如何计算卡路里如何计算卡路里摄入 _小知识

新年的到来开启了我的新尝试，尝试吃什么才能使小蛮腰更加苗条，我的这一想法自然而然地转向如何计算卡路里，于此同时迷恋上了威尔伯*阿特沃特。正是阿特沃特向美国人引入了食物能量单位卡路里。

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图片：国家标准技术研究院数字收藏，1937年的蒸汽量热计是美国国家标准局发明的，用于测量蒸汽动力设备的输出。仪器的前部已经被切断，以显示其内部层次。
1873年至1907年，阿特沃特是康涅狄格州卫斯理大学的化学教授。在去慕尼黑学习之后，他对营养和代谢的兴趣日渐深入，在慕尼黑，他学到了德国人分析食物营养含量的技术，通过调研食物中的化学物质与体能之间的相关性，来确保工人的合理饮食。
1887年，阿特沃特发表了题为“食物的潜在能量”的文章，文中他将热量定义为将一公斤水的温度升高1摄氏度（或一磅水4华氏度的热量）。他试图证明一个单位的热量可能是一个单位的机械能，为此他定义一个卡路里为1.53英尺吨-也就是说，需要举起一吨物体一英尺的力。
文中，阿特沃特列出了各种食物的卡路里计数，如瘦牛肉相当（807)、黄油(3,691)、普通牛奶(308)和脱脂牛奶(176)、燕麦片(1,830)和萝卜(139）。数据基于对每种食物中营养、蛋白质、脂肪和碳水化合物的数量的估计，通过一些实验获得。虽然现代食物的卡路里计算方法与阿特沃特的计算方法略有不同，但他的估计数据依然可用，一克蛋白质含有4.1卡路里，1克脂肪含有9.3卡路里。
阿特沃特利用了一种称为炸弹量热仪的仪器来做实验，这种仪器在当时已经广泛使用，它用来测量在反应过程中放出的热量：将样品放置在一个叫做炸弹的钢反应容器中，然后浸入水中，用电流启动样品，水由此产生热量，按一定的时间间隔记录水的温度。

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图：美国农业部国家农业图书馆特别收藏：威尔伯·阿特沃特的呼吸量热计为一个大的铜内衬盒子[左]，一个人可在其中居住长达12天，并完成各种任务，如锻炼、休息和吃午餐[右] 。
阿特沃特和卫斯理的物理学家爱德华·罗莎、化学家弗朗西斯·本尼迪克特开发出一种呼吸量热计。科学家通过它来测量人体的氧气摄入量、二氧化碳排放量以及由此产生的热量，从而估计出人体消耗的卡路里。量计是一个铜盒，高6英尺，宽4英尺，深7英尺（1.8* 1.4*2.1米），包裹在木材和锌中，以确保恒温。受试人员将在这个盒子里呆12天，完成各种指定的任务，从躺着休息到锻炼，这些研究实验成为了理解代谢率的基础。
难道这就是我们计算卡路里的方法吗，事实并非如此。
在花费几十年时间定义卡路里的过程中——出现了焦耳阿特沃特并没有定义出来 “卡路里”这个词，它是由巴黎梅蒂埃斯学院的化学教授尼古拉斯·克莱门特发明的。1819年，克莱门特教授了一门工业化学课程，他需要一个热量单位来讨论蒸汽机如何将水蒸气转化为热量，他将卡路里定义为将1公斤水的温度提高1°C所需的热量-这与阿特沃特的定义不谋而合，克莱门特更精确地说明测量是从0°C到1°C 。科学家接受了克莱门特的定义，从此，卡路里进入了法国的物理教科书。
在这些教科书中，其中两篇由法国物理学家Adolphe Ganot翻译成多种语言，欧洲和美国的大学在20世纪初使用了这些教科书，从此，克莱门特的卡路里变成了英语。
与此同时，卡路里的另一个定义正在形成，1852年，法国化学家Pierre Favre和法国物理学家Johann Silbermann将卡路里定义为：将一克水的温度提高1摄氏度所需的能量-差了 1000倍！德国科学家采用了他们的定义。
到了1870年代，热量定义的竞争关系日趋激烈，法国化学家Marcellin Berthelot做对此出了区分：他把卡路里(用小写字母c)定义为克热卡，把卡路里（大写）定义为千克热卡。1894年，美国医生约瑟夫·雷蒙德(Joseph Raymond)在他的经典教科书《人体生理学手册》(A Manual of Human Physiology)中提议称大卡为“千卡”，直到几年后这个词才流行起来。
于此同时，英国科学促进协会正在研究一个完全不同的能量单位：焦耳。1882年，威廉*西门子(William Siemens)在担任BAAS主席的就职演说中提出了焦耳。西门子对卡路里感到困惑：“一个完全随意的单位显然会带来不便，引入一个基于电磁系统的单位更为的。”他将焦耳定义为当一安培的电流通过一欧姆的电阻一秒钟时，消散的热量。

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