Grundumsatz und Kalorienverbrauch berechnen: Ohne Kraftstoff läuft kein Motor. Der Kraftstoff des menschlichen „Motors“ ist die Energie, die er aus den Nährstoffen der Lebensmittel gewinnt. Berechnen Sie jetzt den täglichen Kalorienbedarf und Grundumsatz beim Sport.
Ermitteln Sie Ihren täglichen Energiebedarf
Zum einen benötigen wir Energie für Prozesse wie die Atmung, die Aufrechterhaltung der Organfunktionen, körperliche und geistige Arbeit im Alltag. Dazu kommt der Mehrbedarf an Kalorien, den wir durch Sport erzielen. Doch dieser sogenannte Arbeits- bzw. Leistungsumsatz durch wird häufig überschätzt! Wir zeigen Ihnen, wie Sie Ihren täglichen Energiebedarf errechnen können.
Die Einheit für den Energiegehalt der Nahrung wird in Kilojoule (kJ) oder Kilokalorien (kcal) angegeben. Im alltäglichen Gebrauch wird jedoch überwiegend die Einheit Kilokalorien (kcal) verwendet. 1 Kilokalorie entspricht 4,184 Kilojoule, bzw. 1 Kilojoule 0,239 Kilokalorien. Die Umrechnung ist denkbar einfach: Von Kilokalorien in Kilojoule wird der Wert mit 4,184 multipliziert, im umgekehrten Fall durch diesen dividiert.
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Grundumsatz, Energie, Kalorienverbrauch
Die aus dem Abbau der Nährstoffe gewonnene Energie wird zu einem Teil auf andere energiehaltige Verbindungen wie ATP übertragen und kann somit in Ihrem Organismus für verschiedene Formen von Arbeit (z. B. Muskelaktivität) genutzt werden. Der Wirkungsgrad der biologischen Energiekonservierung liegt bei 40 %. Der restliche Anteil von 60 % der Bindungsenergie wird als Wärme freigesetzt. Somit muss mehr Energie für die ATP-Bildung eingesetzt werden als im ATP konserviert wird.
Tabelle 1 zeigt Ihnen, wie hoch der Beitrag der einzelnen Hauptnährstoffe an der ATP-Bildung ist. In Abhängigkeit von der Art der Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße können die Werte um ± 10 % variieren.(1)
| Nährstoff | Bildung von ATP pro 100g Nährstoff | Erforderliche Nährstoffenergie pro Mol ATP |
|---|---|---|
| Kohlenhydrat (Stärke) | 23,5 Mol | 17,4 kcal (73,2 J) |
| Fett (Tristeain) | 51,4 Mol | 18,1 kcal (75,7 J) |
| Eiweiß (Casein) | 20,4 Mol | 20,8 kcal (87,3 J) |
Tab.1: Verwertung der Nährstoffe zur Bildung von ATP(1)
Physiologischer und physikalischer Brennwert – der Unterschied
Unter dem physiologischen Brennwert versteht man die Energie, die bei der Verstoffwechselung („Verbrennung“) eines bestimmten Nährstoffs freigesetzt wird. Man spricht hier auch vom „Kalorien verbrennen„. Für Kohlenhydrate und Fette ist der physiologische Brennwert gleich dem physikalischen. Sie werden im Organismus vollständig zu den energielosen Endprodukten Kohlendioxid und Wasser abgebaut.
Bei Eiweiß verhält es sich anders. Ihr Organismus kann Eiweiß nur unvollständig abbauen. Der in den Eiweißmolekülen enthaltene Stickstoff wird als energiehaltige Harnstoffverbindung mit dem Urin ausgeschieden. Daher liegt der physiologische Brennwert von Eiweiß um etwa 25 % unter dem physikalischen im Labor gemessenen Brennwert. Tabelle 2 liefert Ihnen eine Übersicht.(2)
| Nährstoff | Physikalischer Brennwert (Bruttoenergie) | Physiologischer Brennwert (verdauliche Energie) |
|---|---|---|
| Kohlenhydrat | 4,1 kcal/g (17 kJ/g) | 4,1 kcal/g (17 kJ/g) |
| Fett | 9,3 kcal/g (38,9 kJ/g) | 9,3 kcal/g (38,9 kJ/g) |
| Eiweiß | 5,7 kcal/g (23,9 kJ/g) | 4,1 kcal/g (17 kJ/g) |
Tab. 2: Physikalischer und Physiologischer Brennwert der Hauptnährstoffe(2)
Erfassen des Energieumsatzes
Der tägliche Energieumsatz eines Menschen kann mittels verschiedener Methoden gemessen werden. Dies ist allerdings im Alltag oder in Beratungssituationen nur bedingt praxistauglich. Daher wird der mittlere tägliche Energiebedarf einer Person in der Regel abgeschätzt bzw. errechnet ohne ihn speziell gemessen zu haben.
Direkte und indirekte Kalorimetrie
Bei der direkten Kalorimetrie befindet sich der Proband über einen längeren Zeitraum (mind. 24 Std.) in einer Messkammer. Die bei der Verbrennung der Nährstoffe entstehende Wärme wird gemessen und somit der Umsatz errechnet. Da ein Teil der Wärme zunächst im Körper gespeichert wird, sind kurzfristige Energieumsatzmessungen mittels direkter Kalorimetrie nicht sinnvoll. Zu berücksichtigen ist auch, dass ein weiterer Teil der Wärme in Form von Wasserdampf in die Atemluft abgegeben wird. Bei dieser Methode sind nur Aussagen über den Energieumsatz, jedoch nicht über den Anteil der verschiedenen Nährstoffe am Energieumsatz möglich.
Dies ist bei der Methode der indirekten Kalorimetrie möglich. Denn deren Prinzip beruht darauf, dass die Nährstoffe oxidativ zu Wasser, Kohlendioxid und stickstoffhaltigen Produkten abgebaut werden. Hier lässt sich der Nährstoffumsatz über die Atemgasanalyse (O2-Aufnahme und CO2-Abgabe) sowie die Stickstoffausscheidung im Urin erfassen, und der Energieumsatz unter Verwendung der bekannten physiologischen Brennwerte berechnen. Die Atemluft wird hierbei mittels einem Mundstück oder einer Gesichtsmaske erfasst.(1)
Der Kalorienrechner für Ihren Grundumsatz
Ihr täglicher Energiebedarf setzt sich aus dem Grundumsatz (GU), der nahrungsbedingten Thermogenese, dem Arbeits- bzw. Leistungsumsatz (Muskelarbeit) sowie dem Bedarf für Wachstum, Stress, Krankheit, Schwangerschaft und Stillzeit zusammen.(3) Unter dem GU versteht man den Energieverbrauch unter strikten Ruhebedingungen und im postabsorptiven Zustand.
Er ist vor allem abhängig vom Muskelanteil, dem Alter, dem Geschlecht sowie genetischen und hormonellen Einflüssen. Er wird 12–14 Std. nach der letzten Mahlzeit, direkt nach dem Erwachen sowie unter vollständiger körperlicher Ruhe gemessen. Überdies sollten in unmittelbarer Körperumgebung thermoneutrale Bedingungen zwischen 27–31° C herrschen.
Grundumsatz-Rechner: So lautet die Formel
Natürlich kann nicht jeder Zuhause eine professionelle Messung durchführen. Um Ihren GU trotzdem bestimmen zu können, gibt es eine Formel für die Sie als Faktoren nur Geschlecht, Gewicht, Größe und Alter benötigen:
Der Grundumsatz bei Männern:
GU = 66 + (13.7 * Gewicht in kg) + (5 * Größe in cm) – (6.8 * Alter in Jahren)
Der Grundumsatz bei Frauen:
GU = 655 + (9.6 * Gewicht in kg) + (1.8 * Größe in cm) – (4.7 * Alter in Jahren)
Was ist der Grundumsatz?
Der GU bezeichnet die Energiemenge zur Aufrechterhaltung aller lebensnotwenigen Organleistungen und Stoffwechselfunktionen im absoluten Ruhe- und Wachzustand. Folglich gibt er also die Kalorienmenge an, die Ihr Körper verbraucht, auch wenn Sie nichts tun.
Außerdem gibt es noch den Ruhe-Nüchtern-Umsatz (RNU). Dieser lässt sich im Gegensatz zum GU mittels indirekter Kalorimetrie auch in der Beratung bestimmen. Der RNU liegt etwa 5 % über dem GU und seine Messbedingungen sind etwas praxistauglicher. Hier wird ebenfalls morgens 12–14 Std. nach der letzten Mahlzeit gemessen. Allerdings darf der Proband bekleidet, bei 24–26° C Raumtemperatur im bequemen, entspannten Sitzen gemessen werden.(1)
Die Steigerung des Energieumsatzes
Als postprandiale Thermogenese wird die Steigerung des Energieumsatzes nach Nahrungsaufnahme bezeichnet. Ihr Organismus benötigt zum Transport und zur Verstoffwechselung der energieliefernden Hauptnährstoffe Energie. Dies macht sich in einer gesteigerten Wärmebildung bemerkbar und wird als Thermogenese bezeichnet. Je nach Kostzusammensetzung macht die Thermogenese ca. 10 % vom gesamten Energiebedarf aus.
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Berechnen Sie Ihren täglichen Kalorienbedarf! Wichtig zum Abnehmen
Um den tatsächlichen täglichen Bedarf abzuschätzen, addieren Sie zum GU den Energiebedarf während des Alltags, während der Arbeit, während des Trainings und anderer Freizeitbeschäftigungen. So erhalten Sie den Gesamtenergiebedarf pro Tag. Eine gängige Methode ist, den täglichen Energiebedarf von unterschiedlichen Berufs- und Freizeitaktivitäten in Form von PAL-Werten (physical activity level) als Mehrfaches des GU anzugeben.
PAL-Wert 1,2 (x GU) vorwiegend sitzende/liegende Lebensweise ohne sonstige Aktivitäten, z.B. bettlägerige Menschen oder Rollstuhlfahrer
PAL-Wert 1,3 bis 1,5 vorwiegend sitzende Tätigkeit mit wenig bis keinen Freizeitaktivitäten, z.B. Büroangestellte, Feinmechaniker, Lehrer, etc.
PAL-Wert 1,6 bis 1,7 sitzende Haupttätigkeitätigkeit mit einigen stehenden und gehenden Tätigkeiten, z.B. Studenten, Fließbandarbeiter, Kraftfahrer, etc.
PAL-Wert 1,8 bis 1,9 vorwiegend stehende und gehende Tätigkeiten, z.B. Einzelhandel, Verkäufer, Handwerker, Kellner, Hausarbeit
PAL-Wert 2,0 bis 2,4 anstrengende körperliche Tätigkeit, z.B. Leistungssportler, Bauarbeiter, Waldarbeiter, Landwirte, Bergarbeiter, etc.
Ihr Kalorienverbrauch im Sport
Um den Energieumsatz durch sportliche Betätigung genauer festzustellen, existieren unterschiedliche Formeln bzw. Möglichkeiten. So setzt zum Beispiel Radfahren im Windschatten den Energieverbrauch herab. In der Praxis lässt sich über die indirekte Kaloriemetrie Ihr Ruhenüchternumsatz bestimmen. Über das Bestimmen Ihres Kalorienverbrauchs unter Belastung sind Sie in der Lage, Ihren Gesamternerieverbrauch zu bestimmen und können dann Ihre Ernährung darauf abstimmen!
Hanna Sandig
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Quellenangaben
- Biesalski (Hrsg.) (2004): Ernährungsmedizin. Stuttgart: Georg Thieme Verlag
- Grosshauser (2010): Ernährung im Triathlon. Hamburg: spomedis GmbH
- DGE (2000): Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Frankfurt am Main: Umschau Braus GmbH
Fachsprache
- ATP – Adenosintriphosphat ist eine energiereiche Verbindung (Nukleotid), die im menschlichen Organismus biologische Energie erzeugt (Muskelarbeit)
- Postabsorptiv – Zeitrahmen, in dem der Absorptionsvorgang der Nährstoffe und der Verdauung abgeschlossen ist (zeitlich „nach“ der Absorption)
- Megajoule (MJ) – die Einheit für Energie, Arbeit und Wärme (1 MJ = 1.000 kJ = 239 kcal)
- Mol – Mengenangabe bei chemischen Reaktionen
