नमकीन के पैकेट के पीछे देखें तो ‘ऊर्जा 250kcal’ जैसे आँकड़े साफ़ लिखे दिखाई देते हैं। लेकिन यह आँकड़ा किसने और कैसे मापा होगा? कारखाने में नमकीन का एक-एक टुकड़ा जलाकर नहीं देखा जाता, और न ही लोगों को खिलाकर इसकी पुष्टि की जाती है। अधिकांश खाद्य पदार्थों की ऊर्जा लगभग 100 वर्ष से भी पहले एक वैज्ञानिक द्वारा व्यवस्थित की गई सरल गणना पद्धति से तय की जाती है। यही पद्धति ‘एटवॉटर गुणांक (Atwater General Factor System)’ है।
सरल शब्दों में, एटवॉटर गुणांक ऐसी पद्धति है जिसमें प्रत्येक पोषक तत्व के लिए निर्धारित ऊर्जा मान से गुणा करके भोजन की ऊर्जा का अनुमान लगाया जाता है, जैसे ‘कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन के प्रति 1g में 4kcal, वसा के प्रति 1g में 9kcal’। पोषण संबंधी जानकारी की तालिका में दी गई ऊर्जा इसी गुणा का परिणाम है, और दक्षिण कोरिया के खाद्य लेबलिंग मानक भी इसी सिद्धांत का पालन करते हैं।
इस लेख में हम क्रम से देखेंगे कि कैलोरी इकाई और एटवॉटर गुणांक कैसे अस्तित्व में आए, गणना का सिद्धांत क्या है, उनका व्यावहारिक उपयोग कैसे होता है और इन आँकड़ों की सीमाएँ क्या हैं।
भोजन की ऊर्जा को संख्याओं में व्यक्त करने की मानक व्यवस्था
एटवॉटर गुणांक की शुरुआत कैसे हुई?
ऊर्जा की इकाई 1kcal वह ऊष्मीय ऊर्जा है जो 1kg पानी का तापमान 1℃ बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है, और यह लगभग 4.184kJ के बराबर है। इस इकाई में भोजन की ऊर्जा मापने के प्रयास 19वीं सदी में जर्मनी में सक्रिय रूप से किए गए। इन्हें अमेरिका लाकर एक व्यवस्थित प्रणाली का रूप देने वाले व्यक्ति रसायनज्ञ विल्बर ओलिन एटवॉटर (Wilbur Olin Atwater) थे।
(1) जर्मनी में सीखा पोषण अनुसंधान
एटवॉटर ने येल विश्वविद्यालय से कृषि रसायन विज्ञान में डॉक्टरेट प्राप्त करने के बाद जर्मनी जाकर शरीरक्रिया विज्ञानी कार्ल फ़ॉन फ़ॉइट (Carl von Voit) के अधीन अध्ययन किया। अमेरिका के कनेक्टिकट स्थित वेस्लीयन विश्वविद्यालय लौटकर उन्होंने भोजन की संरचना और पाचनशीलता के विश्लेषण संबंधी शोध का नेतृत्व किया। आज उन्हें अमेरिका में आधुनिक पोषण विज्ञान का जनक कहा जाता है।
(2) ऐसा कैलोरीमापी जिसमें इंसान रह सके
एटवॉटर ने भौतिक विज्ञानी एडवर्ड रोसा (Edward Bennett Rosa) और पोषण वैज्ञानिक फ़्रांसिस बेनेडिक्ट (Francis Gano Benedict) के साथ मिलकर एक श्वसन कैलोरीमापी बनाया, जिसमें कोई व्यक्ति कई दिनों तक रह सकता था। लगभग 2.1m लंबे ताँबे के कक्ष में व्यक्ति के खाने, सोने और काम करने के दौरान निकलने वाली ऊष्मा और श्वास को मापने वाला यह उपकरण था। 1896 से इसमें लगभग 500 प्रयोग किए गए। इन प्रयोगों से पुष्टि हुई कि ऊर्जा संरक्षण का नियम मानव शरीर पर भी पूरी तरह लागू होता है।
4·9·4 की गणना कैसे होती है?
भोजन को ऑक्सीजन में पूरी तरह जलाने पर उसमें मौजूद सारी ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में मापा जा सकता है। इस तरह मापने वाले उपकरण को बम कैलोरीमापी (Bomb Calorimeter) कहते हैं। लेकिन हमारा शरीर भोजन का पूरा उपयोग नहीं कर पाता, इसलिए एटवॉटर ने जलाने से प्राप्त मान में से शरीर द्वारा उपयोग न किए जा सकने वाले हिस्से को घटाने की पद्धति अपनाई।
- सकल ऊर्जा (Gross Energy): भोजन को पूरी तरह जलाने पर निकलने वाली ऊष्मा। प्रोटीन के प्रति 1g से लगभग 5.65kcal, वसा से लगभग 9.4kcal और कार्बोहाइड्रेट से लगभग 4.15kcal प्राप्त होती है।
- पाचनशीलता गुणांक (Digestibility Coefficient): शरीर में अवशोषित होने वाला अनुपात। जो हिस्सा अवशोषित नहीं होता, वह मल के साथ बाहर निकल जाता है। माना गया कि प्रोटीन का लगभग 92%, वसा का लगभग 95% और कार्बोहाइड्रेट का लगभग 97% अवशोषित होता है।
- मूत्र के माध्यम से ऊर्जा हानि (Urinary Loss): प्रोटीन में मौजूद नाइट्रोजन यूरिया बनकर मूत्र के साथ बाहर निकल जाती है, इसलिए उतनी ऊर्जा फिर घटा दी जाती है।
इस प्रक्रिया से शरीर द्वारा वास्तव में उपयोग की जा सकने वाली ऊर्जा, यानी चयापचय योग्य ऊर्जा (Metabolizable Energy), निकाली गई। इसे पूर्णांक में बदलने पर प्रोटीन के लिए 4, वसा के लिए 9 और कार्बोहाइड्रेट के लिए 4 जैसे सरल मान स्थापित हुए। अल्कोहल की गणना प्रति 1g में 7kcal के हिसाब से की जाती है।
पोषण संबंधी जानकारी की तालिका में एटवॉटर गुणांक
एटवॉटर गुणांक के व्यापक उपयोग का सबसे बड़ा कारण उसकी सरलता है। किसी खाद्य पदार्थ में कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा की मात्रा पता हो तो कोई भी कैलकुलेटर से उसकी ऊर्जा निकाल सकता है।
(1) दक्षिण कोरिया के खाद्य लेबलिंग मानक
दक्षिण कोरिया के खाद्य लेबलिंग मानकों के अनुसार ऊर्जा निकालने के लिए प्रति 1g कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन की मात्रा को 4kcal, वसा को 9kcal, अल्कोहल को 7kcal और कार्बनिक अम्लों को 3kcal से गुणा किया जाता है। यदि आहारीय रेशे की मात्रा अलग से दर्शाई गई हो, तो उस हिस्से की गणना प्रति 1g में 2kcal और शुगर अल्कोहल की गणना 2.4kcal के हिसाब से की जा सकती है। एरिथ्रिटॉल जैसे मिठास देने वाले पदार्थ, जिनका शरीर में ऊर्जा के रूप में लगभग उपयोग नहीं होता, 0kcal माने जाते हैं।
(2) गणना का सरल उदाहरण
यदि किसी नमकीन में कार्बोहाइड्रेट 30g, प्रोटीन 5g और वसा 10g हो, तो उसकी ऊर्जा 30×4 + 5×4 + 10×9 = 230kcal होगी। पैकेट के पीछे का आँकड़ा इसी तरह पोषक तत्वों की मात्रा को गुणांकों से गुणा करके जोड़ने से मिलता है।
(3) अधिक सटीक विशिष्ट गुणांक
1950 के दशक में अमेरिकी कृषि विभाग (USDA) की ऐनाबेल मेरिल (Annabel Merrill) और बर्नीस वॉट (Bernice Watt) ने प्रत्येक खाद्य समूह के लिए अलग गुणांक इस्तेमाल करने की पद्धति प्रस्तुत की। इसमें इस बात का ध्यान रखा गया कि प्रोटीन होने पर भी मांस और अनाज से जलने पर निकलने वाली ऊष्मा और उनके अवशोषण का अनुपात अलग होता है।
वे बातें जो आँकड़ों में छूट जाती हैं
एटवॉटर गुणांक एक सुविधाजनक मानक व्यवस्था है, लेकिन यह हर भोजन और हर व्यक्ति पर बिल्कुल सटीक लागू नहीं होता।
(1) मेवों का चौंकाने वाला पहलू
2012 में अमेरिकी कृषि विभाग के शोधकर्ताओं ने 18 वयस्कों को बादाम खिलाकर सेवन और उत्सर्जन की पूरी मात्रा मापी। परिणाम में 28g बादाम की वास्तविक ऊर्जा लगभग 129kcal निकली। यह एटवॉटर गुणांक से गणना किए गए 168~170kcal से लगभग 32% कम है। इसका कारण यह माना जाता है कि कठोर कोशिका भित्तियों में बंद वसा का कुछ हिस्सा बिना पचे ही बाहर निकल जाता है।
(2) पकाने का प्रभाव और व्यक्तिगत अंतर
एक ही भोजन को पकाने या बारीक पीसने से उसका पाचन आसान हो सकता है और शरीर को मिलने वाली ऊर्जा बढ़ सकती है। साथ ही, आंतों के सूक्ष्मजीवों की संरचना और भोजन पचाने में लगने वाली ऊर्जा हर व्यक्ति में अलग होती है, इसलिए समान कैलोरी खाने पर भी शरीर में बचने वाली ऊर्जा समान नहीं होती।
एटवॉटर गुणांक ने भोजन की जटिल ऊर्जा को 4, 9 और 4 जैसे कुछ आँकड़ों में बदलकर खाद्य लेबलिंग, आहार प्रबंधन और पोषण अनुसंधान के लिए एक साझा भाषा बनाई। हालाँकि, यह याद रखना आवश्यक है कि ये आँकड़े एक औसत व्यक्ति और औसत भोजन को आधार मानकर निकाले गए अनुमान हैं। ऊर्जा के आँकड़ों को अंतिम और अचूक उत्तर मानने के बजाय ऐसे शुरुआती आधार के रूप में समझना चाहिए जो भोजन के प्रकार, उसे पकाने की विधि और खाने वाले व्यक्ति के अनुसार बदल सकता है।
पैकेट के पीछे दिए आँकड़े कहाँ से आए, यह समझना ही समझदारी से खान-पान की योजना बनाने वाले खाद्य एवं पोषण विज्ञान की पहली सीढ़ी है।
