Калории: что мы на самом деле считаем, когда считаем калории

Калорию придумали не для еды. Её придумали для паровых машин.

В 1824 году французский физик Николя Клеман читал в Париже лекции о тепловых двигателях, и ему понадобилась единица: сколько тепла нужно, чтобы нагреть килограмм воды на один градус. Он назвал её калорией. Про хлеб, масло и мясо там не было ни слова. Еда подтянулась позже, когда выяснилось, что человек — тоже тепловой двигатель, просто с очень медленным горением.

Первое, что стоит понять про калорийность: это мера тепла. Не «вредности», не «сытости», не «пользы». Тепла. Сколько энергии выделится, если продукт сжечь. И да, его правда сжигали.

Единицы, в которых все путаются

Та самая калория Клемана — это современная килокалория, ккал. Одна ккал нагревает 1 кг воды на 1°C, это примерно 4,184 кДж. Маленькая калория (кал, строчная) — то же самое для одного грамма воды, в тысячу раз меньше.

Когда на этикетке написано «250 ккал», а в разговоре мы говорим «250 калорий» — мы ошибаемся в тысячу раз, но все понимают, о чём речь. Даже в учебниках по диетологии «калория» давно означает килокалорию, и переучивать никого уже поздно. Красивого решения у путаницы нет, поэтому дальше я буду писать «калории» и иметь в виду ккал, как и все.

Килоджоули, которые стоят на наших этикетках рядом с ккал, — это официальная единица СИ, и регламент требует указывать обе. Калория формально устарела. На практике еду в килоджоулях не считает никто, и вторую цифру на упаковке вы, скорее всего, ни разу не прочитали.

Бомба для бутерброда

Прибор называется бомбовый калориметр, и название честное. Образец еды — высушенный, спрессованный в таблетку — помещают в толстостенную стальную камеру, закачивают туда чистый кислород под давлением и поджигают электрической искрой. Камера сидит в баке с водой известного объёма. Еда сгорает полностью, вода нагревается, термометр показывает на сколько. Дальше школьная арифметика: столько-то градусов на столько-то литров — вот и энергия.

Метод точный. Проблема в том, что он отвечает на неправильный вопрос.

Бомба сжигает всё: клетчатку, которую мы не перевариваем; азот белков, который организм выводит с мочой в виде мочевины, не извлекая из него энергии; те примерно 5% жира, которые проходят через кишечник транзитом. Калориметр — идеальный пищеварительный тракт. Человек — нет.

Вот что показывает бомба для чистых макронутриентов:

Макронутриент	Сгорает в бомбе, ккал/г	Усваивает человек, ккал/г
Белок	~5,7	4
Жир	~9,5	9
Углеводы	~4,2	4
Спирт	~7,1	7

Правая колонка — это и есть те цифры, по которым посчитана калорийность всего, что вы когда-либо ели. И у них есть автор.

Человек в медном ящике

Уилбур Этуотер, агрохимик из Уэслианского университета, с 1896 по 1907 год делал то, на что сегодня редко кто решается. Он с коллегами построил респирационный калориметр — комнату с медной обшивкой размером чуть больше шкафа, куда помещали живого человека. На срок до 12 дней. Человек там ел, спал, крутил педали велоэргометра, а приборы снаружи измеряли всё: выделенное тепло, потреблённый кислород, выдохнутый углекислый газ. Еда взвешивалась на входе. Всё остальное — тоже собиралось и взвешивалось на выходе, вы поняли.

Логика простая: сожги еду в бомбе — получишь валовую энергию. Пропусти ту же еду через человека, сожги в бомбе то, что из него вышло, — получишь потери. Разница — то, что организм реально усвоил. Этуотер проделал это с сотнями продуктов и вывел средние коэффициенты: 4 для белка, 9 для жира, 4 для углеводов. Так называемые факторы Этуотера, или правило 4-9-4.

Сегодня ни один производитель ничего не сжигает — ни у нас, ни где-либо ещё. Технический регламент на маркировку, ТР ТС 022/2011, прямо прописывает коэффициенты пересчёта. Берут химический состав продукта — столько граммов белка, столько жира, столько углеводов — умножают на 4, 9 и 4, складывают. Всё. Калорийность на этикетке вашего йогурта никто не измерял. Её посчитали на калькуляторе по коэффициентам, полученным на людях в медной коробке 120 лет назад.

Это не плохо. Это удивительно хорошо для своего возраста. Но у метода есть границы, и они проходят в неожиданных местах.

Миндаль, который врёт на треть. Легально

Я долго думал, что калорийность орехов — одна из самых надёжных цифр в таблицах. Жир, белок, немного углеводов, всё давно известно. Оказалось — наоборот, это одна из самых кривых.

В 2012 году американские исследователи повторили эксперимент Этуотера, только с миндалём и современной лабораторией: 18 человек, 18 дней контролируемой диеты, полный сбор всего, что выходит. Результат: порция миндаля в 28 граммов отдаёт организму 129 ккал. По факторам Этуотера — 168-170. Завышение на 32%. Возьмите любую пачку миндаля в нашем магазине: там будет около 600 ккал на 100 г, то есть ровно эти 170 на порцию.

Причина — клеточные стенки. Жир в миндале упакован в клетки, и если орех не разжёван и не разрушен в ноль, значительная часть этих клеток проходит через кишечник целыми. Жир внутри них для пищеварительных ферментов недоступен. Бомбовый калориметр такой проблемы не знает: он сжигает клеточную стенку вместе со всем содержимым.

Та же группа потом прошлась по другим орехам:

Орех, 28 г	По Этуотеру, ккал	Реально усвоено, ккал
Миндаль	168-170	129
Грецкий	185	146
Кешью	163	137
Фисташки	160	151

Фисташки почти честные, миндаль — нет. Разница зависит от того, насколько плотно жир упакован и как хорошо он высвобождается при жевании. Молотый миндаль в выпечке усваивается заметно лучше целого — так что миндальная мука на этикетке ближе к правде, чем сам орех.

И вот что важно: это не обман производителей. ТР ТС не задаёт допуска на калорийность в процентах вообще: производитель вправе дописать на упаковке «средние значения», и этим всё сказано. В Европе и Америке допуск прописан явно, и это ±20%. То есть этикетка в любой стране — оценка, а не измерение. У нас — ещё и без оговорённой погрешности.

Для упакованной еды, справедливости ради, разброс обычно невелик. В 2013 году 24 популярных снека сожгли в бомбе и сравнили с этикетками: медианное отклонение — 4,3%. Промышленная линия льёт в упаковку одно и то же изо дня в день, там разброс маленький.

С ресторанами интереснее. Калорийность в меню у нас не обязательна, но она всё чаще появляется — в доставке, в сетевых кафе, в «правильном питании». Систематически её в России никто не проверял, зато проверяли в Америке, и механизм там универсальный. Сначала взяли 29 ресторанных блюд, которые позиционировались как лёгкие, «до 500 ккал»: в среднем на 18% больше, чем в меню, отдельные — вдвое. Потом расширили выборку до 269 блюд из 42 ресторанов, и в среднем всё сошлось: разница 10 ккал на порцию, статистический нуль. Но каждое пятое блюдо весило на 100 ккал и больше написанного, и закономерность держалась: чем скромнее цифра в меню, тем сильнее она занижена. Логика понятна и не зависит от страны: повар не взвешивает масло, а у маркетолога есть мотивация написать цифру покрасивее именно там, где она продаёт. Если вы считаете калории в ресторане или в доставке — закладывайте, что низкокалорийная позиция весит в полтора раза больше написанного, и редко ошибётесь в худшую сторону.

Варёная картошка калорийнее сырой

Той же самой картошки. Физически той же.

Это звучит как нарушение закона сохранения энергии, но нет: калорий в продукте столько же, просто доступных для усвоения — больше. Этуотер это отчасти учитывал (он кормил своих подопытных нормальной, приготовленной едой конца XIX века), но насколько сильно готовка меняет результат, стало понятно только недавно.

Группа Ричарда Рэнгема в Гарварде в 2011 году кормила мышей бататом и говядиной — сырыми и варёными, целыми и толчёными. Мыши на варёном батате держали вес; на сыром — худели при той же «бумажной» калорийности. По оценке авторов, приготовленный батат отдаёт организму примерно на 30% больше энергии, чем сырой. Мясо — на 10-15%. В 2015 году они повторили это с арахисом: обжарка разрушает клеточные стенки и белковую оболочку вокруг капель жира, и жир начинает усваиваться заметно полнее. Простое измельчение, без нагрева, такого эффекта не дало.

Это та же история, что с миндалём, только с обратным знаком: там клеточные стенки прячут калории, здесь нагрев их вскрывает. Крахмал при 60-70°C в присутствии воды желатинизируется: плотные кристаллические гранулы набухают и разворачиваются, амилазе становится есть что резать. Белки денатурируют и раскрываются для протеаз. Готовка — это внешнее пищеварение, которое мы делаем за организм заранее, и он с благодарностью извлекает больше.

Отсюда следствие, которое редко проговаривают: 100 ккал сырой моркови и 100 ккал тушёной — не одно и то же для вашего тела. Таблица, даже с поправкой на выпаренную воду и добавленное масло, покажет одно число, а усвоится из второго больше. Факторы Этуотера этого не видят.

Еда стоит калорий

Последняя поправка, про которую стоит знать: переваривание само по себе требует энергии. Это называется термический эффект пищи, и он сильно зависит от того, что именно вы съели.

• Белок: 20-30% его калорий уходит на то, чтобы его переварить и усвоить
• Углеводы: 5-10%
• Жир: 0-3%

То есть из 100 ккал чистого белка организм получает в чистом остатке примерно 70-80. Из 100 ккал жира — 97-100. На практике это означает, что омлет из трёх яиц и равный ему по калориям кусок масла — не равны. Белок дороже в переработке и дольше держит сытым — и то, и другое в вашу пользу.

Не стоит это переоценивать: в среднем по обычному смешанному рациону термический эффект — около 10%, и исследования, где людей специально сажали на высокобелковую диету ради этого эффекта, показывают скромную разницу. Но знать, что цифра на этикетке — это «брутто», а не «нетто», полезно.

Так зачем вообще считать

Давайте сложим. Факторы Этуотера — средние по популяции 120-летней давности. Этикетка у нас не имеет даже оговорённой погрешности, а там, где имеет, это 20%. Орехи завышены на треть, диетические позиции в ресторанах занижены на пятую часть, готовка меняет усвояемость на 10-30%, а переваривание съедает ещё 0-30% в зависимости от макронутриента.

Складывается впечатление, что калория — бесполезная единица. Это не так. Калория не врёт про направление. Она врёт про третий знак.

Я думаю о калориях как о кухонных весах, которые стабильно показывают на 300 граммов больше, чем надо. Абсолютный вес по ним не узнать. Но если положить два пакета муки по очереди — вы точно скажете, какой тяжелее и примерно на сколько. Все перечисленные погрешности в основном систематические. Если вы считаете калории по таблицам неделю, и две, и месяц — ошибка примерно одна и та же каждый день, а значит динамика видна отлично.

Но главная польза подсчёта, на мой взгляд, не в цифре, а в калибровке. Года три назад я месяц взвешивал всё, что ем, не ради похудения, а ради любопытства. Самое полезное открытие было не про еду, а про меня: «столовая ложка масла», которую я лил в сковороду на глаз, весила 22 грамма. Это 200 ккал. Настоящая столовая ложка — 14-15 граммов. А порция пасты, которая казалась «нормальной», оказалась 180 граммов сухой, при том что на упаковке порция — 80.

Через месяц я перестал взвешивать. Но ложку масла теперь вижу правильно, и порцию пасты тоже. Вот это, пожалуй, и есть ответ на «зачем»: не чтобы знать, сколько в тарелке калорий, а чтобы перестать себя обманывать насчёт того, что в ней лежит. После этого цифры можно отпустить — глаз уже откалиброван.

А бомбовый калориметр пусть остаётся там, где он уместен: в лаборатории, с миндалём и мышами.