Некоторые авторы рекомендуют писать «калория» и символ «кал» (оба с заглавной буквы «С»), если подразумевается большая калория, чтобы избежать путаницы; [8] однако эта условность часто игнорируется. [6] [7] [8]

В физике и химии слово калория и его символ обычно относятся к малой единице, большая называется килокалория (ккал). Однако ккал официально не является частью Международной системы единиц (СИ) и считается устаревшим, [2] будучи замененным во многих случаях производной единицей энергии СИ , джоулем ( Дж ), [9] или килоджоулем (кДж) для 1000 джоулей.

Точная эквивалентность между калориями и джоулями менялась на протяжении многих лет, но в термохимии и питании в настоящее время принято считать, что одна (маленькая) калория ( термохимическая калория ) равна ровно 4,184 Дж, и, следовательно, одна килокалория (одна большая калория) равна 4184 Дж или 4,184 кДж. [10] [11]

История

Термин «калория» происходит от латинского calor  — «тепло». [12] Впервые он был введен Николя Клеманом как единица тепловой энергии в лекциях по экспериментальной калориметрии в 1819–1824 годах. Это была «большая» калория. [2] [13] [14] Термин (написанный со строчной буквы «с») вошел во французские и английские словари между 1841 и 1867 годами.

Этот же термин для «малой» единицы использовали Пьер Антуан Фавр (химик) и Иоганн Т. Зильберман (физик) в 1852 году.

В 1879 году Марселен Бертело провел различие между грамм-калорией и килограмм-калорией и предложил использовать «Калорию» с заглавной буквы «К» для большой единицы. [2] Такое использование было принято Уилбуром Олином Этуотером , профессором Уэслианского университета , в 1887 году в влиятельной статье об энергетической ценности пищи. [2] [13]

Меньшую единицу использовал американский врач Джозеф Говард Рэймонд в своем классическом учебнике 1894 года «Руководство по физиологии человека » . [15] Он предложил называть «большую» единицу «килокалория», но этот термин прижился лишь несколько лет спустя.

Малая калория (кал) была признана единицей системы СГС в 1896 году [2] [14] наряду с уже существующей единицей энергии СГС — эргом (впервые предложенной Клаузиусом в 1864 году под названием эргон и официально принятой в 1882 году).

В 1928 году уже высказывались серьезные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калории, и на то, была ли разумной идея использования заглавной буквы для их различения. [16]

Джоуль был официально принят в качестве единицы энергии СИ на девятой Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году. [17] [9] Калория упоминалась в 7-м издании брошюры СИ как пример единицы, не входящей в систему СИ. [10]

Альтернативное написание calory является менее распространенным, нестандартным вариантом. [12]

Определения

«Малая» калория в широком смысле определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 °C (или 1 K, что является тем же приращением, градацией в один процент интервала между точкой плавления и точкой кипения воды). [4] [5] Фактическое количество энергии, необходимое для достижения этого повышения температуры, зависит от атмосферного давления и начальной температуры; различный выбор этих параметров привел к нескольким различным точным определениям единицы.

  1. ^ «Термохимическая калория» была определена Россини просто как 4,1833 международных джоулей, чтобы избежать трудностей, связанных с неопределенностями относительно теплоемкости воды. Позднее она была переопределена как 4,1840 Дж. [22]
  2. ^ abcd Стандартное атмосферное давление можно принять равным101,325 кПа .
  3. ^ Цифра зависит от коэффициента перевода между "международными джоулями" и "абсолютными" (современными, СИ) джоулями. Используя среднее значение международного ома и вольта (1.000 49  Ом ,1.000 34  В ), [21] "международный джоуль" составляет около1,000 19  Дж , используя международную систему единиц Ом и вольт США (1.000 495  Ом ,1.000 330  В ) это примерно1.000 165  Дж , что дает4.186 84 и4,186 74  Дж соответственно.

Два определения, наиболее распространенные в старой литературе, по-видимому, это калория 15 °C и термохимическая калория . До 1948 года последняя определялась как 4,1833 международных джоулей; текущий стандарт 4,184 Дж был выбран для того, чтобы новая термохимическая калория представляла то же количество энергии, что и раньше. [19]

Использование

Питание

В Соединенных Штатах в контексте питания используется почти исключительно «большая» единица. [23] Обычно пишется «калория» со строчной буквой «c» и символом «cal», даже в правительственных публикациях. [6] [7] Вместо этого в юридических или научных контекстах может использоваться единица СИ килоджоуль (кДж). [24] [25] Большинство американских диетологов предпочитают единицу килокалория единице килоджоулей, тогда как большинство физиологов предпочитают использовать килоджоули. В большинстве других стран диетологи предпочитают килоджоуль килокалории. [26]

В Европейском Союзе на этикетках с данными о пищевой ценности энергия выражается как в килоджоулях, так и в килокалориях, сокращенно «кДж» и «ккал» соответственно. [27]

В Китае используются только килоджоули. [28]

Пищевая энергия

Единица чаще всего используется для выражения пищевой энергии , а именно удельной энергии (энергии на массу) метаболизма различных типов пищи. Например, жир (триглицеридные липиды) содержит 9 килокалорий на грамм (ккал/г), тогда как углеводы (сахар и крахмал) и белок содержат приблизительно 4 ккал/г. [29] Алкоголь в пище содержит 7 ккал/г. [30] «Большая» единица также используется для выражения рекомендуемого потребления или потребления пищи, как «калорий в день».

Диета — это практика употребления пищи в регулированном режиме для снижения, поддержания или увеличения веса тела или для профилактики и лечения таких заболеваний, как диабет и ожирение . Поскольку потеря веса зависит от снижения потребления калорий, различные виды диет с пониженным содержанием калорий, как было показано, являются в целом эффективными. [31]

Химия и физика

В других научных контекстах термин «калория» и символ «кал» почти всегда относятся к малой единице; «большая» единица обычно называется «килокалория» с символом «ккал». Она в основном используется для выражения количества энергии, высвобождаемой в химической реакции или фазовом переходе , как правило, на моль вещества, как в килокалориях на моль . [32] Она также иногда используется для указания других энергетических величин, которые относятся к энергии реакции, таких как энтальпия образования и размер активационных барьеров . [33] Однако ее все чаще вытесняет единица СИ, джоуль (Дж); и ее метрические кратные, такие как килоджоуль (кДж). [ необходима цитата ]

Длительное использование в химии во многом обусловлено тем фактом, что энергия, выделяемая реакцией в водном растворе , выраженная в килокалориях на моль реагента, численно близка к концентрации реагента в молях на литр , умноженной на изменение температуры раствора в кельвинах или градусах Цельсия. Однако эта оценка предполагает, что объемная теплоемкость раствора составляет 1 ккал/( л ⋅ К ), что не является точным даже для чистой воды. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Christopher W. Morris (1992) Academic Press Dictionary of Science and Technology . 2432 страницы. ISBN  9780122004001
  2. ^ abcdef Эллисон Марш (2020): «Как подсчет калорий стал наукой: калориметры определили пищевую ценность продуктов питания и производительность парогенераторов. Архивировано 21.01.2022 на Wayback Machine ». Онлайн-статья на сайте IEEE Spectrum. Архивировано 20.01.2022 на веб-сайте Wayback Machine от 29 декабря 2020 года. Доступно 20.01.2022.
  3. ^ ab "Определение калорийности". Merriam-Webster . 1 августа 2017 г. Получено 4 сентября 2017 г.
  4. ^ ab "Cambridge Dictionary: calorie" . Получено 9 ноября 2019 г. .
  5. ^ ab "Определение существительного «калория» из Оксфордского продвинутого американского словаря" . Получено 9 ноября 2019 г.
  6. ^ abc Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (2019): «Калории в меню — информация для архива 2022-01-20 в Wayback Machine ». Электронный документ на веб-сайте FDA. Архив 2013-09-15 в Wayback Machine , датированный 5 августа 2019 года. Доступ 2022-01-20.
  7. ^ abc UK National Health Service (2019): «Каково должно быть мое ежедневное потребление калорий? Архивировано 21.01.2022 на Wayback Machine ». Онлайн-документ на веб-сайте NHS Архивировано 02.05.2020 на Wayback Machine , датировано 24 октября 2019 года. Доступно 20.01.2022.
  8. ^ ab Conn, Carole; Len Kravitz. "Remarkable Calorie". Университет Нью-Мексико . Получено 1 марта 2019 г.
  9. ^ ab Bureau International des Poids et Mesures (2019): Международная система единиц (СИ) Архивировано 20 января 2022 г. на Wayback Machine , 9-е издание.
  10. ^ ab Bureau International des Poids et Mesures (1998): Международная система единиц (СИ) Архивировано 20 января 2022 г. на Wayback Machine , 7-е издание.
  11. ^ ab Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (2003): «Документ ФАО по вопросам продовольствия и питания № 77: Энергия продуктов питания — методы анализа и коэффициенты пересчета. Архивировано 24 мая 2010 г. на Wayback Machine ». Доступ 21 января 2022 г.
  12. ^ ab ""Калория."". Словарь Merriam-Webster.com . Получено 20.03.2024 .
  13. ^ ab Hargrove, James L (2007). «Предлагает ли история единиц пищевой энергии решение проблемы «путаницы с калориями»?». Nutrition Journal . 6 (44): 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC 2238749. PMID  18086303 . 
  14. ^ ab JL Hargrove, «История калорий в питании», J Nutr 136/12 (декабрь 2006 г.), стр. 2957–2961.
  15. Джозеф Говард Рэймонд (1894): Руководство по физиологии человека: подготовлено специально для студентов-медиков. Архивировано 21 января 2022 г. в Wayback Machine . WB Saunders, 376 страниц.
  16. Маркс, Перси Л. (14 января 1928 г.). «Две калории, Перси Л. Маркс». Nature . 121 (3037): 58. doi : 10.1038/121058d0 . S2CID  4068300.
  17. ^ "Резолюция 3 9-й ГКМВ (1948): Тройная точка воды; термодинамическая шкала с одной фиксированной точкой; единица количества теплоты (джоуль)", BIPM. Архивировано 14 июня 2021 г. на Wayback Machine .
  18. ^ abc Международный стандарт ISO 31-4 : Величины и единицы. Часть 4: Тепло. Приложение B (информативное): Другие единицы, приведенные для информации, особенно в отношении коэффициента перевода. Международная организация по стандартизации , 1992.
  19. ^ ab Rossini, Fredrick (1964). "Экскурсия в химическую термодинамику, из прошлого в будущее". Pure and Applied Chemistry . 8 (2): 107. doi : 10.1351/pac196408020095 . Получено 21 января 2013 г. как ИТ-калория, так и термохимическая калория полностью независимы от теплоемкости воды.
  20. ^ Линч, Чарльз Т. (1974). Справочник по материаловедению: общие свойства, том 1. CRC Press. стр. 438. ISBN 9780878192342. Получено 8 марта 2014 г.
  21. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) (1997). "1.6 Таблицы перевода единиц" (PDF) . Compendium of Analytical Nomenclature (3-е изд.). Institut d'Estudis Catalans. ISBN 0-86542-615-5. Архивировано (PDF) из оригинала 2003-10-16 . Получено 31 августа 2013 .
  22. ^ ФАО (1971). «Принятие джоулей в качестве единиц энергии».
  23. ^ Nutrition, Center for Food Safety and Applied (7 марта 2022 г.). «Изменения в маркировке пищевой ценности». FDA .
  24. ^ "Перспективы улучшения маркировки пищевой энергии с использованием единиц СИ". Metric Views . UK Metric Association . 24 февраля 2012 г. Получено 17 апреля 2013 г.
  25. ^ "SI Conventions". Национальная физическая лаборатория . Получено 8 февраля 2016 г.
  26. ^ Кевин Т. Паттон; Гэри А. Тибодо (11 января 2017 г.). Тело человека в здоровье и болезни - Электронная книга. Elsevier Health Sciences. стр. 537. ISBN 978-0-323-40206-4.
  27. ^ "Регламент ЕС № 1169/2011 Европейского парламента и Совета от 25 октября 2011 года о предоставлении потребителям информации о пищевых продуктах". EUR-Lex . Получено 18 апреля 2022 г.
  28. ^ USDA (2013). "Китай, Общие правила маркировки пищевой ценности расфасованных пищевых продуктов" (PDF) . Получено 18 апреля 2022 г. .
  29. ^ «Как производители продуктов питания рассчитывают калорийность упакованных продуктов?». Scientific American . Получено 8 сентября 2017 г.
  30. ^ "Калории - Жиры, Белки, Углеводы, Алкоголь. Калорий на грамм". Nutristrategy .
  31. ^ Strychar, I. (3 января 2006 г.). «Диета в управлении потерей веса». Журнал Канадской медицинской ассоциации . 174 (1): 56–63. doi :10.1503/cmaj.045037. ISSN  0820-3946. PMC 1319349. PMID 16389240  . 
  32. ^ Ред. Цви Раппопорта (2007), «Химия пероксидов», том 2, стр. 12.
  33. ^ Бхагаван, НВ (2002). Медицинская биохимия. Academic Press. стр. 76–77. ISBN 9780120954407. Получено 5 сентября 2017 г. .