A táplálkozási szakemberek ...
Az étel fűtőértékeinek (kalóriáinak) becslése az úgynevezett Atwater rendszeren alapul. Wilbur Olin Atwater (1844–1907) amerikai vegyész meg akarta tudni, hogy mennyi kalória található a különféle ételekben. Az úgynevezett bomba kaloriméterrel tehát meghatározta, hogy mennyi energia szabadul fel hő formájában, amikor a tipikus fehérjék, szénhidrátok és zsírok - vagyis az emberi táplálék három fő alkotóeleme - teljesen megégnek1), és megállapította, hogy a különböző típusoknál a három fő komponens mindegyikében alig történt nagyobb eltérés. Átlagosan meg tudta mutatni, hogy a fehérjék és a szénhidrátok grammonként körülbelül 4 kilokalóriát szolgáltatnak, míg a zsírok (lipidek) átlagosan 9 kilokalóriát tartalmaznak grammonként.
Az élelmiszerek energiatartalmának (tápértékének) meghatározásához ezért meg kell határozni a fehérjék, a szénhidrátok és a zsírok arányát. A fehérje mennyiségének meghatározásához az Atwater a nitrogén százalékos arányát használta az élelmiszerekben, mivel 100 gramm fehérje átlagosan 16 gramm nitrogént tartalmaz (minden típusú fehérjében).
Az Atwater a zsírtartalmat úgy határozta meg, hogy az ételt a lehető legkisebbre aprította és éterrel összekeverte, mivel a zsírok, a másik két élelmiszer-összetevőtől eltérően, éterben oldódnak. Az éterben oldott szilárd zsírok és folyékony olajok mennyiségének lemérésével az Atwater képes volt (és ezt a módszert ma is használják) meghatározni a zsír százalékát.
Nehezebb volt meghatározni a szénhidrátok arányát - és erre mind a mai napig nincs (közvetlen) módszer. Az Atwater teljesen megégette az ételt, így csak ásványi hamu maradt, amely az étel szervetlen részét képviseli. Ezután kiszámította a szénhidrátok tömegét az "élelmiszer száraz tömegének levonása a zsírok, fehérjék és ásványi hamu tömegével" képlettel.
A következő lépés annak kiderítése, hogy az étrend három fő alkotóeleméből mennyi kerül be. Annak megállapításához, hogy az étel mekkora részét használják fel, az Atwater lemérte azoknak a székletét, akik pontosan mért mennyiségű ételt ettek. Kutatása szerint az étel több mint 10 százaléka nem emészthető meg, és a három tápanyagosztályon belül meghatározott arányok olyan gyengén ingadoznak, hogy elhanyagolhatók.
Az így kapott Atwater-tényezők azt állítják, hogy a fehérjéket és a szénhidrátokat 4 kilokalória/gramm, a zsírokat pedig 9 kilokalória/gramm rögzíti, feltételezve, hogy az étel legalább 90 százalékát felhasználják. Ezek fűtőérték-adatbázisokon alapulnak, mint például az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának nemzeti tápanyag-adatbázisán és sok kalóriatáblázaton.3)
Az Atwater Specifikus Faktor Rendszer
A táplálkozási szakemberek valamikor ezelőtt felismerték, hogy az Atwater rendszer hiányos, ezért 1955-ben ennek megfelelően átalakították Atwater Specific-Factor rendszerként. Többek között ez befolyásolta azt a tényt, hogy a különböző fehérjetípusok fűtőértékei szignifikánsan ingadoznak, mint azt az Atwater feltételezte. A csirketojásban található fehérje 4,36 kcal/g, míg a barna rizsben lévő fehérje csak 3,41 kcal/g. Javult az élelmiszer-összetétel elemzése is. Míg az Atwater az összes fehérje általános 16 százalékos nitrogéntartalmát feltételezte, ma már tudjuk, hogy a tészta fehérjetartalma 17,54, a tejfehérje pedig 15,67 százalék. Ezekkel a módosításokkal az Atwater rendszer pontosabbá vált a konkrét tényezők tekintetében, de a változások összhatása általában olyan kicsi, hogy sok táplálkozási szakember továbbra is inkább (kissé módosított) általános tényezőket alkalmaz.
Gyengeségek az Atwater rendszerben
Richard Wrangham ("kigyullad") szerint az Atwater rendszernek (és minden módosításának) két fő gyengesége van Wrangham szempontjából: Egyrészt az emésztéshez szükséges energiát nem veszik figyelembe, másrészt elhanyagolja az emésztett anyagot vagy emésztetlen adag erősen függ az étel típusától.
Ezenkívül vannak különbségek az egyének között. Kutatások szerint a karcsúbb embereknek több energiára van szükségük az emésztéshez, mint a túlsúlyos embereknek. Wrangham szerint egyelőre nem világos, hogy az emésztés alacsonyabb energiafelhasználása elhízást okoz-e, vagy fordítva. Mindenesetre bebizonyosodott, hogy ugyanannyi elfogyasztott kalória miatt a túlsúlyos ember több hízást kap, mint a sovány.
Az emésztés során rengeteg energia veszhet el, amint azt a brit táplálkozási szakember, Geoffrey Livesey elmondta a "New Scientist" című tudományos magazinnak, ám ezeket a "költségeket" sehol sem tüntették fel az élelmiszerek címkéin. Az emésztés során a kalória mennyisége és a tényleges kalóriabevitel közötti különbséget 5-25 százalékra teszi. Például rostokkal: Livesey számításai szerint 1 gramm rost nem biztosítja a test számára 2 kilokalóriát, mint általában mondják, hanem csak 1,5 kilokalóriát - mert a bélmikrobák megeszik az egészséges rostokat, mielőtt részesedésünkbe kerülne. Ugyanez vonatkozik a fehérjékre is: Livesey szerint energiatartalmukat 4-ről 3,2 kcal-ra, azaz 20 százalékkal kell csökkenteni, mert ez az arány elvész, ha a fehérjék aminosavakká bomlanak.
Az Atwater rendszer második gyengesége azon a feltételezésen alapul, hogy az emésztett élelmiszerek aránya mindig azonos, függetlenül attól, hogy az ételt milyen formában fogyasztják (folyékony vagy szilárd, nagy vagy apró darabok), függetlenül attól, hogy sok vagy kevés rostot tartalmaz vagy nyers vagy főtt. Az Atwater azt feltételezte, hogy az emésztetlenül kiválasztódó élelmiszerek aránya legfeljebb tíz százalék, és meglehetősen állandó. Ez azonban nem helytálló, amint azt például a gabonával bemutatták. Itt az emészthetőség nagymértékben függ attól, hogy milyen finoman őröljük. Durva őrlésű gabonával a liszt legfeljebb 30 százaléka ürülhet ki emésztetlenül, míg a finoman őrölt liszt szinte teljesen felszívódhat.
Az ételek emészthetősége nemcsak fizikai állapotától függ, hanem más, egyidejűleg fogyasztott ételek tulajdonságaitól is. Például a fehérje könnyebben emészthető, ha rostban gazdag ételekkel fogyasztják. Másrészt kevés a megbízható ismeret a főzés mértékének hatásáról (a nyerstől a teljesen végig), bár általánosan elfogadott vélemény, hogy a nyers ételek kevesebb nettó energiát biztosítanak a test számára, mint a főtt ételek. A nyers ételek több energiát igényelnek az emésztéshez, és nagyobb hányada emésztetlenül ürül.
Az, hogy a test mennyit szív fel egy ételből, a konzisztenciától is függ. A teljes kiőrlésű tökmag zsemle és a gyerekszelet egyaránt körülbelül 250 kalóriát számlálhat; Az a tény, hogy továbbra is érvényesül a puha gyermek snack „fűtőértéke”, azzal magyarázható, hogy a testnek sokkal több energiát kell felhasználnia a keményebb teljes kiőrlésű zsemle megemésztéséhez. Japán kutatók ezt a hatást egy patkányokkal végzett kísérletben mutatták be: egy bizonyos ideig az egyik állatcsoportot a szokásos gabonatakarmánnyal etették, a másik csoport azonban egy lágyabb formát, amelyet sokkal kevesebbet kellett rágni. Az eredmény az volt, hogy a "puha verziójú" patkányok 22 hét után elhízottak, míg a többiek nem.
Az ételek nagy részét a főzés befolyásolja. A szervezet a főtt ételeket jobban használja, mint a nyers ételeket. Még több: "A főzés energiát ad az ételnek". A főzés találmányát tehát a megtestesülés tényleges mozgatórugójának tekintik. A „táplálékbevitel költségeinek” csökkentésével a fejlődő embernek evolúciója során több energiája volt rendelkezésre (ami Wrangham szerint elsősorban az agy tömegének jelentős növekedését és az emésztőrendszer méretének csökkenését eredményezte). A húsban például a bonyolult szerkezetű fehérjék kibontakoznak a hő hatására, és átalakulnak oly módon, hogy a test könnyebben be tudja szívni őket. Zöldségfélék vagy tejtermékek esetében is jelentősen megnő az energiaháztartás az étel elkészítésekor. Egy állatkísérlet során például kimutatták, hogy a főtt sárgarépa kalóriabevitele akár 40 százalékkal magasabb, mint a nyers sárgarépa.
Összességében kevés konkrét információ (érték) van az ételek energiafogyasztásának és emészthetőségének különbségeiről, így sok (a legtöbb) táplálkozási szakember továbbra is hajlamos ragaszkodni az általános Atwater-tényezőkhöz - és így félrevezető értékeket idéz fel, mert Sem az élelmiszer fizikai tulajdonságait, sem az adagolási formáját nem veszik figyelembe, ami azt jelenti, hogy a természetes vagy csak kissé feldolgozott ételekkel ellentétben ma gyakran valódi tápanyag-kivonatokat fogyasztunk - és nem figyelünk erre a különbségre (vagy csak nagyon kevésre).