Kalorid väljendavad energia ja soojuse suhet. Toidust saame energia stabiilse sisekeskkonna hoidmiseks ja füüsiliseks liikumiseks. Toiduenergia puhul tähistab 1 kilokalor soojuskogust, mis on vajalik 1 liitri vee  temperatuuri tõstmiseks 1° C võrra. Täpsemalt tõstetakse vee temperatuur 14,5° C juurest 15,5 kraadini Celsiuse järgi.

Kalorimeeter on seade, mida kasutatakse keemilise reaktsiooni või füüsikalise soojusvoo mõõtmiseks. Soojuse mõõtmise protsessi nimetatakse kalorimeetriaks.

Kuna toidu keemilistest komponentidest on võimalik vabastada energiat, siis kasutatakse kaloreid energia mõõtühikuna. Näiteks kui konkreetne toit sisaldab 100 kCal, siis selle toidu keemilisse struktuuri seotud potentsiaalse energia vabastamine suurendab 100 L vee temperatuuri 1 ° C. Erinevad toitained sisaldavad potentsiaalset energiat erinevas koguses. Näiteks 100 grammi (~6 supilusikat) maapähklivõid sisaldab 623 kilokalorit – tõstab seega 623L veekoguse temperatuuri 1° C võrra. Seevastu õun annab keskmiselt  52 kcal 100g kohta – piisav ainult 52liitrise veeanuma 1° C soojendamiseks.

Nendest näidetest jõuame energiatiheduseni. Inimene rakendab toiduenergiat peamiselt süsivesikutest ja rasvadest (vähesel määral kasutatakse ka valke).

• Süsivesikud: 4 kcal grammi kohta
• Rasvad: 9 kcal/g
• Proteiinid: 4 kcal/g

Nii ongi erinevate toitainete energiasisaldus koondatud kaloriteks. Põhimõtteliselt võiksid toiduaine etiketti vaadates arvutada välja kaloraaži ka eraldiseisvalt. Näiteks eelpool kasututud õuna puhul (kuna õun ei sisalda rasvasid), saame 52 kcal jagada 4-ga (süsivesiku kcal/g) võrdub 13 grammi süsivesikuid. Kui veel rohkem täpsust otsida, siis tuleb vahet teha keemilisel energia vabastamisel (põletamisel) ja füsioloogilisel ainevahetusel, kus teatud osa süsivesikutest (kiudained) jäävad seedimata ning väljutatakse vastavalt ka kehast.

Sellest saamegi selge aimduse, miks maapähklivõi ja õun annavad niivõrd erineva energiahulga. Õun koosneb peamiselt süsivesikutest (±13%) ja veest (±86%) lisaks muudele ühenditele (kasulikud vitamiinid/mineraalid) – siiski energia saadakse kätte süsivesikutest. Maapähklivõis on seevastu ± 52g rasvasid, ±20g süsivesikuid ja ±23g valke ja ka muid komponente. Võiks ju küsida – miks on rasvarikkad toidud energiarikkamad? Tegelik seletus jõuab rasvamolekulideni, mis on „looduse poolt“ disainitud energiasalvestamiseks. Võrdlusena võib öelda, et ühest rasvamolekulist saab vabastada 460 ATP-d (energiarikast fosfaati), kuivõrd glükoosimolekulist saame 32 ATP-d.

Energiatalletusvõime rasvade kujul kajastub ka meie enda kehas. Nii on meie kehas suhteliselt suured rasvavarud – kõige enam energiat on talletatud rasvkoesse ±12 000 grammi (mis annab 108 000 kcal – inimese päevane baasvajadus on ±2000 kcal). Kerge kalkulatsioon näitab, et nende varude ammendumiseks kulub teoorias 54 päeva; loomulikult füüsiliselt aktiivsel inimesel poole kiiremini. Samuti on meil väiksemad varud lihase sees (triatsüülglütseroolid) ~300g (2700 kcal), veres plasma triatsüülglütseroolid 4 g (36 kcal), plasma vabad rasvhapped 0.4g (3.6 kcal). Eelnevad näited olid toodud 80 kg meesterahva kohta. Tõe huvides: elulises kontekstis satume hätta juba ammu enne rasvade ammendumist – süsivesikud ja valgud, niisamuti hädavajalikud mikrotoitained on samuti eluks vajalikud toitained. Lisaks tasub ära mainida, et rasvadel (lipiididel) on kanda suur osa ehituslikust funktsioonist (nt glütserofosfolipiid => raku membraanide oluline komponent).

Süsivesikute varud on inimkehas tagasihoidlikud (~500 g = 2000 kcal): maksas 100g (400 kcal), lihase glükogeen (400g = 1600 kcal) ja vere plasma glükoos (3g = 12 kcal). Kuigi meie energiasüsteem ei tugine ainult süsivesikutele, pikendab süsivesikute defitsiit pärast rasket vastupidavustreeningut taastumisprotsesse. Lihases olevate glükogeenivarude kogumine on otseses seoses süsivesikute söömisega. Põhimõte on sama mobiiliaku laadimisele. Sa ei saa süsivesikuid üle laadida, kuid saad täis laadida.

Üle pole mõtet laadida, sest huvitaval kombel suudab keha süsivesikud konverteerida rasvadeks. Küll aga on raske öelda, millal on aku täis.

Kuidas muundatakse süsivesik rasvaks? Protsess toimib järgmiselt. Veres muutub süsivesik (v.a. seedimatud vormid – nt. kiudained) lõpuks lihtsuhkruks ehk glükoosiks. Veresuhkrut hoitakse suhteliselt ühtlases glükeemilises vahemikus. Kui tasakaal on paigast ära, reguleeritakse glükoositaset kõhunäärmest vabanevate hormoonidega (insuliin, glükagoon). Kui veresuhkur on kõrge, tuuakse vereringesse insuliin.

Juhul kui glükogeeni varud on täidetud (s.t glükoosi varundamine maksas ja lihastes | „aku on täis“), muudetakse glükoos atsetüülkoensüüm A-ks (atsetüül-CoA), misjärel ehitatakse see omakorda triatsüülglütserooliks ja salvestatakse rasvkoesse. Vaata ka allolevat skeemi.

Sellele vastandub madal veresuhkru (glükoosi) tase, mistõttu kõhunäärmes mobiliseeritakse glükagoon – glükogeenist glükoosi vabastaja. Samal ajal võivad epinefriin, norepinefriin, kortisool, testosteroon, kasvuhormoon (jne) rasvaühendid ringlema panna, et tagada kehale tööks vajalik energiaressurss. Kuivõrd glükoosist rasvasid saab toota, siis vastupidiselt rasvhapetest glükoosi ei sünteesita. Põhjuseks on pöördumatud reaktsioonid (täpsemalt püruvaad dehüdrogenaasi, püruvaad kinaasi ei saa teistpidi sünteesida). Sellest jõuame ka rasvade põletamise kontseptsioonini. 

Teades, et süsivesikuid võib muuta rasvadeks – kuid vastupidine ei toimi –, muutub selgemaks süsivesikute roll sportliku saavutusvõime seisukohalt. Lisaks toome veel ühe biokeemilise konstrukti arutellu. Nimelt piltlikult öeldes «rasvad põlevad süsivesikute leegis». Jutt on küllaltki spetsiifiline, aga seletus on ometi argumentatsiooni aluseks. Niisiis, kuidas see keemiline protsess toimib?

Metaboolselt aktiivsetes kudedes sõltub rasvhapete lagunemine mõnevõrra süsivesikute katabolismi pidevast toimimisest. Tuletades meelde, et tsitraaditsüklisse sisenedes ühendub atsetüül-CoA oksaloatsetaadiga, moodustades nii tsitraadi. Oksaloatsetaat eraldub püruvaadist süsivesikute lagundamisel. See muundumine toimub püruvaat karboksülaasi ensümaatilise kontrolli all, mis lisab püruvaadi molekulile karboksüülrühma. Rasvhapete lagunemine tsitraaditsüklis jätkub ainult siis, kui piisav kogus oksaloatsetaati ja muid süsivesikute lagundamise vahesaadusi ühendatakse oksüdatsiooni käigus tekkinud atsetüül-CoA-ga. Need vaheained kaovad ja eemalduvad pidevalt tsüklist, mistõttu tuleb neid tuleb täiendada. Glükoosi metabolismi ajal moodustunud püruvaadil on seega oluline roll oksaloatsetaadi taseme säilitamisel. Madal püruvaadi tase (loe: ebapiisav süsivesikute lagundamine) vähendab tsitraaditsükli vaheühendite (oksaloatsetaat ja malaat) taset, mis aeglustab tsitraaditsükli aktiivsust ja takistab rasvade lagunemist. Selles mõttes „põlevadki rasvad süsivesikute leegis“. (Antud kirjeldus pärineb McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Exercise physiology: nutrition, energy, and human performance. Lippincott Williams & Wilkins; 2010.)

Kogu selle pika jutu kokkuvõtteks võib öelda, et kalorite kontekstis saame arvutada enda päevase energiavajaduse ja toidu energiasisalduse, kuid veelgi olulisem on mõista millises tasakaalus toitaineid vajame (süsivesikud, rasvad, valgud + vitamiinid, mineraalid, vedelikud). Seeläbi on võimalik hoida enda bioloogilist akut laetuna!