U prva četiri dijela bloga prodiskutirana je i zaokružena tema važnosti hrane kao izvora energije za naš metabolizam na staničnoj razini te kemija tri energetska sustava koji nas pokreću. Preostaje razjasniti koliko energije zapravo sadržava hrana i kako se ona izražava i računa?

Hrana koju jedemo sadrži potencijalnu energiju, energiju koja je uskladištena u fizičkim sustavima i može se pretvoriti/iskoristiti kao rad iliti kinetička energija. Kao što je spomenuto u prethodnim blogovima, kemijske veze u našoj hrani velik su izvor potencijalne energije. Kad se probavom te veze razbiju, možemo tu energiju transferirati u proizvodnju ATP-a i posljedično dobiti mogućnost za izvršavanje rada našeg metabolizma i našeg kretanja.

Kako se energija mjeri i izražava?

U fizici standardna jedinica potencijalne energije jest Joule (J) – mjerna jedinica iz SI sustava za rad (W), energiju (E) i toplinu (Q). Definira se kao rad obavljen (energija utrošena) djelovanjem sile od jednog newtona (1N = 1/9.81 kg)  na putu duljine jednog metra. Unatoč standardima u fizici, u nutricionizmu se kao standardna mjerna jedinica tradicionalno koristi – kalorija. Kalorija je mjerna jedinica za energiju. Određena je kao toplina potrebna da se jedan gram vode pri tlaku od jedne atmosfere (p = 101325 Pa =1 atm) ugrije za 1 °C. Termokemijska kalorija iznosi 1 cal = 4,184 J.  Zbog energetskih vrijednosti nutrijenata, najčešće se na deklaracijama prehrambenih proizvoda, a i u izračunima kao mjerna jedinica koriste “velike” ili kilokalorije, KCal, 1000x veća mjerna jedinica od kalorije. U dijelu literature se kcal navodi velikim početnim slovom Cal. Dakle kao primjer, obrok od 700 kcal iliti 700 Cal sadrži 2928800 Joulea (2928.8 kJ) potencijalne energije:

Zašto se baš kalorije koriste u izračunima vezanima uz nutrijente i nutricionizam? Zapravo, znanstvenici mjere energiju prehrambenim namirnicama spaljivanjem hrane u kalorimetrima (uređaj nalik na hermetički zatvorenu pećnicu). Električna energija zapali hranu i kako ona izgara zagrijava zrak u komori kalorimetra koji se tad prema zakonima fizike širi u cijev koja je spojena s posudom s vodom izvan komore. Promjena u temperaturi vode znanstvenicima daje vrijednost u cal/kcal hrane koja je spaljena, prema definiciji kalorije. Količina energije koju hrana sadrži direktno rezultira s promjenom temperature vode i sa znanstvenog stajališta ispravno je koristiti jedinicu kalorija u nutricionizmu. Standardni kalorimetar za određivanje energetske vrijednosti hrane izgleda ovako:

Različiti nutrijenti i tvari oslobađaju različite količine topline. Nekoliko primjera koliku energiju sadrže neke od često korištenih namirnica/tvari određenih kalorimetrom:

– 1 gram masti: 9.44 kcal

– 1 gram škroba: 4.18 kcal

– 1 gram glukoze: 3.94 kcal

– 1 gram proteina: 5.65 kcal

– 1 gram alkohola: 7.09 kcal

Uvriježena je teorija da tri makronutrijenta proteini, ugljikohidrati i masti oslobađaju redom 4, 4 i 9 kcal po gramu, taj podatak donekle stoji za ljudsko tijelo. Gore navedene vrijednosti su znanstveni podaci dobiveni eksperimentalnim mjerenjima u kalorimetru, naše tijelo ne funkcionira poput znanstvenog stroja, puno je sofisticiranije i kompleksnije, kao uostalom i svi biološki sustavi. Mnogi faktori utječu na probavu, apsorpciju i korištenje nutrijenata.

Dio energije se također gubi prilikom izlučivanja produkata probave. Dio potencijalne energije sadržane u kemijskim vezama proteina se može izgubiti prilikom procesa de-aminacije i izlučivanja produkata. Dakle, dio energije ostaje zarobljen u dušičnim vezama proteina (aminokiselina) i biva izbačen iz organizma uriniranjem. Na slici je prikazana struktura molekule aminokiseline iz  koje se većina energije kemijskim procesima pretvara u kemijske specije koje nakon probave konzumirane hrane sudjeluju u energetskim procesima (glukoza, acetil CoA i ketoni), ali dio energije ostaje vezan u kemijskim vezama unutar amino funkcionalne skupine. Metabolizmom amino skupina prelazi u kemijski spoj amonijak odnosno kasnije u ureu u kojem obliku biva eliminiran iz našeg organizma. To je jedan od razloga zašto se okvirno računa da proteini oslobađaju okvirno 4 kcal po gramu, a ne eksperimentalno određenih 5.65 kcal.

Iz ovog primjera vidimo kako može doći do određenog gubitka energije, ali sveukupno gledajući naše tijelo je fenomenalan i fascinantan stroj. Vrlo veliki dio energije koji je unesen u organizam biva sačuvan i transferiran u proizvodnju ATP-a, brojka iznosi preko 90%. Niti jedan motor niti sofisticirani stroj izumljen do današnjeg dana nema niti blizu toliko iskorištenje goriva kao što radi naše tijelo. Za usporedbu, najefikasniji automobili imaju iskorištenje goriva u svojim motorima na tridesetak posto!

Faktori koji utječu na energetsku vrijednost nutrijenata

Osim navedenih bioloških faktora navedenih u ovom blogu, puno je vanjskih faktora koji mogu dovesti do pogrešnih podataka i izračuna energetskih vrijednosti nutrijenata. Iako je većina namirnica znanstveno analizirana, teško je vjerovati da je baš svaka od njih spaljena u kalorimetru i da se izračunala prava vrijednost oslobođene energije. Većina vrijednosti koje čitamo na deklaracijama su aproksimacije. Na primjer, otporna vlakna i složeni ugljikohidrati sigurno u organizmu ne oslobađaju energiju koju oslobode spaljivanjem u kalorimetru. Neke vrijednosti na deklaracijama su zastarjele i neprecizne, ovisno o znanstvenoj metodi kojom su dobivene. Proizvodi variraju među sobom u sastavu. Nemoguće je definirati svaku pošiljku nekog prirodnog izvora hrane, međusobno se biološki razlikuju i nemaju identičnu nutritivnu sliku. Također, uvjeti u okolišu u kojem je biljka/životinja rasla ili se uzgajala su dinamični, mijenjaju se i utjecat će na nutrijente i energiju koju oni sadrže. Vrlo je upitno čime su životinje hranjene, koliko je namirnica dugo uskladištena i je li došla na stol odmah ili za koji dan. Sve su to faktori koji kombinirano utječu na nutrijente i energiju uskladištenu u njima, i uzevši sve navedeno u obzir – namirnice mogu odstupati do 25% u realnosti naspram onog što stoji na deklaraciji navedenog proizvoda.

Istraživanja su također pokazala kako neka zamrznuta hrana sadrži do 8% više kalorija od napisanog na deklaraciji, a u restoranima hrana zbog načina pripremanja zna odstupati do 18% od vrijednosti koje su navedene u meniju.

Zaključak

Izvan laboratorija, mi ne možemo znati koliko kalorija i nutrijenata smo apsorbirali, iskoristili i/ili izbacili iz organizma. Ne znamo točan nutritivni i energetski sastav naše hrane te koliko smo energije potrošili kroz metabolizam i kretanje. Računanje kalorija je vremenski dugotrajno i može biti iznimno neprecizno stoga striktno i pedantno brojanje kalorija iz puno razloga nije najsretnije rješenje i strategija kod slaganja nutricionističkih planova i jelovnika. Iako znamo koliko kalorija unosimo u tijelo (bar mislimo da znamo prema specifikacijama proizvoda), vrlo je teško odrediti koliko kalorija ćemo apsorbirati i iskoristiti prije svega jer dio energije sigurno gubimo u procesu probave. Uz sve navedeno, i zdravlje i funkcija našeg probavnog trakta, uključujući bakterije u njemu, može utjecati na količinu apsorbirane energije iz hrane.

Uzevši sve navedeno u obzir, kad govorimo o konzumaciji hrane, zbilja nema potrebe komplicirati. Keep it simple, smislenije od brojanja kalorija/grama/zalogaja definitivno je fokusirati se na osnove:

– jedemo li dovoljno neprerađene hrane (voća, povrća, grahorica, mesa, ribe, morskih i orašastih plodova) i time ispunjavamo naše osnovne potrebe za makro i mikro nutrijentima?

– pijemo li dovoljno vode i jesmo li izbacili zašećerene sokove i napitke iz naših kuhinja?

– jedemo li prebrzo, u hodu i/ili nesvjesno?

– koristimo li hranu da se obračunamo s vlastitim negativnim mislima i emocijama?

Hrana je bitna i esencijalna za naše živote, ali nikad ne smije postati preokupacija, uživajte i budite prisutni u svakom zalogaju i obroku.

Dr. sc. Sebastijan Orlić

Sebastijan Orlić diplomirao je i doktorirao na Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu. Cijeli život je u sportu- trenirao nogomet i odbojku u Puli, dolaskom u Zagreb bavio se rekreativno malim nogometom i odbojkom na pijesku. Od 2012. bavi se crossfitom i tako ulazi u svijet fitnesa. 2017. godine upisao i završio program osposobljavanja za instruktora fitnesa u teretani na Fitnes učilištu s ciljem obrazovanja u području fitnesa te je certificirani Lvl1 Precision Nutrition Coach.