O calorie alimentară este definită ca fiind cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura unui litru de apă distilată cu 1°C la nivelul mării. Aceasta este de 1.000 de ori mai mare decât o calorie termică, deci, pentru a se face distincția, o calorie alimentară se scrie cu „c” mare. Cu alte cuvinte, o Calorie este o kilocalorie, sau, pe scurt, kcal.
O mare parte dintre informațiile cu privire la caloriile alimentare provin din lucrările efectuate la sfârșitul anilor 1880 de către Wilbur Atwater din cadrul Universității Wesleyan din Connecticut, care și-a dedicat întreaga carieră încercând să afle ce proporție de alimente diferite ar putea digera oamenii. Pentru a măsura caloriile din alimente, Atwater a organizat un experiment folosind un „calorimetru bombă”, mai exact un recipient foarte presurizat sigilat, care era umplut cu oxigen pur și utilizat pentru prăjirea alimentelor până la carbonizare. Căldura degajată în acest timp era utilizată pentru a calcula conținutul de calorii al alimentelor, cunoscut și sub denumirea de căldură de ardere.
Cu toate acestea, organismul uman nu funcționează în acest fel. Digestia presupune o serie de reacții chimice care durează mult timp. Totuși, corpul uman poate extrage doar o parte din caloriile dintr-un anumit aliment.
În cadrul experimentului desfășurat de Atwater, acesta a oferit diverse alimente voluntarilor umani și a măsurat căldura de ardere a fecalelor. Calculând diferența de căldură de ardere dintre alimente și fecale, el a aproximat caloriile care au fost absorbite de organism.
În anul 1900, Atwater a prezentat calculele sale: corpul uman absoarbe 9 kcal pe gram de grăsimi, 4 kcal pe gram de carbohidrați și 4 kcal pe gram de proteine. După mai bine de 120 de ani, acești „factori Atwater” încă stau la baza modului în care se calculează caloriile notate pe toate ambalajele alimentare.
Cu toate acestea, până în anii 1970, informațiile nutriționale de pe pachete erau aproximate greșit. În timp ce Atwater a luat în considerare fibrele din alimente, pe care nu le putem digera, precum și azotul extras din proteine și excretat sub formă de uree în urina noastră, el nu a ținut cont de căldura degajată în timpul metabolizării acestora. Fenomenul este cunoscut sub numele de termogeneză indusă de dietă și reprezintă energia utilizată pentru transformarea proteinelor, grăsimilor și carbohidraților în aminoacizii, acizii grași și glucoza de care are nevoie corpul.
Proteinele au o disponibilitate calorică de 70%, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 100 kcal de proteine care intră în fluxul sanguin, suntem capabili să folosim doar 70 kcal, celelalte 30 kcal fiind degajate sub formă de căldură în urma termogenezei induse de dietă.
Prin comparație, grăsimea are o disponibilitate calorică de 98%, de aceea aceasta este un depozit de combustibil atât de eficient pe termen lung. În ceea ce privește carbohidrații, cei complecși au o disponibilitate de 90% și cei simplii de 95%. Acesta este, în parte, motivul pentru care caloriile obținute din proteine oferă o stare de sațietate mai mare decât cele obținute din grăsimi sau carbohidrați.
În anul 2001, consultantul Geoffrey Livesey a inventat termenul de „energie netă metabolizabilă” pentru a descrie conceptul de disponibilitate calorică și a propus înlocuirea factorilor Atwater de pe etichetele alimentelor. Totuși, aceste modificări au fost ignorate de industria alimentară.