1 kalori, 1 litre suyun sıcaklığını 1ºC (14,5ºC’den 15,5ºC’ye) arttıracak olan ısı miktarıdır. Kilogram kalori ya da kısaca kilokalori (kcal) diye ifade edilir. Örneğin bir yiyecek 300 kcal içeriyorsa, bu yiyecekteki potansiyel enerjinin açığa çıkması 300 litre suyun sıcaklığını 1ºC arttıracaktır. Farklı yiyecekler farklı miktarda potansiyel enerji içerir. Örneğin yarım kavanoz fıstık ezmesi 759 kcal içerir ki bu da 759 litre suyun sıcaklığını 1ºC arttırmak için gerekli ısı enerjisini içerdiğini gösterir.
Jul ve kilojul (kj) enerjiyi ifade eden uluslararası terimlerdir. Kilokaloriyi, kilojul’e çevirmek için, kilokaloriyi 4,184’le çarpmak gerekir. Örneğin yarım kavanoz fıstık ezmesinin kilojul olarak değeri 759 kcal * 4,184=3176 kj’dür. Megajul ise 1000 kj’e eşittir ve bu çok büyük rakamları hesap etmek için kullanılır.
Joule terimine ismini, İngiliz bilimci Sör Prescott Joule (1818-1889)’den almıştır. Bu bilim adamı bir su çarkının hareketinin suyu nasıl ısıttığını incelemiş ve su çarkının hareketinin suya enerji kattığını belirlemiştir. Böylece suyun sıcaklığı yapılan işle doğru orantılı olarak artmaktadır.
YİYECEKLERİN TOPLAM ENERJİ DEĞERİ
Laboratuvarlar, farklı besinlerdeki toplam enerji miktarını belirlemek için şekildekine benzer kalorimetreler kullanmaktadır. Böylece yiyecek tamamen yanarken açığa çıkan ısı kalorimetre tarafından ölçülebilir. Şekilde, yüksek basınçlı, oksijenle dolu yalıtımlı bir odacıktaki bir yiyecek gösterilmektedir. Sigortadan geçen elektrik akımı yiyecek-oksijen karışımını ateşlemekte ve yiyecek yandıkça, yiyecek bölmesini kaplayan su, açığa çıkan ısıyı (enerji) emer. Kalorimetre, dış çevreden tamamen yalıtılmış olduğu için su sıcaklığındaki yükselme doğrudan, yiyeceğin oksidasyonuyla (yanmasıyla) açığa çıkan ısıyı yansıtmaktadır. Oksitlenme ısısı, bir yiyeceğin yakılmasıyla ortaya çıkan ısıyı göstermektedir ve yiyeceğin toplam enerji değerini temsil eder.
Örneğin, bir çay kaşığı margarin, bir kalorimetrede tam olarak yakıldığında 100 kcal’lik bir ısı enerjisi ortaya çıkarmaktadır.
Bu, 1 kg buzlu suyu kaynama noktasına çıkartacak olan enerji miktarına eşittir.
KARBONHİDRATLAR
Karbonhidratlar için yanma ısısı, incelenen karbonhidrat molekülünün ortamdaki düzenine bağlıdır. Yanma ısısı, glikoz için gram başına 3.74 kcal’dir. Glikojen (4.19kcal) ve nişastanınki (4.20 kcal) yaklaşık olarak %12 daha fazladır. Karbonhidrat için yanma ısısı gram başına 4.2 kcal olarak genellenebilir.
LİPİDLER
Lipidler için yanma ısısı, trigliserid moleküllerinin yağ asitlerindeki yapısal kompozisyonuyla değişmektedir.
Örneğin, 1 gram hayvansal yağ 9.50 kcal ve 1 gram süt kaymağı 9,27 kcal açığa çıkarır. Et, balık ve yumurtadaki 1 gram lipid için ortalama kalori değeri 9,50 kcal’dir.
Süt ürünlerinde kalorifik eşdeğer gram başına 9.25 kcal, sebze ve meyvelerde ise 9.30 kcal’dir. Lipidler için ortalama yanma ısısı gram başına 9,4 kcal’dir.
PROTEİNLER
Yiyeceğin protein içeriğinden ortaya çıkan enerjiyi etkileyen iki ana faktör vardır.
- Yiyecekteki proteinin tipi
- Proteinin göreli nitrojen içeriği
Yumurta, et, mısır ve fasulyeler yaklaşık olarak %16 oranında nitrojen içeririr ve gram başına ortalama 5,75 kcal’lik bir yanma ısısına sahiptir.
Diğer yiyeceklerdeki proteinlerin nitrojen içeriği biraz daha yüksektir. Kabuklu yemişlerde %18.9, çekirdek içi, buğday, çavdar, darı ve arpadaysa %17.2’dir.
Diğer bazı yiyecekler ise bunlara göre daha az nitrojen içeriğine sahiptir. Örnek olarak tam yağlı süt süt (%15.7) ve kepek (%15.8) gösterilebilir.
Protein için ortalama yanma ısısı gram başına 5.65 kcal’dir .
BESİNLERİN ENERJİ DEĞERLERİNİN KIYASLANMASI
3 besin için ortalama yanma ısı değerleri (karbonhidrat 4.2 kcal/gram, lipid 9.4 kcal/gram ve protein 5.65 kcal/gram) göstermektedir ki, lipidin kalorimetredeki oksidasyonundan ortaya çıkan enerji gram başına, protein oksidasyonundan %65 ve karbonhidrat oksidasyonundan %120 daha fazla enerji ortaya çıkartmaktadır. Bu gösteriyor ki bir lipid molekülü bir karbonhidrat veya protein molekülünden daha fazla hidrojen atomu içermektedir.
Örneğin, palmitik asit ‘C16 H32 O2’ yapı formülüne sahiptir.
Yani lipid moleküllerinin enerji için parçalanması ve bunu takip eden oksidasyon süresince karbonhidrat ve proteinlerden daha fazla hidrojen atomuna sahiptir. Lipid zengini besinler daha yağsız besinlere göre daha fazla enerji içeriğine sahiptir.
Örneğin bir bardak tam yağlı süt 160 kcal, fakat aynı miktarda kaymağı alınmış (yağsız) süt sadece 90 kcal içermektedir.
Hergün 1 litre yağlı süt tüketen bir kişi, sütü yağsız içmeyi tercih ederse, her yıl vücuda alınan toplam kalori yaklaşık 11 kg vücut yağına denk gelen kalori miktarınca düşebilir. 3 senede, diğer şeyler sabit kalmak üzere, vücut yağındaki kayıp yaklaşık 34 kg’a yaklaşabilir.
Çünkü tam yağlı süt ve yağsız süt, yağ içeriği haricinde neredeyse eşdeğer besleyici kompozisyona sahiptir. Tam yağlı süt yerine yağsız süt içmek doymuş yağ asit alımını (5.1g’dan 0.4g’a, %863) ve kolesterolü (33mg’dan 0.3mg’a, %910) kadar düşürür.
BESİNLERİN NET ENERJİ DEĞERLERİ
Doğrudan kalorimetreyle belirlenen yanma ısısını (toplam enerji değeri) vücut için kullanılır net enerjiyle kıyasladığımızda, besinlerin enerji değerlerinde bir farklılık görülür.
Bu, özellikle proteinlerle ilgilidir çünkü bu besinlerin nitrojen bileşeni oksidize edilemez. Vücutta nitrojen atomları, üre (nh2 conh2) oluşturmak üzere hidrojenle birleşir. Üre ise, ürin olarak böbreklerden dışarıya atılır. Hidrojenin bu şekildeki eliminasyonu, protein molekülündeki potansiyel enerjinin yaklaşık %19 oranında kayba uğramasına yol açar.
Bu hidrojen kaybı proteinin vücuttaki yanma ısısını gram başına yaklaşık olarak 4.6 kcal’ye düşürür. Oysaki bu değer kalorimetredeki oksidasyon sonucunda 5.65 kcal olarak elde edilir. Bunun tersine vücuttaki ve kalorimetredeki değerler, karbonhidrat ve lipidler için değişmez. Çünkü bunların nitrojen içeriği yoktur.
SİNDİRİLEBİLİRLİK KATSAYISI
Sindirim verimliliği, sindirilebilirlik katsayısıyla ifade edilir ve besinin gerçekten sindirilen ve vücudun metabolik ihtiyaçlarına hizmet eden kısmını yüzdelik olarak ifade eder.
Besinin, bağırsaklardan emilmeyen kısmı dışkıyla dışarıya atılır. Diyet lifleri sindirilebilirlik katsayısını düşürür. Lifli besinler lifsiz besinlere göre daha az absorbe edilen enerjiye sahiptir. Bunun sebebi lifin besinin bağırsaklardan hızlıca geçmesine sebep olmasıdır. Bu da emilme zamanını düşürür.
Fiber, aynı zamanda bağırsak mukozasında aşınmaya neden olabilir. Bu sebeple enerji gerektiren işlemlerle tekrar sentezlenir.
Farklı yiyecek gruplarındaki besinler için farklı sindirilebilirlik katsayıları, yanma ısıları ve net enerji değerleri vardır.
Tamamen sindirilmiş besinlerin göreli yüzdeleri, ortalama olarak karbonhidrat için %97, lipid için %95 ve protein için %92’dir. Sindirimde verimlilikte, obez ve zayıf bireyler için küçük farklılıklar bulunmaktadır.
Belli bir kategorideki herhangi bir besin için verimlilik yüzdeleri dikkate değer bir şekilde farklılık gösterebilir. Örneğin proteinler %78’lik bir alt değerden (baklagiller) %97’lik bir üst sınır (hayvansal kaynaklardan gelen proteinler) arasında değişen sindirim verimliliklerine sahiptir.
Düşük sindirilebilirlik katsayısına sahip olan bitkisel proteinin zayıflamaya yardımcı olacağı öne sürülmektedir.
Vejeteryan tipi diyetleri tercih eden kişiler, gerekli olan tüm amino asitleri almak için farklı ve yeterli besin kaynaklarını tüketmek durumundadır.
Ortalama net enerji değerleri Atwater genel faktörleri olarak adlandırılan enerji değerlerine yuvarlanabilir.
ATWATER GENEL FAKTÖRLERİ
Karbonhidrat için gram başına 4 kcal
Lipit için gram başına 9 kcal
Protein için gram başına 4 kcal
9. yüzyılın son kısmında, insanların dengeli beslenme sistemleri çalışmalarına öncülük eden kimyacı Wilbur Olin Atwater’in adını taşıyan bu değerler, sindirilmiş besinlerden gelip vücut için kullanılabilir olan enerjiyi temsil etmektedir.Deneysel veya tedavi diyetleri için gereken tam enerji değerleri haricinde, Atwater genel faktörleri, genel tüketilen besinlerin net metabolize edilen enerjisini kesin olarak belirler.
BİR ÖĞÜNÜN ENERJİ DEĞERİ
Atwater genel faktörleri besinin bir kısmının veya tüm öğünün kalori değerini, besinin kompozisyon ve ağırlığını kullanarak belirler. 100 gramlık çikolata parçacıklı çikolatalı dondurmanın kcal değerini hesaplarsak eğer, laboratuvar analizlerine göre, bu dondurma %3 protein , %18 lipid ve %23 karbonhidrat içermektedir.
Yani dondurmanın her gramı 0.03 gram protein, 0.18 gram lipid ve 0.23 gram karbonhidrat içermektedir.
Bu değerleri ve Atwater faktörlerini kullanarak bu dondurmanın her gramı için kcal değeri şöyle hesaplanır:
Net kcal değerlerine göre:
0.03 gram protein 0.12kcal (0.03*4.0 kcal)
0.18 gram lipid 1.62 kcal (0.18*9 kcal)
0.23 gram karbonhidrat 0.92 (0.23*4 kcal)
Besinler için verileri topladığımızda çikolata parçacıklı çikolatalı dondurmanın her bir gramı için toplam enerji değerinin
2.66 kcal (0.12+1.62+0.92)
olduğunu buluyoruz. 100 gramlık bir miktar bu değerin 100 katına yani 266 kcal’ye eşit olur. Lipidten gelen toplam kalorinin oranı %60.9’dur. (162 lipit cal/266 toplam kalori)
Benzer bir hesaplama herhangi bir besinin kalori değerini hesaplamak için yapılabilir.
Elbette ki, porsiyon miktarını arttırmak ya da azaltmak veya lipid zengini soslar, kremalar, kalorisiz ekler yapmak, kalori içeriğini etkileyecektir.
Besinlerin kcal değerini hesaplamak zaman alıcı ve meşakkatli bir iştir. Bazı ülkelerin çeşitli kurumları, binlerce besinin kalori olarak değerlerini hesaplamıştır.
Bununla ilgili en kapsamlı veriler Kanada’daki bilgisayarlı bir veri bankasıda bulunmaktadır.
Birçok ticari yazılım programı, orjinal USDA beslenme veri tabanlarını kullanmaktadır. Bunlar çok az bir ücret karşılığında halkın kullanımına açıktır.
Gelecek olan tabloda sıkça tüketilen besinlerin gram miktarları ve kalori değerleri verilmektedir.
Bunların arasında genel gıdalar, et ve süt ürünleri ve çerezlerde bulunmaktadır. Tavuk veya sığır eti için besin değerleri, standart ölçüden hesaplanmıştır. Gerçek değerleri büyük ölçüde hazırlanma yöntemlerine bağlıdır. Tablonun incelenmesi farklı besinlerin enerji değerleri arasında büyük farkların olduğunu ortaya koyacaktır. Farklı besinlerden eşit miktarda kalori almak istenirse, bazı yiyeceklerden daha fazla yemek gerekecektir.
Örneğin, 6 farklı besin maddesinin (havuç, kereviz, yeşil biber, greyfurt, orta büyüklükte yumurta ve mayonez) her birinden 100 kcal almak istendiğinde, bir kişinin 5 havuç, 20 kereviz sapı, 6.5 yeşil biber, 1 büyük greyfurt, 1.25 yumurta fakat sadece 1 çorba kaşığı mayonez yemesi gerekecektir.
Sonuç olarak ortalama sedanter yetişkin bir kadının günlük enerji ihtiyacını karşılamak (2100 kcal) için 105 havuç, 420 kereviz sapı, 136 yeşil biber, 26 yumurta veya sadece 1.5 bardak(cup) mayonez yemesi gerekmektedir.
Bu örnekler, lipid içeriği yüksek olan besinlerin lipid içeriği düşük ve su içeriği yüksek besinlere göre dikkate değer ölçüde fazla kalori içerdiğini göstermektedir.
Aynı zamanda bir kalorinin, besinin kaynağından bağımsız olarak besinin enerjisini yansıttığına dikkat etmek gerekir. Enerji açısından bakıldığında mayonezden alınan 100 kalori, 20 kereviz sapındaki 100 kaloriye eşittir.
Bir kişi ne kadar çok yemek yerse, o kadar çok kalori almış olur. Bununla birlikte, yağlı yiyeceklerin küçük bir miktarı dikkate değer bir kalori içeriğine sahiptir. Fakat ‘yağlandırıcı’ terimi mutlaka bu besinleri içermez.. Bir bireyin kalori alımı, besinlerden az veya çok yemesiyle bağlantısız olarak, tükettiği tüm besinlerdeki enerji toplamıdır. Örneğin kereviz fazla tüketildiğinde ‘yağlandırıcı’ bir besin olabilir.