Energía alimentaria

La energía alimentaria es la energía química que los animales obtienen de los alimentos para mantener su metabolismo y actividad muscular . ^{[ 1 ]} Esta se suele medir en calorías o julios .

La mayoría de los animales obtienen la mayor parte de su energía de la respiración aeróbica , es decir, combinando los carbohidratos , las grasas y las proteínas con el oxígeno del aire o disuelto en el agua . ^{[ 2 ]} Otros componentes menores de la dieta, como los ácidos orgánicos , los polioles y el etanol (alcohol para beber), pueden contribuir al aporte energético. Algunos componentes de la dieta que proporcionan poca o ninguna energía alimentaria, como el agua, los minerales , las vitaminas , el colesterol y la fibra , pueden ser necesarios para la salud y la supervivencia por otras razones. Algunos organismos, en cambio, tienen respiración anaeróbica , que extrae energía de los alimentos mediante reacciones que no requieren oxígeno.

El contenido energético de una masa determinada de alimento se suele expresar en la unidad métrica (SI) de energía, el julio (J), y su múltiplo el kilojulio (kJ); o en la unidad tradicional de energía térmica, la caloría (cal). En contextos nutricionales, esta última suele ser (especialmente en EE. UU.) la variante "grande" de la unidad, también escrita "Caloría" (con el símbolo Cal, ambas con "C" mayúscula) o "kilocaloría" (kcal), y equivalente a 4184 J o 4,184 kJ. ^{[ 3 ]} Así, por ejemplo, las grasas y el etanol tienen la mayor cantidad de energía alimentaria por unidad de masa, 37 y 29 kJ/g (9 y 7 kcal/g) , respectivamente . Las proteínas y la mayoría de los carbohidratos tienen alrededor de 17 kJ/g (4 kcal/g) , aunque hay diferencias entre los distintos tipos. Por ejemplo, los valores de glucosa , sacarosa y almidón son 15,57, 16,48 y 17,48 kilojulios por gramo (3,72, 3,94 y 4,18 kcal/g) respectivamente. La diferente densidad energética de los alimentos (grasas, alcoholes, carbohidratos y proteínas) reside principalmente en sus distintas proporciones de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos que no se absorben fácilmente, como la fibra o la lactosa en personas intolerantes a la lactosa , aportan menos energía. Los polioles (incluidos los alcoholes de azúcar ) y los ácidos orgánicos aportan 10 kJ/g (2,4 kcal/g) y 13 kJ/g (3,1 kcal/g) respectivamente. ^{[ 4 ]}           

El contenido energético de un alimento o comida se puede aproximar sumando el contenido energético de sus componentes, aunque es posible que no se absorba la totalidad de las calorías calculadas durante la digestión.

La dieta humana típica consiste principalmente en carbohidratos, grasas, proteínas, agua, etanol y componentes indigeribles como huesos , semillas y fibra (principalmente celulosa ). Los carbohidratos, las grasas y las proteínas suelen constituir el noventa por ciento del peso seco de los alimentos. ^{[ 10 ]} Los rumiantes pueden extraer energía alimentaria de la respiración de la celulosa gracias a las bacterias presentes en su rumen que la descomponen en carbohidratos digeribles.

Otros componentes menores de la dieta humana que contribuyen a su contenido energético son los ácidos orgánicos como el cítrico y el tartárico , y los polioles como el glicerol , el xilitol , el inositol y el sorbitol .

Algunos nutrientes tienen funciones reguladoras afectadas por la señalización celular , además de proporcionar energía al cuerpo. ^{[ 11 ]} Por ejemplo, la leucina desempeña un papel importante en la regulación del metabolismo de las proteínas y suprime el apetito. ^{[ 12 ]} Pequeñas cantidades de ácidos grasos esenciales , componentes de algunas grasas que el cuerpo humano no puede sintetizar, se utilizan (y son necesarias) para otros procesos bioquímicos.

Los contenidos energéticos aproximados de los diversos componentes de la dieta humana, que se utilizarán en el etiquetado de los envases de acuerdo con las normativas de la UE ^{[ 13 ]} y las normativas del Reino Unido ^{[ 14 ]} , son:

(1) Algunos polioles, como el eritritol , no se digieren y deben excluirse del recuento.

(2) Esta entrada existe en el Reglamento de la UE de 2008, ^{[ 13 ]} pero no en el Reglamento del Reino Unido, según el cual la fibra no se tendrá en cuenta. ^{[ 14 ]}

Muchas organizaciones han publicado tablas más detalladas para alimentos específicos; por ejemplo, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) también ha publicado una tabla similar. ^{[ 3 ]}

Otros componentes de la dieta humana no aportan calorías o se consumen en cantidades tan pequeñas que pueden pasarse por alto.

La energía alimentaria obtenida mediante la respiración es utilizada por el cuerpo humano para una amplia gama de propósitos, incluyendo el metabolismo basal de diversos órganos y tejidos, el mantenimiento de la temperatura corporal interna y la generación de fuerza muscular para mantener la postura y producir movimiento. Aproximadamente el 20% se utiliza para el metabolismo cerebral. ^{[ 3 ]}

La eficiencia de conversión de energía de la respiración en potencia muscular (física) depende del tipo de alimento y del tipo de uso de energía física (por ejemplo, qué músculos se utilizan, si el músculo se utiliza aeróbicamente o anaeróbicamente ). En general, la eficiencia de los músculos es bastante baja: solo del 18 al 26 % de la energía disponible de la respiración se convierte en energía mecánica. ^{[ 15 ]} Esta baja eficiencia es el resultado de una eficiencia de aproximadamente el 40 % en la generación de ATP a partir de la respiración de los alimentos, pérdidas en la conversión de energía del ATP en trabajo mecánico dentro del músculo y pérdidas mecánicas dentro del cuerpo. Las dos últimas pérdidas dependen del tipo de ejercicio y del tipo de fibras musculares que se utilizan (de contracción rápida o de contracción lenta). Para una eficiencia general del 20 %, un vatio de potencia mecánica es equivalente a 18 kJ/h (4,3 kcal/h) . Por ejemplo, un fabricante de equipos de remo muestra que las calorías liberadas al "quemar" alimentos equivalen a cuatro veces el trabajo mecánico real, más 1300 kJ (300 kcal) por hora, ^{[ 16 ]} lo que representa una eficiencia de aproximadamente el 20 % a 250 vatios de potencia mecánica. Se pueden necesitar hasta 20 horas de poca actividad física (por ejemplo, caminar) para "quemar" 17 000 kJ (4000 kcal) ^{[ 17 ]} más de lo que el cuerpo consumiría normalmente. Como referencia, cada kilogramo de grasa corporal equivale aproximadamente a 32 300 kilojulios de energía alimentaria (es decir, 3500 kilocalorías por libra o 7700 kilocalorías por kilogramo ). ^{[ 18 ]}      

Muchos países y organizaciones de salud han publicado recomendaciones para niveles saludables de ingesta diaria de energía alimentaria. Por ejemplo, el gobierno de los Estados Unidos estima que se necesitan 8400 y 10 900 kJ (2000 y 2600 kcal) para mujeres y hombres, respectivamente, de entre 26 y 45 años, cuya actividad física total es equivalente a caminar entre 2,5 y 5 km ( 1 + 1/2 a 3 millas ) por día, además de las actividades de la vida sedentaria. Estas estimaciones son para una "mujer de referencia" que mide 1,63 m (5 pies 4 pulgadas) de altura y pesa 57 kg (126 libras) y un "hombre de referencia" que mide 1,78 m (5 pies 10 pulgadas) de altura y pesa 70 kg (154 libras) . ^{[ 19 ]} Debido a que los requerimientos calóricos varían según la altura, la actividad, la edad, el estado de embarazo y otros factores, el USDA creó la Calculadora de DRI para profesionales de la salud con el fin de determinar las necesidades calóricas individuales. ^{[ 20 ] [ 21 ]}              

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura , el requerimiento energético mínimo promedio por persona por día es de aproximadamente 7500 kJ (1800 kcal) . ^{[ 22 ]} Si bien Estados Unidos ha cambiado con el tiempo debido al crecimiento de la población y los alimentos procesados ​​o los alimentos en general, los estadounidenses de hoy tienen disponible aproximadamente el mismo nivel de calorías que la generación anterior.  

Las personas mayores y aquellas con estilos de vida sedentarios requieren menos energía; los niños y las personas físicamente activas requieren más. Reconociendo estos factores, el Consejo Nacional de Salud e Investigación Médica de Australia recomienda diferentes ingestas diarias de energía para cada grupo de edad y género. ^{[ 23 ]} No obstante, las etiquetas nutricionales de los productos alimenticios australianos suelen recomendar una ingesta diaria promedio de energía de 8800 kJ (2100 kcal) .  

La ingesta mínima de energía alimentaria también es mayor en ambientes fríos. El aumento de la actividad mental se ha relacionado con un aumento moderado del consumo de energía cerebral . ^{[ 24 ]}

Muchos gobiernos exigen a los fabricantes de alimentos que indiquen el contenido energético de sus productos para ayudar a los consumidores a controlar su ingesta de energía. Para facilitar la evaluación por parte de los consumidores, los valores energéticos de los alimentos (y otras propiedades nutricionales) en las etiquetas o tablas de los envases suelen expresarse en cantidades prácticas del alimento, en lugar de por gramo o kilogramo; por ejemplo, en "calorías por ración", "kcal por 100  g" o "kJ por envase". Las unidades varían según el país.

• Tasa metabólica basal
• Cadena alimentaria
• Composición de los alimentos
• Calor de combustión
• etiqueta de información nutricional
• Valor de saciedad
• Tabla de nutrientes de los alimentos
• Lista de países según su ingesta de energía alimentaria.

• ¿Una caloría es una caloría?
• Calculadora de IDR para profesionales sanitarios