焦耳大卡(焦耳大卡换算)

不少人在年幼无知时，意外吞下西瓜籽就会担心头顶会长瓜苗。

但后来我们都知道了，被吞下的各种水果种子都能安然无恙的，在第二天与我们在厕所重遇。

因为大多数种子是不能被消化吸收的。

这其中，其实也蕴含着植物种子的智慧。

为了让自己能够得到繁衍的机会，种子已经进化出了难以被胃酸消化的“被子”。

在自然界中消费者与被消费者之间，这种博弈无时无刻都在进行着。

同样的，我们人类也不可避免地在与我们吃进肚子里的食物进行搏斗。

但也因为这种斗争的存在，科学家也开始察觉，我们沿用120年的“食物热量表”早已过时了。

而我们每天用来衡量减肥成果的“卡路里”，更成了一个错误的代名词。

卡路里（Calorie）这个词源自于拉丁文中的calor，也就是热量的意思。

这个深入人心的能量计算单位的定义是，让一公斤水升温一摄氏度所需的热量就是一千卡。

不过，卡路里这个单位是未被纳入过国际单位体系的，被认证的能量单位其实是焦耳。

换算过来就是一个小卡等于4.2焦耳，而一个大卡则是4.2千焦耳。

然而尽管卡路里并非名门正娶的官方身份，但并不妨碍其在营养学中的地位。

谈到营养和减肥，我们几乎无法离开卡路里这个概念。

而在传统观念也认为，“一卡路里就是一卡路里”。

也就是无论你多吃了100卡路里的奥利奥，还是100卡路里的西兰花，你就长胖100卡路里的体重。

只要保证每天的卡路里摄入量小于或等于消耗量，就能让体重下降或持平。

这是所有人都坚信的“减肥基本法”，所以不少人都恨不得把卡路里的摄入量精确到小数点后几位。

每次进餐前，都得仔细地控制卡路里的摄入量和计划着待会做多少运动来补偿。

但是也有不少人有这样的疑问，这种方法真的靠谱吗？

想要知道其中原因，我们还得看卡路里这个概念及其测量方法是如何诞生的。

历史上最先尝试测量化学反应中热量的人，就是我们熟悉的大化学家拉瓦锡。

早在1780年，他就进行了第一次量化氧气及其代谢的实验。

当时，他把一只小白鼠放入到一个拥有隔热效果的双层容器中。

其外层的冰用于保持恒温，而内层的冰则用于测量小白鼠散发出来的热量。

这装置底部的热量计，就可以通过计算冰融化成多少水来量化热量。

我可怜的小白鼠

拉瓦锡认为，小白鼠就像一根燃烧的蜡烛一样，其能量就来自于氧气转为二氧化碳的过程。

当时他还做了一系列人体静息或运动时的耗氧量实验，他发现人体在运动和消化食物过程都会增加摄氧量。

这也是历史上第一次有人用实验来量化人体的基本代谢。

拉瓦锡在测量二氧化碳的排放量，左边为助手戴着面罩呼吸

那时他就相信，能量既不能被创造，也不会凭空消失，只能被转化。

这也是我们常说的能量守恒定律。

不过后来的事情大家都知道，他还没找到足够的证据来证明这一点，就已经在法国大革命中被送上了断头台。

“共和国不需要科学家！”

然而即使拉瓦锡没有正式提出这热力学第一定律，但他之前用于测量小白鼠散热的实验装置，却影响深远。

这幅装置摇身一变，就成了现代用于测量食物热量值的弹式热量计。

1889年，一位德国生理学家马克思·鲁伯纳（Max Rubner）就建造了一个较为精确的弹式热量计。

马克思·鲁伯纳

他的观点和拉瓦锡是一样的，从化学的角度来说焚烧食物与人类分解食物的原理是相似。

虽然两者有速度快慢之分，但食物最终都会变成热量和氧化物。

所以弹式热量计测量的关键也在于焚烧食物。

在完全隔热和密闭的空间内把食物点燃，看食物燃烧的热量能使周围水槽里的水升温多少度，就是食物的热量值。

这个热量值概念，也正是我们现代最常用的卡路里的概念。

弹式热量计

而首次提出“一卡路里就是一卡路里”思想的科学家也正是鲁伯纳。

他认为无论是碳水化合物物、蛋白质还是脂肪，都可以根据其产热价值互相替代，其本质都是卡路里。

当时鲁伯纳还特意指出，人体并不能完全从蛋白质中代谢氮，有部分的卡路里是通过尿液排出的。

经过多次试验，调整了尿中氮的损失，他得到了如下表。

鲁伯纳的卡路里表

然而，鲁伯纳是计算到尿液中的氮损失了，但他却忽略了另一个更重要的损失——粪便。

19世纪末，一名叫威尔伯·阿特沃特（Wilbur Atwater）的科学家也认识到了这项测量的局限性，并做出了改进。

威尔伯·阿特沃特

他具体的做法也比较粗暴，原理也是简单的做了一个减法：

例如准备6个汉堡，其中3个是放到弹式热量计中，直接计算其燃烧带来的热量值。

而另外3个汉堡则让志愿者吃下去，等到第二天、第三天去收集粪便和尿液。

再把这些人体无法吸收的成分，扔到式热量计中计算剩余的热量值。

到最后这两个热量值一减，就等于3个汉堡吃下去后，总共被人体吸收的热量。

虽然原理很简单，但阿特沃特胜在够认真和详细。

他找了一批又一批的志愿者，每天给他们喂食不同种类的食物。

到最后共测量了4000多种食物，他才给出了所谓的阿特沃特值。

阿特沃特的卡路里表

虽然把屎把尿地的测量实验十分繁琐，但阿特沃特最后的成果也算是一劳永逸了。

这张表是在1899年公布的，到现在已经有近120年的历史了，后人都没有怎么修改过。

现在的食品标签中沿用的仍然是4-9-4的阿特沃特系统，即每克蛋白质有4.0千卡、每克脂肪有8.9千卡和每克碳水化合物有4.0千卡热量。

这个卡路里表可以说是非常好用了。

如果一份食物中含有30克蛋白质、40克碳水化合物和20克脂肪，使用阿特沃特值计算下来，就可以估算出这份食物中总卡路里数为460千卡热量。

这样，我们就能知道自己一天下来，究竟摄入了多少卡路里，长胖了多少。

然而，阿特沃特做了那么多努力，可不是为了让我们学习如何减肥的。

他的目的只是想让当时的人们确立更科学、更高效的饮食方式，也就是“如何让你花最少的钱，摄入最多的卡路里”。

各类卡路里计算计

如果想用热量计算法来减肥，其纰漏可能会多到让你怀疑人生。

越来越多的证据也证明了，用食品标签上的卡路里来当减肥目标，很可能是个极其糟糕的主意。

其中最主要的问题就出在，复杂的人体并不是一个弹式热量计。

人类在把食物消化的过程，也绝对不是像用火燃烧食物这么简单。

它还存在着各种食物与人体、人体与细菌、细菌与食物间等的明争暗斗，变量多到十根手指数不尽。

我们常说“吃饱了才有力气减肥”，但事实上我们在吃东西时，就已经在减肥了。

因为在消化食品的过程，人体也是需要耗费能量的。

例如我们常说到的膳食纤维，其中就以被称为“See you tomorrow”的金针菇最有代表性。

因为它比较难被人体吸收，经常是原封不动地被排除体外。

See you tomorrow！

但是它在经过人类消化道的时候，也是需要人体本身的热量来消化它们的，比如肠道的蠕动、消化液的分泌等。

又例如消化蛋白质所需要的能量，就比消化脂肪所需能量多五倍，其原因是蛋白酶必须将蛋白质内氨基酸间牢固的化学键打开。

即使同样是芹菜，如果是比较鲜嫩的，消化道在打破其细胞壁时也比较省力。

而比较老的芹菜细胞壁自然也难被消化道打碎吸收，耗费的能量也就更大。

所以相对来说，我们在吃同样克数的芹菜时，选择新鲜的也能获得更多的热量。

除此之外，我们日常生活中的煎炒烹炸的不同，也同样会影响食物的被吸收程度。

例如科学家就曾经用小白鼠做过实验，一组喂以生花生、一组喂以熟花生。

在4天内，这两组白鼠都可以无节制地享用。

到最后实验结束，吃熟花生的小白鼠，竟比吃生花生的重了5克体重。

同样的实验换成了生牛肉和熟牛肉，吃熟牛肉的小白鼠也还是比吃生牛肉的要重一克。

其实原因很简单，因为经过烹饪后，食物就会变得更容易被人体吸收了。

例如高温可以帮助打开细胞壁和加速蛋白质的降解，从而使人类对这些营养更好的消化。

与此同时，高温还能杀死细菌，这可以降低免疫系统攻击病原体时所消耗的能量。

例如我们平时吃了生的东西导致拉肚子，其实就有大量的能量在这个过程中损失。

所以从人类进化的角度来讲，会使用火种确实是必不可少的条件。

生花生与熟花生

除此之外，我们还不能忽略最明显的一个缺憾，便是由各类营养的比例。

我们都知道，美国的肥胖率是高于中国的，所以许多人也认为这是因为美国人吃得比中国人多。

但是根据柯林·坎贝尔的一项调查中显示，同样体重的情况下，美国人热量摄入可比中国人低得多。

科林·坎贝尔

例如同样是65kg，美国人每天摄入热量为1989千卡，而中国人是2641千卡，整整多出了近700千卡。

所以当时才有科学家提出，美国人比中国人胖，很可能是由食物的成分造成的。

例如美国人的脂肪摄入量就是中国人的整整两倍以上。

但复杂就复杂在这里了，在这之后的另一项研究又指向西方人有着比东方人更容易发胖的体质。

现在已有研究表明有“胖菌”和“瘦菌”的存在，人类也确实有易胖体质和易瘦体质的区分。

美国伯克利加利福尼亚大学和杜桑亚利桑那大学的科学家就分析了世界各地23种不同人群，共1020人的肠道菌群，并绘制出了一张“肥胖地图”。

从图上可以看出，欧洲人的“肥菌”占优势，而中国人、南美人、南非人的“瘦菌”占优势，美国人的“肥菌”似乎少于欧洲人，而“瘦菌”又少于中国人、南美人、南非人。

“肥菌”（蓝色）和“瘦菌”（红色）比例的“肥胖地图”

在此之前，科学家就把四对均为一肥一瘦的双胞胎姐妹的肠道菌群分别移植给无菌小鼠。

移植了肥丫头肠菌的小鼠，就变成了一只“肥鼠”，而移植了瘦丫头肠菌的小鼠则还是一只“瘦鼠”。

这其中使小鼠依然苗条的“瘦菌”为拟杆菌，而导致小鼠长胖的“肥菌”则为厚壁菌。

过多的厚壁菌，能使人体更高效地代谢食物，即使未能被小肠消化的食物到了大肠内，这些菌群还是能将其分解为更多的营养供人体吸收。

为了让你多长胖一斤，你体内的细菌也是使尽了浑身解数。

所以你说的一卡路里就是一卡路里，有没有问过你肚子里菌群的意见？

那么说了这么多，正确的热量标签究竟在哪里？

抱歉，就算问遍了所有科学家，他们都不能排除所有变量，给你个准确的答案。

想要建立一个全新、全面又准确的食品热量评估系统，是一个困难重重的巨大工程，能否完成更是个未知之数。

不过这个系统就算误差这么大，还是能凑合着用。

毕竟也没有几个人真的能控制旺盛的食欲，或许错误的食物热量表还能给各位多一个不减肥的借口。

*参考资料

SCIENTIFIC AMERICAN.Science reveals why calorie counts are all wrong.2013.09.01

Aadam.Yes,It's not as simple as caloriers in calories out but calories still count.2017.06.12

University of California - Berkeley .Geographic variation of human gut microbes tied to obesity.2014.02.14

MOSAIC.Why the calorie is broken.2016.01.26

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