Pokarm to tkanka roślinna i zwierzęca oraz komórki drobnoustrojów spożywane przez organizmy. Te struktury organiczne są rozkładane na strawne cząsteczki, które przechowują energię chemiczną w swoich wiązaniach. Energia żywności odnosi się do potencjalnego źródła energii komórkowej dostępnej w wiązaniach chemicznych żywności.
Wszystkie żywe istoty zużywają energię w procesie wzrostu i reprodukcji. Źródłem wszelkiej energii dostępnej dla życia na Ziemi jest Słońce — reaktor termojądrowy wirujący bezpiecznie w kosmosie. W procesie fotosyntezy rośliny przekształcają energię świetlną w energię chemiczną, wykorzystując część tej energii na własne potrzeby komórkowe. Inne formy życia, w tym ludzie, konsumują rośliny, aby wytworzyć złożone systemy biologiczne, które z kolei zapewniają dodatkowe źródła energii chemicznej w swoich tkankach ciała innym organizmom. Hierarchia pomiędzy tymi różnymi organizmami nazywana jest łańcuchem pokarmowym lub siecią pokarmową.
Zawartość energetyczną żywności można obliczyć spalając materiał, aż zostanie całkowicie skonsumowany. Produktami reakcji spalania będą dwutlenek węgla, popiół, woda i ciepło. Oddawane ciepło jest wychwytywane i mierzone przez przeprowadzenie reakcji w radiatorze, takim jak naczynie do spalania z płaszczem wodnym, zwane kalorymetrem. Ciepło to jest całkowitą energią dostępną w pożywieniu i jest podstawą powszechnie stosowanej kalorii. Zwróć uwagę, że kaloria używana do etykietowania żywności odpowiada 1,000 kaloriom (1 kcal lub 4.182 kilodżuli) energii, jak zmierzono.
W układzie pokarmowym organizmu żywność jest przekształcana w substancje chemiczne, które mogą być wchłaniane do komórek bezpośrednio lub pośrednio z krążącego układu dostarczającego, takiego jak krew. Ludzie są w stanie pozyskiwać węglowodany, krótkie lipidy i białka jako źródła pożywienia. Inne czynniki, które pomagają w budowaniu tkanek, są wchłaniane nie ze względu na zawartość energii, ale jako katalizatory reakcji, kofaktory lub związki, których organizm nie może wytworzyć, takie jak niezbędne aminokwasy.
Wewnątrz komórki zawartość węgla w cząsteczkach pokarmu jest utleniana do dwutlenku węgla lub innych cząsteczek zawierających tlen. Uwolnienie energii z konwersji jest wychwytywane przez łańcuch cząsteczek przenoszących elektrony, w tym trifosforan adenozyny (ATP). Cząsteczki umożliwiają reakcje budujące struktury możliwe termodynamicznie przez obniżenie energii aktywacji.
Energia żywności jest źródłem energii do bieżącego wykorzystania i podstawą budowy tkanek. Część energii pokarmowej przekracza potrzeby organizmu i jest magazynowana w różnych cząsteczkach do późniejszego wykorzystania. Proces przekształcania energii pokarmowej w bieżącą aktywność komórek lub wzrost komórek nazywa się metabolizmem. Różne organizmy, nawet tego samego gatunku, wykonują to zadanie na poziomie makro, z różną wydajnością. Kiedy osoby na diecie mówią, że obserwują swoje kalorie, mają na myśli, że próbują kontrolować spożycie energii z żywności, aby uniknąć zwiększania dodatkowej pojemności magazynowej dla nadmiaru cząsteczek magazynujących energię.