칼로리는 식품이 우리 몸에 공급할 수 있는 에너지의 양을 나타내는 단위다. 자동차가 움직이려면 연료가 필요하듯 우리 몸도 움직이고 체온을 유지하며 생명 활동을 이어가기 위해 에너지가 필요하다. 우리는 그 에너지를 주로 탄수화물과 지방, 단백질에서 얻는다.
음식의 연소를 통한 열량 측정
식품이 지닌 에너지의 양을 직접 측정하는 대표적인 장치가 ‘폭발열량계’(bomb calorimeter)다. 이름은 거창하지만 원리는 비교적 간단하다.
폭발열량계의 구조와 작동 원리를 보여주는 그림
By Lisdavid89 – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.
Thermometer(온도계), Temperature Reader(온도 표시계), Lid(뚜껑), Sample(시료),
Stirring motor(교반 모터), Stirrer(교반기), Water bath(수조), Bomb cel(고압 연소 용기)
Fuse wires(외부 점화선), Wire(내부 점화선), Ignition box(점화 장치),
먼저 측정할 식품을 산소가 채워진 밀폐 용기에 넣고 그 용기를 일정량의 물로 둘러싼다. 그런 다음 전기 불꽃으로 식품을 완전히 태운다. 이때 발생한 열로 주변 물의 온도가 상승하는데, 그 상승 폭을 측정하면 식품이 연소하면서 방출한 에너지의 양을 계산할 수 있다.
식품의 열량을 말할 때 사용하는 ‘칼로리’는 실제로 대부분 킬로칼로리(kcal)를 뜻한다. 1킬로칼로리는 물 1kg의 온도를 섭씨 1도 높이는 데 필요한 에너지다. 따라서 식품 포장지에 300칼로리라고 적혀 있다면 정확히는 300킬로칼로리라는 뜻이다.
총연소에너지와 대사가능에너지의 차이
폭발열량계에서는 식품이 완전히 연소하지만 사람의 몸은 그렇지 않다. 음식은 먼저 소화·흡수된 뒤 세포의 대사 과정을 통해 에너지로 전환된다. 이 과정에서 일부 성분은 흡수되지 않고 대변으로 배출되며, 단백질에서 나온 질소 성분의 일부도 요소 등의 형태로 소변을 통해 빠져나간다.
폭발열량계로 측정한 총연소에너지는 탄수화물 1g당 약 4.1kcal, 지방 1g당 약 9.4kcal, 단백질 1g당 약 5.7kcal다. 그러나 이 수치가 그대로 우리 몸에서 이용되는 것은 아니다.
사람이 실제로 이용할 수 있는 에너지를 계산할 때는 일반적으로 다음과 같은 앳워터 환산계수(Atwater factors)를 사용한다.
- 탄수화물 1g: 약 4kcal
- 단백질 1g: 약 4kcal
- 지방 1g: 약 9kcal
- 알코올 1g: 약 7kcal
이 값은 여러 식품에 공통으로 적용하는 평균적인 환산계수다. 실제로 이용되는 에너지의 양은 식품의 종류와 소화율 등에 따라 조금씩 달라질 수 있다.
식품 표시 칼로리 계산법
오늘날 식품의 칼로리를 표시하기 위해 모든 제품을 일일이 태우는 것은 아니다. 일반적으로 식품에 들어 있는 탄수화물과 단백질, 지방 등의 양을 분석한 뒤 각 영양소의 환산계수를 곱해 전체 열량을 계산한다
예를 들어 어떤 식품에 탄수화물 20g, 단백질 5g, 지방 10g이 들어 있다면 다음과 같이 계산할 수 있다.
탄수화물 20g × 4kcal = 80kcal
단백질 5g × 4kcal = 20kcal
지방 10g × 9kcal = 90kcal
따라서 이 식품의 전체 열량은 약 190kcal가 된다. 다만 실제 영양표시에서는 식이섬유와 당알코올 같은 성분에 별도의 환산계수가 적용될 수 있어 단순 계산 결과와 조금 다르게 표시되기도 한다.
같은 무게인데도 칼로리가 다른 이유
식품은 같은 무게라도 수분 함량과 영양소 구성에 따라 열량이 크게 달라진다. 오이처럼 수분이 많은 식품은 무게에 비해 열량이 낮다. 반면 치즈는 수분이 비교적 적고 지방과 단백질이 농축되어 있어 적은 양으로도 많은 열량을 낸다.
오이 100g은 약 15kcal에 불과하지만 폰티나 치즈 100g은 약 390kcal에 이른다. 따라서 폰티나 치즈 100g과 비슷한 열량을 섭취하려면 오이를 약 2.5kg 먹어야 한다. 정확한 수치는 식품의 품종과 제품에 따라 조금씩 달라질 수 있다.
그렇다고 칼로리가 높은 식품은 나쁘고 낮은 식품은 무조건 좋은 것은 아니다. 식품을 평가할 때는 열량뿐 아니라 단백질과 비타민, 무기질, 식이섬유의 함량과 실제 섭취량도 함께 살펴봐야 한다.