Звідки ми точно знаємо, скільки вуглеводів в їжі?

Білки вимірюють методом Кельдаля, а жири - екстракцією розчинником, тоді як вуглеводи та калорії - аналітичними значеннями.

Чорно-біла таблиця харчування, яка міститься на етикетках продуктів, - найкращий друг кожного відвідувача тренажерного залу. Ці діаграми можуть допомогти вам вирішити, переходити на панель Снікерса чи йти на іншу. Таблиця поживних речовин також містить інформацію про точну кількість калорій, білків, жирів та інших поживних речовин, що містяться в упакованій їжі. Якщо ви придурок для фітнесу або просто пам’ятаєте про своє здоров’я, ви знаєте, що всі говорять про загальну кількість калорій та вуглеводів у різних продуктах харчування.

Однак чи задумувались ви коли-небудь, як досягаються такі конкретні цифри? Звідки виробники точно знають, скільки білка міститься в курячій грудці? Або скільки жиру в одній з наших улюблених пампушок? Давайте детальніше розглянемо, як вимірюються три важливі макроелементи - білки, жири та вуглеводи, на додаток до вивчення того, як вимірюється загальна кількість калорій!

Зараз харчові етикетки містяться на всіх упакованих харчових продуктах. Однак мало хто не знає про те, як отримуються ці харчові цінності. (Фотографія: Studio_G/Shutterstock)

Білки

Білки - це життєві блоки. Вони також є одними з перших речей, які люди перевіряють (після жирів/цукру), перш ніж щось споживати. Якщо ви тренажерний зал, білки можуть бути єдиною поживною речовиною, про яку ви дбаєте!

Білки, суто в науковому плані, - це складні полімерні ланцюги, виготовлені з амінокислот і зв’язані пептидними зв’язками. Якщо це трохи забагато науки, просто пам’ятайте, що білки містять азот, тоді як жоден з інших макроелементів (вуглеводів та жирів) не містить.

Наявність азоту в білках допомагає нам з’ясувати, скільки білка є в наших продуктах. Визначають вміст азоту, а потім цю кількість множать на коефіцієнт, щоб отримати вміст білка. В середньому ми виявляємо вміст азоту в білках 16%.

Отже загальний білок = азот у їжі х 6,25 (1/0,16 = 6,25). Тепер, як визначити кількість азоту в їжі?

Метод Кельдаля є найбільш широко прийнятим і практикуваним методом аналізу білка. (Фотографія: Roshan220195/Wikimedia Commons)

Класичними методами визначення білка (азоту) є Метод Кельдаля та Метод Дюма. AOAC International прийняла метод Кельдаля, тож саме цей метод використовується більшістю агентств з харчових стандартів. Однак метод Дюма також був схвалений іншими організаціями, що займаються стандартизацією.

Метод Кельдаля використовує Сірчану кислоту (H 2 SO 4) для розкладання даної проби їжі. Це вивільняє азот з їжі у вигляді сульфату амонію (NH 4) 2 SO 4. Вимірюється кількість виділеного аміаку і згодом визначається кількість азоту. Помноживши кількість азоту на 6,25, ми отримаємо вміст білка в пробі їжі. Насправді метод дещо складніший і заслуговує на окрему статтю.

Найважливіша поживна речовина, яку люди намагаються тримати в контролі, - це жири. Крім того, жири є найпростішими з трьох макроелементів для масштабування. Вони не розчиняються у воді та розчиняються в органічних розчинниках, таких як ефір та хлороформ. Ми використовуємо цю властивість для вимірювання кількості жирів у їжі. Методи, що використовуються для вимірювання жирів, - це екстракція розчинником, екстракція нерозчинниками та кілька інших інструментальних методів. Найчастіше використовуються методи екстракції розчинниками, які є офіційно визнаними методами визначення вмісту жиру в їжі.

Продукт харчування спочатку зважують, а потім поміщають всередину розчину ефіру (або гексану). Ефір, будучи органічним розчинником, змиває/розчиняє жири. Потім їжа знову зважується. Різниця у вазі зразка до і після обробки органічним розчинником забезпечує кількість жирів, присутніх у їжі. Фактичний процес ділиться на чотири етапи: сушка зразка, зменшення розміру частинок, гідроліз кислоти та вибір розчинника. Загальновживаними органічними розчинниками є етиловий ефір, петролейний ефір, пентан та гексан.

На наступному зображенні показано апарат для екстракції розчинника. (Фото: Zern Liew/Shutterstock)

Методи екстракції не розчинниками використовують інші хімічні речовини, крім органічних розчинників. Ці методи в основному застосовуються для вимірювання вмісту жиру в молоці та інших молочних продуктах. Ці методи є Метод Бабкока, Метод Гербера, та миючий метод. Методи екстракції розчинниками та нерозчинники мають свої недоліки. Ці методи вимагають відповідної підготовки зразків, експертного контролю, трудомісткі, руйнівні та неточні.

З іншого боку, інструментальні методи, такі як ядерний магнітно-резонансний та ультразвуковий підходи або розсіяння світла, є простими і дають точні результати. Вони швидкі, вимагають незначної підготовки зразків і не руйнують. Однак інструменти є дорогими, і їх не можна використовувати для всіх видів їжі.

Вуглеводи

Вуглеводи є основним джерелом енергії в організмі і складають майже 70% споживання калорій. Тепер, якщо вуглеводи є основним джерелом енергії, то чому вони отримують таку погану репутацію? Ну, не всі вуглеводи створені рівними. Вуглеводи можна розділити на прості вуглеводи та складні вуглеводи. Два типи вуглеводів можуть додатково розгалужуватися на цукру, клітковини та крохмаль.

Прості вуглеводи - це прості цукри, тобто вони містять 1 або 2 молекули цукру. Далі ми поділяємо їх на одиночні (моносахариди) та подвійні (дисахариди). Прикладами простих вуглеводів є столовий цукор, цукерки, мед, фрукти тощо. Прості цукри є найшвидшим джерелом енергії і легко засвоюються. Прості вуглеводи - це не те, що вам слід їсти надмірно (крім фруктів), а вуглеводи відповідають за погану репутацію. Складні вуглеводи складаються з безлічі молекул цукру, тому перетравлення займає більше часу. Прикладами таких є овес, цільні зерна, зелень, сочевиця тощо. Крохмаль і харчові волокна - це також складні вуглеводи.

Вуглеводи - основне джерело енергії. Продукти з високим вмістом вуглеводів включають фрукти, хліб, зернові, картоплю, крохмальні овочі тощо (Фото: Imagebitt24s/Shutterstock)

Вуглеводи вимірюються опосередковано, а не за допомогою експериментальних методів. По-перше, кількість інших поживних речовин у їжі (білки, жири, вода, зола та алкоголь) визначається індивідуально. Потім ми віднімаємо суму цих індивідуальних значень із загальної ваги їжі. Отже:

100 - (вага в грамах [білка + жир + вода + зола + алкоголь] у 100 г їжі) = загальна кількість вуглеводів

Слід зазначити, що ця кількість включає всі види вуглеводів, які присутні всередині їжі. Харчові волокна, вуглеводи, не засвоюються в організмі людини. Щоб визначити кількість доступних або корисних вуглеводів, нам потрібно відняти кількість клітковини від загальної кількості вуглеводів у кожному харчовому продукті.

Харчові волокна та цукор - це типи вуглеводів. Ось чому ви знаходите їх з відступами нижче Загальний вміст вуглеводів у таблицях харчування. (Фото: Бріттані Курвіль/Шуттерсток)

Дієтичне волокно вимірюється за допомогою ферментативно-гравіметричний метод. Після приготування зразка їжі його обробляють ферментами, що імітують процес травлення в тонкому кишечнику людини. Перетравлені поживні речовини видаляють із зразка за допомогою опадів та фільтрації. Все, що залишається, - це харчові волокна, білки та деякі інші неорганічні речовини. Залишок зразка зважують і з нього віднімають кількість білків та неорганічних речовин (попередньо виміряних аналітичними методами). Остаточне число відображає кількість харчових волокон у їжі.

Однак незначна помилка в розрахунку будь-якої іншої поживної речовини може призвести до неточних значень. Таким чином, експериментальні методи, такі як тонкошарова хроматографія (ТШХ), високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ), хімічні методи, такі як титрування, гравіметричні, колориметричні та фізичні методи, такі як поляриметрія, також використовуються.

Загальна кількість калорій

Почнемо з того, що спочатку визначимо калорію. Калорія - це одиниця енергії. Наукове визначення калорії - це кількість енергії, необхідна для підвищення температури 1 граму води на 1 градус Цельсія. Деякі інші загальні одиниці вимірювання енергії, які ви можете знати, це джоулі, вати та кінські сили. Насправді калорійність, яку ми бачимо на етикетках продуктів харчування, насправді є кілокалорією. Отже, 1 калорія їжі (ккал) дорівнює 1000 калоріям. Тепер, як виробники розраховують загальну кількість калорій у вашій їжі?

Традиційний метод

Традиційний метод, що застосовується для вимірювання загальної кількості калорій у харчових продуктах, передбачає використання бомбового калориметра. Їжа поміщається всередину герметичної ємності, наповненої водою. Потім продукт харчування спалюється за допомогою електричної енергії. Після повного згоряння вимірюється підвищення температури води. Підвищення температури води дорівнює енергії/калорійності їжі.

Традиційно для вимірювання калорій у харчових продуктах застосовували бомбовий калориметр. Однак сучасні методи використовують систему Atwater та онлайнові бази даних. (Фото: Nasky/Shutterstock)

Однак ця методика вже не застосовується для вимірювання калорій. Калориметр бомби вимірює всі доступні калорії, включаючи калорії з неперетравних поживних речовин, таких як клітковина. Таким чином, калориметри бомб призвели до постійного завищення калорій, доступних нам у продуктах харчування. Цей метод також - разом із спалюванням їжі - спалив діру в кишенях виробників.

Сучасні методи

Відповідно до Закону про маркування харчових продуктів та освіту 1990 року FDA почала вимагати від виробників харчових продуктів вказувати кількість поживних речовин та калорій у своїх продуктах. Оскільки метод бомбового калориметра був дорогим, був прийнятий більш простий і набагато доступніший метод. Цей новий метод є Система Atwater, в якому визначається загальна кількість калорій шляхом підсумовування калорій, що зберігаються в кожному енергетичному живильному речовині. Сюди входять білки, вуглеводи, жири, органічні кислоти та алкоголь. Значення для кожної поживної речовини складають 4 ккал/г для білка, 4 ккал/г для вуглеводів, 9 ккал/г для жиру, 3 ккал/г для органічних кислот і 7 ккал/г для алкоголю.

Наприклад, на етикетці шоколадної плитки з 10 г білка, 15 г вуглеводів і 30 г жиру загальна кількість калорій становить 370 ккал.

Висновок

Розглянуті вище методи є традиційними методами і вимагають лабораторного аналізу. Однак через розвиток технологій виробники харчових продуктів більше не зобов'язані дотримуватися таких громіздких процедур. Наявність онлайнових баз даних та служб аналізу поживних речовин значно полегшило складання таблиць поживних речовин. Можна надати деталі, такі як використовувані інгредієнти, рецепт, спосіб приготування, розмір подачі тощо, і легко скласти таблицю поживних речовин.

Можливо, вам цікаво, чи підтверджує ці значення харчових таблиць якесь агентство? Чи можна виробникам вводити споживачів в оману щодо поживних речовин, що містяться в їх їжі? Кейсі Нейстат, нью-йоркський Youtuber, вийшов на вулиці Нью-Йорка, щоб дізнатись "Істина за етикетками калорій".