Πώς ξέρουμε ακριβώς πόσοι υδατάνθρακες υπάρχουν στα τρόφιμα;

Οι πρωτεΐνες μετρώνται με τη μέθοδο Kjeldahl και τα λίπη μετρώνται με εκχύλιση με διαλύτες, ενώ οι υδατάνθρακες και οι θερμίδες μετρώνται με τις αναλυτικές τους τιμές.

Ο ασπρόμαυρος διατροφικός πίνακας που παρέχεται στις ετικέτες των τροφίμων είναι ο καλύτερος φίλος κάθε αθλητή του γυμναστηρίου. Αυτά τα γραφήματα μπορούν να σας βοηθήσουν να αποφασίσετε εάν θα μεταβιβάσετε το Snickers μπαρ ή πηγαίνετε για άλλο. Ο διατροφικός πίνακας παρέχει επίσης πληροφορίες για τον ακριβή αριθμό των Θερμίδων, των πρωτεϊνών, των λιπών και των άλλων θρεπτικών συστατικών που υπάρχουν στο συσκευασμένο φαγητό. Εάν είστε λάτρης της φυσικής κατάστασης ή απλώς έχετε επίγνωση της υγείας σας, ξέρετε ότι όλοι μιλούν με όρους συνολικών θερμίδων και υδατανθράκων σε διαφορετικά τρόφιμα.

Ωστόσο, έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς επιτυγχάνονται τόσο συγκεκριμένοι αριθμοί; Πώς γνωρίζουν οι κατασκευαστές πόση ακριβώς πρωτεΐνη περιέχει ένα στήθος κοτόπουλου; Ή πόσο λίπος έχει ένα από τα αγαπημένα μας ντόνατς; Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον τρόπο μέτρησης των τριών σημαντικών μακροθρεπτικών συστατικών —πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες—, εκτός από το να μάθουμε πώς μετρώνται οι συνολικές θερμίδες!

Διατροφικές ετικέτες παρέχονται πλέον σε όλα τα συσκευασμένα τρόφιμα. Ωστόσο, υπάρχει ελάχιστη έως καθόλου ευαισθητοποίηση σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο λαμβάνονται αυτές οι διατροφικές αξίες. (Φωτογραφία:Studio_G/ Shutterstock)

Πρωτεΐνες

Οι πρωτεΐνες είναι τα δομικά στοιχεία της ζωής. Είναι επίσης από τα πρώτα πράγματα που ελέγχουν οι άνθρωποι (μετά τα λίπη/ζάχαρη) πριν καταναλώσουν οτιδήποτε. Εάν είστε αδερφός γυμναστικής, οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι το μόνο θρεπτικό συστατικό που σας ενδιαφέρει!

Οι πρωτεΐνες, με καθαρά επιστημονικούς όρους, είναι σύνθετες πολυμερείς αλυσίδες κατασκευασμένες από αμινοξέα και συνδεδεμένες μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς. Αν αυτό είναι λίγο υπερβολικό, απλά θυμηθείτε ότι οι πρωτεΐνες περιέχουν άζωτο, ενώ κανένα από τα άλλα μακροθρεπτικά συστατικά (υδατάνθρακες και λίπη) δεν περιέχει.

Η παρουσία αζώτου στις πρωτεΐνες μας βοηθά να καταλάβουμε πόση πρωτεΐνη είναι διαθέσιμη στα τρόφιμα μας. Η περιεκτικότητα σε άζωτο προσδιορίζεται και αυτή η ποσότητα στη συνέχεια πολλαπλασιάζεται με έναν παράγοντα για να ληφθεί η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη. Κατά μέσο όρο, βρίσκουμε την περιεκτικότητα σε άζωτο στις πρωτεΐνες να είναι 16%.

Άρα ολική πρωτεΐνη =Άζωτο στα τρόφιμα x 6,25 (1/0,16 =6,25). Τώρα, πώς προσδιορίζει κανείς την ποσότητα αζώτου στα τρόφιμα;

Η μέθοδος Kjeldahl είναι η πιο ευρέως αποδεκτή και πρακτική μέθοδος για την ανάλυση πρωτεϊνών. (Φωτογραφία:Roshan220195/Wikimedia Commons)

Οι κλασικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της πρωτεΐνης (αζώτου) είναι η μέθοδος Kjeldahl και τη μέθοδος Dumas . Η AOAC International έχει υιοθετήσει τη μέθοδο Kjeldahl, επομένως είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους οργανισμούς προτύπων τροφίμων. Ωστόσο, η μέθοδος Dumas έχει επίσης εγκριθεί από άλλους οργανισμούς τυποποίησης.

Η μέθοδος Kjeldahl χρησιμοποιεί θειικό οξύ (H2SO4) για την αποσύνθεση ενός δεδομένου δείγματος τροφίμου. Αυτό απελευθερώνει άζωτο από τα τρόφιμα ως θειικό αμμώνιο (NH4) 2SO4. Μετράται η ποσότητα αμμωνίας που απελευθερώνεται και στη συνέχεια προσδιορίζεται η ποσότητα αζώτου. Πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα του αζώτου επί 6,25 λαμβάνουμε την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στο δείγμα τροφής. Η πραγματική μέθοδος είναι ελαφρώς πιο περίπλοκη και αξίζει ένα δικό της άρθρο.

Λιπή

Το πιο σημαντικό θρεπτικό συστατικό που οι άνθρωποι προσπαθούν να κρατήσουν υπό έλεγχο είναι τα λίπη. Επίσης, τα λίπη είναι το πιο εύκολο από τα τρία μακρο-θρεπτικά συστατικά να αλατοπιπερωθούν. Είναι αδιάλυτα στο νερό και διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες, όπως ο αιθέρας και το χλωροφόρμιο. Χρησιμοποιούμε αυτήν την ιδιότητα όταν μετράμε την ποσότητα των λιπών στα τρόφιμα. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των λιπών είναι η εκχύλιση με διαλύτη, η εκχύλιση χωρίς διαλύτη και μερικές άλλες ενόργανες μέθοδοι. Οι μέθοδοι εκχύλισης με διαλύτες είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες και είναι οι επίσημα αναγνωρισμένες μέθοδοι για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε λιπαρά ενός τροφίμου.

Το τρόφιμο πρώτα ζυγίζεται και στη συνέχεια τοποθετείται μέσα σε διάλυμα αιθέρα (ή εξανίου). Ο αιθέρας, ως οργανικός διαλύτης, ξεπλένει/διαλύει τα λίπη. Στη συνέχεια, το φαγητό ζυγίζεται ξανά. Η διαφορά στο βάρος του δείγματος πριν και μετά την επεξεργασία με οργανικό διαλύτη παρέχει την ποσότητα των λιπών που υπάρχουν στο φαγητό. Η πραγματική διαδικασία χωρίζεται σε τέσσερα στάδια:ξήρανση του δείγματος, μείωση μεγέθους σωματιδίων, όξινη υδρόλυση και επιλογή διαλύτη. Οι οργανικοί διαλύτες που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι ο αιθυλαιθέρας, ο πετρελαϊκός αιθέρας, το πεντάνιο και το εξάνιο.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει τη συσκευή εκχύλισης με διαλύτη. (Φωτογραφία:Zern Liew/Shutterstock)

Οι μέθοδοι εκχύλισης χωρίς διαλύτες χρησιμοποιούν άλλες χημικές ουσίες εκτός από οργανικούς διαλύτες. Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση της περιεκτικότητας σε λιπαρά στο γάλα και άλλα γαλακτοκομικά προϊόντα. Αυτές οι μέθοδοι είναι η μέθοδος Babcock , η μέθοδος Γκέρμπερ , και τη μέθοδο απορρυπαντικού . Και οι δύο μέθοδοι εκχύλισης με διαλύτες και χωρίς διαλύτες έχουν τα αντίστοιχα μειονεκτήματά τους. Αυτές οι μέθοδοι απαιτούν κατάλληλη προετοιμασία δείγματος, επίβλεψη ειδικού, είναι χρονοβόρες, καταστροφικές και όχι ακριβείς.

Από την άλλη πλευρά, οι οργανικές μέθοδοι όπως ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός και οι προσεγγίσεις υπερήχων ή σκέδασης φωτός είναι απλές και δίνουν ακριβή αποτελέσματα. Είναι γρήγορες, απαιτούν λίγη προετοιμασία δείγματος και δεν είναι καταστροφικές. Ωστόσο, τα όργανα είναι ακριβά και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για όλους τους τύπους τροφίμων.

Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας του οργανισμού και αποτελούν σχεδόν το 70% της θερμιδικής μας πρόσληψης. Τώρα, αν οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας, τότε γιατί έχουν τόσο κακή απόδοση; Λοιπόν, δεν δημιουργούνται όλοι οι υδατάνθρακες ίσοι. Οι υδατάνθρακες μπορούν να χωριστούν σε απλούς και σύνθετους υδατάνθρακες. Οι δύο τύποι υδατανθράκων μπορούν να διακλαδιστούν περαιτέρω σε σάκχαρα, ίνες και άμυλο.

Οι απλοί υδατάνθρακες είναι απλά σάκχαρα, δηλαδή περιέχουν 1 ή 2 μόρια ζάχαρης. Τα χωρίζουμε περαιτέρω σε απλά σάκχαρα (μονοσακχαρίτες) και διπλά σάκχαρα (δισακχαρίτες). Παραδείγματα απλών υδατανθράκων είναι η επιτραπέζια ζάχαρη, οι καραμέλες, το μέλι, τα φρούτα κ.λπ. Τα απλά σάκχαρα είναι η πιο γρήγορη πηγή ενέργειας και χωνεύονται εύκολα. Οι απλοί υδατάνθρακες δεν είναι κάτι που πρέπει να τρώτε υπερβολικά (εκτός από φρούτα) και είναι οι υδατάνθρακες που ευθύνονται για την κακή φήμη. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούνται από πολλαπλά μόρια σακχάρου και επομένως χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να αφομοιωθούν. Παραδείγματα αυτών περιλαμβάνουν βρώμη, δημητριακά ολικής αλέσεως, χόρτα, φακές κ.λπ. Το άμυλο και οι διαιτητικές ίνες είναι επίσης σύνθετοι υδατάνθρακες.

Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας. Τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες περιλαμβάνουν φρούτα, ψωμί, δημητριακά, πατάτες, άμυλο λαχανικά κ.λπ. (Photo Credit :Imagebitt24s/ Shutterstock)

Οι υδατάνθρακες μετρώνται έμμεσα, αντί να χρησιμοποιούν πειραματικές μεθόδους. Πρώτον, η ποσότητα άλλων θρεπτικών συστατικών στο φαγητό (πρωτεΐνες, λίπη, νερό, τέφρα και αλκοόλ) προσδιορίζεται ξεχωριστά. Στη συνέχεια αφαιρούμε το άθροισμα αυτών των επιμέρους τιμών από το συνολικό βάρος του φαγητού. Έτσι:

100 – (βάρος σε γραμμάρια [πρωτεΐνη + λίπος + νερό + τέφρα + αλκοόλ] σε 100 γραμμάρια τροφής) =Συνολική ποσότητα υδατανθράκων

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η ποσότητα περιλαμβάνει όλα τα είδη υδατανθράκων που υπάρχουν μέσα στο φαγητό. Οι διαιτητικές ίνες, ένας υδατάνθρακας, δεν αφομοιώνονται στο ανθρώπινο σώμα. Για να προσδιορίσουμε την ποσότητα των διαθέσιμων ή χρήσιμων υδατανθράκων, πρέπει να αφαιρέσουμε την ποσότητα των φυτικών ινών από την ποσότητα των συνολικών υδατανθράκων σε κάθε τρόφιμο.

Οι διαιτητικές ίνες και η ζάχαρη είναι είδη υδατανθράκων. Γι' αυτό τα βρίσκετε με εσοχή κάτω από τους Συνολικούς Υδατάνθρακες σε διατροφικούς πίνακες. (Φωτογραφία:Brittany Courville/ Shutterstock)

Η μέτρηση των διαιτητικών ινών γίνεται με την ενζυματική-βαρυμετρική μέθοδο . Μετά την προετοιμασία του δείγματος τροφής, υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένζυμα που μιμούνται την πεπτική διαδικασία στο ανθρώπινο λεπτό έντερο. Τα χωνεμένα θρεπτικά συστατικά απομακρύνονται από το δείγμα με κατακρήμνιση και διήθηση. Ό,τι απομένει είναι διαιτητικές ίνες, πρωτεΐνες και κάποιο άλλο ανόργανο υλικό. Το υπόλοιπο δείγμα ζυγίζεται και αφαιρείται από αυτό ο αριθμός των πρωτεϊνών και των ανόργανων υλικών (που μετρήθηκαν εκ των προτέρων με τη χρήση αναλυτικών μεθόδων). Ο τελικός αριθμός αντιπροσωπεύει την ποσότητα διαιτητικών ινών στο φαγητό.

Ωστόσο, ένα ελαφρύ λάθος στον υπολογισμό οποιουδήποτε άλλου θρεπτικού συστατικού μπορεί να οδηγήσει σε ανακριβείς τιμές. Έτσι, χρησιμοποιούνται επίσης πειραματικές μέθοδοι, όπως χρωματογραφία λεπτής στιβάδας (TLC), υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC), μέθοδοι που βασίζονται σε χημικές ουσίες, όπως τιτλοδότηση, βαρυμετρική, χρωματομετρική και φυσικές μέθοδοι όπως η πολικομετρία.

Συνολικός αριθμός θερμίδων

Ας ξεκινήσουμε ορίζοντας πρώτα μια θερμίδα. Η θερμίδα είναι μονάδα ενέργειας. Ο επιστημονικός ορισμός της θερμίδας είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου νερού κατά 1 βαθμό Κελσίου. Μερικές άλλες κοινές μονάδες ενέργειας που ίσως γνωρίζετε είναι τα τζάουλ, τα βατ και η ιπποδύναμη. Στην πραγματικότητα, η Θερμίδα που βλέπουμε να αναφέρεται στις ετικέτες των τροφίμων είναι στην πραγματικότητα μια χιλιοθερμίδα. Άρα 1 τροφή Θερμίδα (kcal) ισούται με 1000 θερμίδες. Τώρα, πώς υπολογίζουν οι κατασκευαστές τον συνολικό αριθμό θερμίδων στο φαγητό σας;

Παραδοσιακή μέθοδος

Η παραδοσιακή μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συνολικής ποσότητας Θερμίδων σε ένα τρόφιμο περιλαμβάνει τη χρήση θερμιδόμετρου βόμβας. Το φαγητό τοποθετείται μέσα σε ένα σφραγισμένο δοχείο γεμάτο με νερό. Στη συνέχεια, το τρόφιμο καίγεται χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια. Αφού καεί τελείως, μετράται η άνοδος της θερμοκρασίας του νερού. Η αύξηση της θερμοκρασίας του νερού είναι ίση με την ενέργεια/Θερμίδες στο φαγητό.

Ένα θερμιδόμετρο βόμβας χρησιμοποιήθηκε παραδοσιακά για τη μέτρηση των θερμίδων σε τρόφιμα. Ωστόσο, οι σύγχρονες μέθοδοι χρησιμοποιούν το σύστημα Atwater και τις διαδικτυακές βάσεις δεδομένων. (Φωτογραφία:Nasky/ Shutterstock)

Ωστόσο, αυτή η τεχνική δεν εφαρμόζεται πλέον για τη μέτρηση των Θερμίδων. Το θερμιδόμετρο βόμβας μετρά όλες τις διαθέσιμες θερμίδες, οι οποίες περιλαμβάνουν θερμίδες από δύσπεπτα θρεπτικά συστατικά όπως οι φυτικές ίνες. Έτσι, τα θερμιδόμετρα βόμβας είχαν ως αποτέλεσμα μια συνεχή υπερεκτίμηση των Διαθέσιμων θερμίδων σε τρόφιμα. Αυτή η μέθοδος επίσης—μαζί με το κάψιμο τροφίμων—έκαψε μια τρύπα στις τσέπες των κατασκευαστών.

Σύγχρονες Μέθοδοι

Σύμφωνα με τον νόμο περί διατροφικής επισήμανσης και εκπαίδευσης του 1990, ο FDA άρχισε να απαιτεί από τους κατασκευαστές τροφίμων να προσδιορίζουν τις ποσότητες των θρεπτικών ουσιών και των θερμίδων στα προϊόντα τους. Δεδομένου ότι η μέθοδος θερμιδομέτρησης της βόμβας ήταν ακριβή, υιοθετήθηκε μια απλούστερη και πολύ πιο προσιτή μέθοδος. Αυτή η νέα μέθοδος είναι το σύστημα Atwater , στο οποίο ο συνολικός αριθμός των Θερμίδων βρίσκεται αθροίζοντας τις Θερμίδες που αποθηκεύονται σε κάθε θρεπτικό συστατικό που περιέχει ενέργεια. Αυτό περιλαμβάνει πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη, οργανικά οξέα και αλκοόλ. Οι τιμές για κάθε θρεπτικό συστατικό είναι 4 Kcal/g για πρωτεΐνη, 4 Kcal/g για υδατάνθρακες, 9 Kcal/g για λίπος, 3 Kcal/g για οργανικά οξέα και 7 Kcal/g για αλκοόλ.

Για παράδειγμα, η ετικέτα σε μια μπάρα σοκολάτας με 10 g πρωτεΐνης, 15 g υδατάνθρακες και 30 g λίπους θα έχει συνολικό αριθμό θερμίδων 370 kcal.

Συμπέρασμα

Οι μέθοδοι που συζητήθηκαν παραπάνω είναι οι παραδοσιακές μέθοδοι και απαιτούν εργαστηριακή ανάλυση. Ωστόσο, λόγω των εξελίξεων στην τεχνολογία, οι κατασκευαστές τροφίμων δεν υποχρεούνται πλέον να ακολουθούν τέτοιες επαχθείς διαδικασίες. Η διαθεσιμότητα διαδικτυακών βάσεων δεδομένων και υπηρεσιών διατροφικής ανάλυσης έχει κάνει πολύ πιο εύκολη την προετοιμασία διατροφικών διαγραμμάτων. Μπορεί κανείς να παράσχει λεπτομέρειες όπως τα συστατικά που χρησιμοποιούνται, τη συνταγή, τη μέθοδο μαγειρέματος, το μέγεθος μερίδας κ.λπ. και να φτιάξει εύκολα έναν διατροφικό πίνακα.

Ίσως αναρωτιέστε, αυτές οι τιμές διατροφικών διαγραμμάτων επαληθεύονται από κάποια υπηρεσία; Είναι δυνατόν οι κατασκευαστές να παραπλανούν τους καταναλωτές σχετικά με τα θρεπτικά συστατικά που υπάρχουν στα τρόφιμά τους; Ο Casey Neistat, ένας Youtuber με έδρα τη Νέα Υόρκη, βγήκε στους δρόμους της Νέας Υόρκης για να μάθει «Η αλήθεια πίσω από τις ετικέτες θερμίδων».