Como calcular a quantidade de energia dos alimentos

A quantidade de calorias de um alimento está relacionada com a quantidade de energia contida em suas ligações químicas. Dessa forma, seu valor calórico é medido através da energia obtida por sua queima. Saiba mais com nosso resumo e exercícios resolvidos!

Nesta aula você vai descobrir por que uma unidade de calor (caloria) é utilizada para medir a quantidade de energia dos alimentos. Acompanhe a aula para entender a estrutura de carboidratos, proteínas e lipídeos e como eles são transformados em energia no nosso organismo!

Micronutrientes e macronutrientes

Os alimentos são formados por diferentes elementos químicos. Em geral, encontramos em maiores quantidades compostos comuns em substâncias orgânicas, como o carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Além disso, em menores quantidades, encontramos também outros elementos, como os que são encontrados nos sais minerais.

Esses elementos se unem e formam moléculas que se agrupam em grupos funcionais com propriedades químicas semelhantes.

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A energia presente nos nutrientes obtidos pela alimentação é liberada no interior das nossas células após diversas transformações químicas. Essa energia é utilizada em diversos processos metabólicos no interior das células e são responsáveis pelo funcionamento do nosso organismo.

Em geral, classificamos os nutrientes de acordo com o tamanho de suas moléculas. Assim, podemos classificá-los em micronutrientes e macronutrientes.

  • Micronutrientes: são formados por moléculas pequenas e estão presentes em menor quantidade em nossa alimentação. As vitaminas e os sais minerais são micronutrientes.
  • Macronutrientes: estão presentes em maior quantidade na nossa alimentação. São moléculas orgânicas representadas pelas proteínas, carboidratos e lipídeos.

Carboidratos

Os carboidratos são substâncias compostas por carbono, hidrogênio e oxigênio. A função principal dos carboidratos é fornecer energia ao nosso organismo para que possa ser usada de forma imediata ou para armazenamento.

Além disso, os carboidratos podem fazer parte da composição de moléculas importantes, com os nucleotídeos que compõem o DNA e o RNA.

De acordo com o tamanho de suas moléculas, os carboidratos podem ser divididos em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

Os monossacarídeos apresentam a fórmula geral (CH2O)n. A letra n representa  a quantidade de átomos de carbonos e de átomos de hidrogênio presentes nas moléculas.

Sua nomenclatura varia de acordo com a quantidade de átomos de carbono presentes nas moléculas. Assim, quando há 3 átomos de carbono na composição, temos uma triose. Sua fórmula geral é C3H6O3.

As tetroses, por sua vez, são formadas por 4 átomos de carbono e possuem a fórmula geral C4H8O4.

Já as pentoses são formadas por 5 átomos de carbono, com fórmula geral: C5H10O5.

As hexoses, por fim, são formadas por seis átomos de carbono e têm como fórmula geral C6H12O6.

Proteínas

As proteínas são substâncias orgânicas complexas formadas por elementos como carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre. Esses elementos se unem formando os monômeros das proteínas, que chamamos de aminoácidos.

Existem 20 tipos de aminoácidos que se combinam formando inúmeras proteínas diferentes que compõem cerca de 20% da nossa massa corpórea.

Em geral, as proteínas têm função estrutural, estando presentes em diversas estruturas celulares, nos tecidos, nas enzimas, hormônios e anticorpos.

Lipídeos

Os lipídeos ou gorduras são formados por elementos como o carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. São responsáveis por formar diversas estruturas como as membranas biológicas (entre elas a membrana plasmática). Também são uma fonte de energia utilizada preferencialmente na estocagem. Além disso, funcionam como isolantes térmicos.

Calorias e quilocalorias

A energia dos alimentos está presente na ligação química entre os diferentes átomos, especialmente nas ligações que formam as cadeias carbônicas.

As células quebram essas ligações, transferindo a energia para moléculas temporárias, chamadas de ATPs e conhecidas popularmente como as baterias das células, já que podem ser recarregadas.

A caloria, representada por “cal”, é a unidade de medida utilizada para medir a energia dos alimentos. Mas, de onde vem exatamente essa medida?

Dizemos que uma caloria corresponde à energia necessária para aumentar 1g de água de 14,5ºC para 15,5ºC. Em outras palavras, uma caloria é a energia necessária para que 1g de água aumente sua temperatura em 1ºC.

Um grama de certos lipídeos, por exemplo, tem energia equivalente a 9 calorias. Ou seja: contêm energia suficiente para elevar a temperatura de 9g de água.

Usamos também a unidade conhecida como quilocaloria, representada por Kcal. Nesse caso, a unidade indica a energia necessária para aumentar a temperatura de 1kg de água de 14,5ºC para 15,5ºC.

Dessa forma, temos que:  1 Kcal = 103 cal

Joules e quilojaules

Podemos utilizar também os joules (J) para medir a energia dos alimentos. Cada joule indica que a força de 1 Newton (N) quando aplicada em uma massa de 1g provoca o deslocamento de 1 metro da mesma.

E, assim como na unidade de medida anterior, também temos os quilojoules (KJ), que indicam que a força de 1 Newton (N) quando aplicada em 1kg provoca o deslocamento de 1 metro.

Relação entre joules e calorias

É comum que em determinados exercícios você precise transformar as unidades utilizadas. Sendo assim, observe as possíveis equivalências a seguir.

  • 1 KJ = 103 J
  • 1 cal = 4,18 J
  • 1 Kcal = 4,18 KJ

Como calcular a quantidade de energia dos alimentos

A partir do que vimos até aqui, podemos dizer que a quantidade de calorias de um alimento está relacionada com a quantidade de energia contida em suas ligações químicas.

Dessa forma, a quantidade de energia contida em um alimento é medida através da energia obtida por sua queima, sendo conhecida como valor calórico.

Como vimos anteriormente, durante o processo de respiração celular, nutrientes como a glicose reagem com o oxigênio. Dessa forma, o nutriente é quebrado, liberando energia que será utilizada para manter o funcionamento da célula.

Quando queimamos as moléculas de proteínas na forma de alimentos, obtemos um valor energético de 4 Kcal. O mesmo ocorre quando queimamos as moléculas de carboidratos na forma de alimentos: obtemos um valor energético de 4 Kcal.

Já quando queimamos as moléculas de gorduras na forma de alimentos, obtemos um valor energético de 9 Kcal.

Esses cálculos foram feitos em experimentos utilizando um calorímetro e a seguinte fórmula:

Q = m. c . Δt

Onde:

  • Q = calor recebido pela água e cedido pelo alimento
  • m = massa da água contida no calorímetro
  • c = calor específico da água (1 cal/g.ºC)
  • Δt = variação de temperatura (t  final  –  t inicial)

Para podermos obter o valor calórico dos alimentos, devemos observar sua composição e a porcentagem em que os nutrientes aparecem. Em seguida, devemos somar os valores energéticos de cada um para obter o conteúdo calórico total do alimento.

Videoaula

Para saber mais sobre esse cálculo, veja a aula de Física do prof. Marcelo no nosso canal:

Exemplos de cálculo de energia dos alimentos

(UNICAMP-SP-2015)

Uma barra de chocolate contém 7% de proteínas, 59% de carboidratos e 27% de lipídeos. A energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 17KJ/g, e dos lipídeos é de 38KJ/g.

Se essa barra de chocolate tem 50g, quanto de energia ela me fornecerá?

Resolução: primeiramente, vamos calcular quantos gramas de carboidratos e de lipídeos tem nessa barra de chocolate de 50g. Em seguida, vamos calcular suas respectivas quilocalorias, seu valor calórico.

Carboidratos:

Energia dos alimentos - carboidratosProteínas:

Energia dos alimentos - proteínas

Somando os dois macronutrientes teremos: 501,5 + 59,5 = 561 KJ

Agora iremos fazer o mesmo com os lipídeos:

Energia dos alimentos - lipídeos

Somando todos os valores, teremos:  561 + 513 = 1074 KJ, que representa a quantidade total de energia.

(PUC-SP-2012)

Maria comeu no almoço 100g de arroz integral cozido, 100g de carne bovina grelhada, 60g de feijão preto cozido e 60g de abacaxi cru. Calcular a quantidade total de quilocalorias presentes nesta refeição.

Dados que em:

100g de arroz integral contém:

  • 25,8g de carboidratos
  • 2,6g de proteínas
  • 16g de gorduras

100g de carne grelhada contém:

  • 0g de carboidratos
  • 31,9g de proteínas
  • 11,6g de gorduras

60g de feijão preto contém:

  • 8,4g carboidratos
  • 2,7g proteínas
  • 0,3g de gorduras

60g de abacaxi contém:

  • 7,4g carboidratos
  • 0,5g proteínas
  • 0,06g gorduras

Resolução: devemos somar os valores de cada alimento relacionados aos carboidratos, proteínas e gorduras.

Carboidratos = 25,8 + 0 + 8,4 + 7,4 = 41,6g

Proteínas = 2,6 + 31,9 + 2,7 + 0,5 = 37,7g

Gorduras = 16 + 11,6 + 0,3 + 0,06 = 12,96g

Em seguida, devemos multiplicar cada valor pelo seu respectivo valor energético.

41,6g carboidratos x 4 = 166,4 Kcal

37,7g proteínas x 4 = 150,8 Kcal

12,96g gorduras x 9 = 116,64 Kcal

A quantidade total de quilocalorias desta refeição é: 166,4 + 150,8 + 116,64 = 433,84 Kcal.

No processo de metabolização dos alimentos ocorre liberação de energia, que é usada para manter o funcionamento do nosso organismo. Sendo, portanto, considerado um processo exotérmico.

Exercícios sobre a energia dos alimentos

1- (UFRN-2013)

Certo fabricante de leite em pó desnatado, quando fornece as características nutricionais do produto, indica que cada 200 mL de leite, preparado segundo suas instruções, corresponde a 72 kcal. Com base nessa informação e nos conhecimentos sobre termoquímica, pode-se concluir:

a) Em cada 200 mL de leite, 72 mL são de energia.

b) O organismo consome 72 kcal para digerir 200 mL de leite.

c) A absorção do leite, pelo organismo, é uma reação endotérmica.

d) Cada 100 mL de leite consumido libera 36 kcal.

e) Um litro de leite desnatado contém 14,5 kcal.

2- (PUC-RIO-2015)

Macronutrientes podem ser definidos como a classe de compostos químicos que devem ser consumidos diariamente e em grande quantidade, pois fornecem energia e são componentes fundamentais para o crescimento e manutenção do corpo. Qual deles é obtido em maior abundância em dietas baseadas em vegetais e em produtos de origem animal, respectivamente?

a) Carboidratos e proteínas

b) Proteínas para ambas as dietas

c) Proteínas e lipídios

d) Proteínas e carboidratos

e) Carboidratos para ambas as dietas

3- (PUC-SP-2014)

A energia disponibilizada pelos alimentos na forma de nutrientes energéticos (proteína, lipídios e carboidratos) permite a realização de todas as atividades físicas diárias, além de ser indispensável, no ponto de vista metabólico, para a realização de todas as reações químicas que ocorrem na célula. Partindo deste princípio, a quantidade total de energia de um alimento que possui, em sua composição nutricional, 18 g de carboidrato, 7 g de proteína e 2 g de lipídio é:

a)27 Kcal

b)118 Kcal

c)108 Kcal

d)143 Kcal

e)198 Kcal

Gabarito:

  1. D
  2. A
  3. B

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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