안녕하세요, 질문하신 내용 잘 확인해 보았어요.
탄수화물, 단백질, 지방이 같은 1g을 섭취해도 체내에서 얻을 수 있는 에너지양이 각각 4kcal, 4kcal, 9kcal로 다른 이유는 각 영양소를 구성하는 화학적인 구초와 체내에서 일어나는 산화 과정의 차이 때문이랍니다.
음식물로부터 에너지를 얻는다는 것은 영양소 분자 내에 결합되어 있는 탄수(C)와 수소(H)가 분해되면서 산소(O)와 결합하는 산화 과정을 거치면서 열량을 방출하는 것을 의미합니다. 여기서 지방은 탄수화물이나 단백질 분자에 비해서 산소 비중이 상당히 낮고 탄소와 수소원자가 빽빽하게 사슬처럼 연결된 구조를 띄고 있습니다.
그러니까 구조적으로 이미 산화된 부분이 적어서 체내의 대사 과정에서 추가로 산화될 수 있는 탄소와 수소 결합이 훨씬 많기 때문에 분해될 때 두 배 이상의 폭발적인 에너지를 방출하게 되는 것이랍니다. 반면에 탄수화물은 분자 구조 자체에 이미 다량의 산소를 포함하고 있는 부분 산화물 형태여서 에너지로 변환될 수 있는 여지가 지방보다는 적습니다.
그리고 단백질 역시 탄소와 수소 외에 에너지를 생성하지 못하고 요소의 형태로 소변을 통해 배출되는 질소(N) 성분을 포함하고 있기 때문에, 최종적인 에너지 발생 효율이 4kcal에 그치게 된답니다. 이렇게 명확한 화학적인 차이로 인해서 정립된 4, 4, 9라는 숫자는 실제 식품의 열량을 계산하는 애트워터 계수라는 전 세계적인 표준 기준으로 적용이됩니다.
마트에서 확인하는 식품 영양성분표의 총칼로리 역시 식품을 기계에 넣고 태워서 직접 측정하는 것이 아닌 이런 계수를 바탕으로 성분별 무게를 재어 계산된 결과랍니다.
예시로 어떤 빵에 탄수화물 30g, 단백질 5g, 지방 10g이 함유되어 있다면, (30gx4kcal) + (5gx4kcal) + (10gx9kcal)라는 공식을 순서대로 적용해서 총 230kcal라는 열량을 산출해 내는 방식이랍니다.
이렇게 영양소의 화학적인 분자 구조에서 비롯된 열량 효율의 차이는 인체의 에너지 대사를 이해하는 것을 더해서 섭취하는 모든 식품의 칼로리를 결정하는 가장 필수적인 척도가 되겠습니다. 감사합니다 ^ ^