Частка енергії, яка може вивільнятися з макронутрієнтів у процесі біологічного окиснення, характеризує енергетичну цінність (калорійність) продукту.

Кількість енергії, яка утворюється при окисненні компонентів їжі, визначають за кількістю тепла, що виділяється при спалюванні продукту в атмосфері кисню усередині калориметричної бомби. При цьому відбувається підвищення температури води, що заповнює простір навколо бомби. Принцип пристрою калориметричної бомби, яка використовується для вимірювання калорійності їжі, пояснюється на рис. 3. Зразок харчового продукту відомої маси поміщається в циліндр, що витримує високий тиск і занурений у посудину, заповнену певною кількістю води; зразок підпалюється електричним розрядом і спалюється під тиском у надлишку кисню, що супроводжується виділенням тепла, яке нагріває воду.

Рис.3. Спрощена схема калориметричної бомби та водяного калориметра для визначення енергетичної цінності продуктів харчування: 1 – калориметрична бомба; 2 – чашка для зразка; 3 – оболонка калориметра; 4 – вода; 5 – повітря; 6 – ізолююча стінка; 7 – термометр; 8 – дріт для електричного підпалювання; 9 – мішалка; 10 – підставки.

Кількість тепла, що виділилася, розраховують з урахуванням того, що для нагріву 1 кг води на 1°С потрібно 1 ккал. Іншими словами, 1 ккал відповідає кількості теплової енергії, необхідної для нагрівання 1,0 кг води на 1°С (від 15° до 16°С).

Коефіцієнти енергетичної цінності основних харчових компонентів з урахуванням їх середньої засвоюваності, яка залежить від хімічного складу та способу кулінарної обробки їжі, представлені в таблиці 5.

Таблиця 5.

Коефіцієнти энергетичної цінності макронутрієнтів

За енергетичною цінністю (калорійністю) харчові продукти діляться на 4 групи:

1. Особливо високоенергетичні: шоколад, жири, халва - 400-900 ккал/100 г продукту

2. Високоенергетичні: борошно, крупа, макарони, цукор - 250-400 ккал/100 г

3. Середньоенергетичні: хліб, м'ясо, ковбаса, яйця, яєчний лікер, водка -100-250 ккал/100 г

4. Низькоенергетичні: молоко, риба, картопля, овочі, фрукти, пиво, біле вино - до 100 ккал/100 г

Енергетична цінність є однією з основних властивостей харчового продукту, що визначають його харчову цінність.

Харчова цінність продукту - сукупність властивостей харчового продукту, за наявності яких задовольняються фізіологічні потреби людини в необхідних речовинах і енергії.

Енергія, якою забезпечується організм при споживанні та засвоєнні поживних речовин, витрачається на здійснення трьох головних функцій, пов'язаних з життєдіяльністю організму. До них належить основний обмін, переварювання їжі, м'язова діяльність.

Основний обмін - це мінімальна кількість енергії, необхідна людині для підтримки життя в стані повного спокою (під час сну в комфортних умовах).

Енергія, необхідна людині для забезпечення основного обміну, залежить від віку, статі, зовнішніх умов та ін. Вважають, що за 1 годину людина середнього віку витрачає 1 ккал на 1 кг маси тіла. У дітей ця витрата в 1,3- 1,5 рази вище. Для чоловіка у віці 30 років при середній вазі 65 кг (умовно прийнятій за стандарт) вона складає 1570 ккал, для жінки (30 років, 55 кг) - 1120 ккал на добу.

Переварювання їжі, пов'язано з її специфічною динамічною дією за відсутності м'язової активності, також потребує енергії. Встановлено, що надходження їжі в травний тракт на певний період збільшує енергію, характерну для основного обміну. Найбільша витрата енергії потрібна для переварювання білкової їжі, найменша - для переварювання вуглеводів. Вважається, що при оптимальній кількості спожитих речовин в умовах змішаного харчування збільшення основного обміну за рахунок специфічної динамічної дії їжі складає в середньому 10-15%, що відповідає 140-160 ккал на добу.

М'язова діяльність, яка визначається активністю способу життя людини, вимагає різної енергії, яка залежить від виду фізичної активності і прямо пов'язана з характером роботи. Навіть найпростіші, легкі рухи збільшують витрату енергії понад основний обмін - про це свідчать дані про енергетичні витрати людини (у ккал/год) при різних видах діяльності (понад основний обмін)(табл.6).

Таблиця 6.

Енергетичні витрати людини (у ккал/год) при різних видах діяльності (понад основний обмін)

У середньому на м'язову діяльність потрібно щодня 1000-2500 ккал. Витрата енергії при різних видах навантаження, включаючи основний обмін, подана в табл. 7.

Об'єктивним фізіологічним критерієм, що визначає кількість енергії, адекватну характеру діяльності, є співвідношення загальних енерговитрат на всі види життєдіяльності з величиною основного обміну, яке називається коефіцієнтом фізичної активності (КФА). Залежно від цього показника все працездатне чоловіче населення диференційоване на п'ять груп (табл. 8). Фізична активність, яка оцінюється коефіцієнтом 2,4, стосується, як правило, тільки чоловіків (жіноче населення залежно від енерговитрат диференціюється тільки на чотири групи).

Таблиця 7.

Витрата енергії при різних видах навантаження (у ккал)

Сумарна витрата енергії на виконання всіх функцій, що забезпечують процеси життєдіяльності людини, яка працює, з урахуванням статі та виду її професійної діяльності, наведена в табл. 9.

У дітей у віці до 18 років і літніх людей старше 60 років середній енергетичний обмін менше порівняно з середньостатистичними даними: у дітей - із-за меншої маси тіла, у літніх людей - із-за загального зниження інтенсивності обмінних процесів і фізичної діяльності.

Таблиця 8.

Основні групи інтенсивності праці

Таблиця 9.

Середньоенергетичний обмін за добу (в ккал)

Таким чином, для забезпечення нормальної життєдіяльності людини необхідне створення умов відносної рівноваги між енергією, яку людина витрачає, та енергією, яку вона одержує з їжею. Баланс енергії означає співвідношення між споживаною енергією і такою, що витрачається. У разі позитивного балансу енергії, який зберігатиметься протягом певного періоду часу, надлишок енергії акумулюватиметься у вигляді жиру в жировій тканині, що зрештою може привести до надмірної маси тіла, а потім - до ожиріння.

Розрахунки показують, що при тривалому щоденному перевищенні калорійності їжі над енерговитратами організму на 300 ккал, тобто десятої частки добової енергетичної потреби, накопичення резервного жиру збільшується на 15-30 г на день, що в рік складе 5,4 - 10,8 кг. Енергетична цінність раціону людини, як вже відомо, складається з енергетичної цінності білків, жирів і вуглеводів при їх різних комбінаціях у складі різноманітних харчових продуков.

При цьому функції макронутрієнтів у організмі розрізняються. Тоді як основна функція вуглеводів пов'язана із забезпеченням організму енергією, жири і, особливо, білки, разом з функцією постачальників енергії, є також джерелами пластичних матеріалів для постійно протікаючих процесів оновлення клітинних і субклітинних структур. Крім того, різним клітинам і тканинам організму необхідні різні джерела енергії. Наприклад, у скелетних м'язах і клітинах нервової системи як джерело енергії використовується глюкоза, що входить до складу вуглеводів, а для серцевого м'яза в значній кількості необхідні жирні кислоти, що входять до складу жирів. При цьому відповідно до теорії адекватного харчування нормальний хід обміну речовин забезпечується не одним потоком макронутрієнтів, а декількома потоками поживних і регуляторних речовин, функції яких виконують мікронутрієнти - вітаміни й мінеральні речовини.

Для нормальної життєдіяльності людини необхідне певне співвідношення макро- і мікронутрієнтів, що регулюється другим принципом раціонального харчування.