En el reverso de una bolsa de aperitivos se puede leer con claridad una cifra como «Valor energético: 250 kcal». Pero ¿quién obtuvo esa cifra y cómo la midió? En la fábrica no se quema cada pieza por separado ni se comprueba el resultado dándosela a comer a alguien. El valor energético de la mayoría de los alimentos se determina con un sencillo método de cálculo que un científico sistematizó hace algo más de 100 años. Es el sistema de factores de Atwater (Atwater General Factor System).
En pocas palabras, el método de los factores de Atwater estima el valor energético de un alimento multiplicando la cantidad de cada nutriente por el valor energético que se le ha asignado. Por cada 1 g de carbohidratos o proteínas se cuentan 4 kcal, y por cada 1 g de grasa, 9 kcal. La cifra que figura en la tabla nutricional resulta de esas multiplicaciones, y las normas de etiquetado de Corea del Sur siguen el mismo principio.
En este artículo veremos, en orden, cómo surgieron la caloría como unidad y los factores de Atwater, cómo se hacen los cálculos, cómo se aplican en la práctica y qué limitaciones tiene la cifra resultante.
La convención que convierte en cifras la energía de los alimentos
¿Cómo surgieron los factores de Atwater?
Como unidad de energía, 1 kcal corresponde a la energía térmica necesaria para elevar en 1 °C la temperatura de 1 kg de agua, lo que equivale aproximadamente a 4.184 kJ. En la Alemania del siglo 19 se hicieron numerosos intentos de medir la energía de los alimentos con esta unidad. El químico Wilbur Olin Atwater llevó este enfoque a Estados Unidos y lo convirtió en un sistema.
(1) La investigación nutricional que Atwater aprendió en Alemania
Tras doctorarse en química agrícola en la Universidad de Yale, Atwater viajó a Alemania para estudiar con el fisiólogo Carl von Voit. Regresó a la Universidad Wesleyan, en Connecticut, Estados Unidos, donde dirigió investigaciones sobre la composición y la digestibilidad de los alimentos. Hoy se lo considera el padre de la ciencia moderna de la nutrición en Estados Unidos.
(2) Un calorímetro en el que cabe una persona
Atwater construyó junto con el físico Edward Bennett Rosa y el nutricionista Francis Gano Benedict un calorímetro respiratorio en el que una persona podía permanecer varios días. El dispositivo medía el calor desprendido y la respiración de la persona mientras comía, dormía y trabajaba dentro de una cámara de cobre de unos 2.1 m de largo. A partir de 1896 se realizaron unos 500 experimentos. Estos experimentos confirmaron que la ley de conservación de la energía se aplica igualmente al cuerpo humano.
¿Cómo se obtienen los valores 4, 9 y 4?
Si un alimento se quema por completo en presencia de oxígeno, toda la energía que contiene puede medirse en forma de calor. El aparato que realiza esta medición se llama bomba calorimétrica (Bomb Calorimeter). Como nuestro cuerpo solo aprovecha una parte de la energía del alimento, Atwater optó por restar del valor obtenido por combustión la parte que el organismo no puede utilizar.
- La energía bruta (Gross Energy) es el calor que se libera al quemar por completo un alimento. Por cada 1 g se obtienen unas 5.65 kcal de las proteínas, unas 9.4 kcal de las grasas y unas 4.15 kcal de los carbohidratos.
- El coeficiente de digestibilidad (Digestibility Coefficient) indica la proporción que absorbe el organismo. La parte que no se absorbe se elimina en las heces. Se estimó que se absorbía aproximadamente el 92 % de las proteínas, el 95 % de las grasas y el 97 % de los carbohidratos.
- En el cálculo de la pérdida urinaria (Urinary Loss) se hace una deducción adicional. El nitrógeno de las proteínas se transforma en urea y se elimina en la orina, por lo que se resta la energía correspondiente.
Con este procedimiento se obtuvo la energía metabolizable (Metabolizable Energy), que es la que el organismo puede utilizar efectivamente. Al redondear los valores se establecieron cifras sencillas: 4 para las proteínas, 9 para las grasas y 4 para los carbohidratos. Para el alcohol se calculan 7 kcal por cada 1 g.
Los factores de Atwater en la tabla nutricional
La sencillez es la principal razón por la que los factores de Atwater se usan tanto. Basta con conocer las cantidades de carbohidratos, proteínas y grasas de un alimento para que cualquiera pueda calcular su valor energético con una calculadora.
(1) Normas de etiquetado de alimentos en Corea del Sur
Las normas de etiquetado de alimentos de Corea del Sur establecen que, para obtener el valor energético, se multiplique la cantidad de cada componente por su factor. Por cada 1 g corresponden 4 kcal a los carbohidratos y a las proteínas, 9 kcal a las grasas, 7 kcal al alcohol y 3 kcal a los ácidos orgánicos. Si el contenido de fibra alimentaria se declara por separado, pueden asignarse 2 kcal a la fibra y 2.4 kcal a los polialcoholes por cada 1 g. A los edulcorantes que el organismo apenas utiliza como fuente de energía, como el eritritol, se les asignan 0 kcal.
(2) Un ejemplo sencillo de cálculo
Para un aperitivo con 30 g de carbohidratos, 5 g de proteínas y 10 g de grasas, el cálculo da 30×4 + 5×4 + 10×9 = 230 kcal. La cifra del reverso de la bolsa se obtiene multiplicando la cantidad de cada nutriente por su factor y sumando los resultados.
(3) Factores específicos más precisos
En la década de 1950, Annabel Merrill y Bernice Watt, del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), propusieron un método que utilizaba factores distintos para cada grupo de alimentos. Con ello se tenía en cuenta que, aun tratándose de proteínas en ambos casos, las de la carne y las de los cereales difieren en el calor que liberan al quemarse y en la proporción que absorbe el organismo.
Lo que las cifras pasan por alto
Los factores de Atwater son una convención práctica, aunque su precisión varía según el alimento y la persona.
(1) La sorpresa de los frutos secos
En 2012, un equipo del Departamento de Agricultura de Estados Unidos dio almendras a 18 adultos y midió tanto lo que ingirieron como lo que excretaron. El valor energético real de 28 g de almendras resultó ser de unas 129 kcal. Es aproximadamente un 32 % inferior al valor de entre 168 y 170 kcal calculado con los factores de Atwater. Se cree que esto se debe a que parte de la grasa, encerrada en paredes celulares rígidas, se elimina intacta sin digerirse.
(2) La preparación de los alimentos y las diferencias individuales
Cocinar o moler finamente un mismo alimento puede facilitar su digestión y aumentar la energía que obtiene el organismo. Además, la composición de la microbiota intestinal y la energía necesaria para digerir los alimentos varían de una persona a otra. Por eso, aunque dos personas ingieran la misma cantidad de calorías, la energía que les queda en el organismo puede ser distinta.
Los factores de Atwater redujeron la complejidad de la energía de los alimentos a unas pocas cifras, 4, 9 y 4, y crearon un lenguaje común para el etiquetado de alimentos, la planificación de la dieta y la investigación nutricional. Conviene recordar que estas cifras son estimaciones que toman como referencia a una persona promedio y una dieta promedio. El valor energético debe interpretarse como un punto de partida sujeto a variaciones según el tipo de alimento, la forma de prepararlo y quién lo consuma, en vez de tomarse como una respuesta definitiva.
Entender de dónde sale la cifra del reverso de la bolsa es el primer paso para aplicar la ciencia de los alimentos y la nutrición a la planificación de una alimentación sensata.
