カロリー（エネルギーの単位）

定義と単位

古典的な定義では、小カロリー（記号：cal）1カロリーは、所定の基準温度において、1グラムの水の温度を1ケルビン（すなわち摂氏1度）上昇させるのに必要な熱量である。栄養学および食品表示において、頭文字を大文字にした「Calorie」はキロカロリーを指し、1 kcalは1000 calに等しい。SI単位への換算では、1 calはおよそ4.184ジュールと定義される。

起源と歴史

カロリーは、科学者が熱と熱力学を研究していた19世紀に生まれた。初期の測定では温度範囲によってわずかに異なる慣例が使われたため、熱化学カロリーなど複数の歴史的な変種が生じた。やがて科学文献ではジュールがカロリーに取って代わったが、文化的・実用的な慣性により、カロリーは栄養学および一部の工学的用途で残った。

生物学的役割と栄養

栄養に関する文脈では、カロリーは食品から放出され、身体が利用できる化学エネルギーを数量化する。平均的なエネルギー値は、炭水化物とたんぱく質が1グラム当たり約4 kcal、脂質が約9 kcal、エタノールが約7 kcalである。実際に利用可能なエネルギーは消化、吸収、代謝経路に左右されるため、これらの値は近似値である。カロリーはしばしば、摂取量と消費量のエネルギー収支との関係で論じられ、余剰エネルギーは体脂肪として蓄えられ、不足は体重減少につながる。

測定と実用

食品エネルギーの実験室測定には、一般に熱量測定法が使われる。ボンブ熱量計では、酸素中で食品試料を燃焼させ、放出された熱を測定して総エネルギー含量を求める。その後、生理学的に利用可能なエネルギーを推定する。加熱用途では、カロリーは熱量や比熱容量を表すことがあり、熱の概念および温度変化については熱と温度を参照。

主な区別と事実

• 小カロリーとキロカロリー：物理学では「カロリー」（cal）は通常小カロリーを意味する一方、栄養学ではキロカロリー（kcal）が用いられ、一般に大文字のCalorieと呼ばれる。
• SIでの扱い：ジュールがSI単位であり、1 calは約4.184 J、1 kcalは約4184 Jである。
• 表示の慣例：食品表示ではエネルギーをキロカロリーとキロジュールで示すことが多い。どちらを主たる表示とするかは地域の表示規則を確認する必要がある。
• 生理学上の留意点：主要栄養素のエネルギー収量は平均値である。加工、食物繊維の含有量、個人の代謝は、実際に利用できるカロリーに影響する。

入門的な資料および技術的な背景については、単位の定義、温度の標準、ならびにエネルギーと熱に関する一般的な解説を参照。より応用的な栄養情報と測定技術については、専門資料で扱われている。