Der Energiebedarf des Körpers

Wenn wir über Themen wie Energiebilanz, Glykämische Last oder Energiedichte der Nahrung sprechen ist natürlich eine Frage interessant: Wieviel Energie verbraucht der Körper eigentlich?

Wie man den eigenen Energiebedarf ermitteln kann und was Grundumsatz, Ruheumsatz, Leistungsumsatz und Gesamtumsatz bedeuten, möchten wir Euch in diesem Artikel erklären.

Übersicht

Der Grundumsatz

Der Grund- oder Ruheumsatz gibt die Menge an Energie an, die unser Körper in Ruhe, ohne körperliche Aktivität verbrennt. Der Ruheumsatz wird morgens, nüchtern und in Ruhe bei Indifferenztemperatur (Behaglichkeitstemperatur, ca. 20-22°C) gemessen. Der Grundumsatz spiegelt damit den Energiebedarf für die Aufrechterhaltung der Grundfunktionen, der Körperstruktur und der Körpertemperatur dar.

Der Grundumsatz varriiert je nach Alter, Geschlecht, Körpergröße und -Gewicht, Arbeitsintensität, Nahrungsaufnahme und Umgebungstemperatur. Dabei gilt, dass Frauen in der Regel einen etwas geringeren Grundumsatz als Männer haben. Zudem nimmt der Grundumsatz mit zunehmendem Alter u.a. wegen der schwindenden Muskelmasse langsam ab.

Betratete man den Anteil der einzelnen Organe beim Grundumsatz so sieht dies etwa wie folgt aus:

grundumsatz-diagramm
Der Grundumsatz nach Organen. Man beachte, dass die Muskulatur einen wesentlichen Anteil am Grundumsatz ausmacht.

Berechnung des Grundumsatzes

Zur Berechnung des Grundumsatzes (BMR, Basal Metabolic Rate) gibt es in der Wissenschaft verschiedene Formeln. Die aktuellste und wohl genauste Formel ist dabei die Formel nach Mifflin und St. Jeor, die jedoch nur bis zu einem BMI von 30kg/m² gilt.

Für Männer gilt dabei:

BMR  [kcal/Tag] = 10 x Körpergewicht[kg] +6,25 x Körperlänge[cm] – 5 x Alter +5

Für Frauen gilt:

BMR  [kcal/Tag] = 10 x Körpergewicht[kg] +6,25 x Körperlänge[cm] – 5 x Alter -161

Bei einem BMI >30kg/m² (Adipositas I°) muss das korrigierte Körpergewicht in die Formel eingesetzt werden. Dieses berechnet sich wie folgt:

Korrigiertes Körpergewicht[kg] = Normalgewicht + 1/4 x (Körpergewicht – Normalgewicht)

Normalgwicht [kg] = Körperlänge[cm] – 100

Als stark vereinfachte Faustformel kann man auch von einem täglichen Bedarf von 25-35 kcal pro Kilogramm Körpergewicht ausgehen. Für Frauen muss man dabei noch 10% abziehen.

Faustformel: BMR = 25 x Körpergewicht[kg] x 0,9 (für Frauen)

Leistungs- und Gesamtumsatz

Da die meisten Menschen natürlich deutlich mehr als nur den Grundumsatz verbrauchen kommt zu diesem noch der sog. Leistungsumsatz hinzu. Der Leistungsumsatz ist die Energiemenge, die man zusätzlich zum Grundumsatz verbraucht. Die Summe aus Grund- und Leistungsumsatz ergibt den Gesamtumsatz – Die Größe, die für die meisten wohl am interessantesten ist.

Je nach körperlicher Aktivität lässt sich der Gesamtumsatz aus dem Leistungsumsatz berechnen. Dafür wird er Grundumsatz mit dem sog. Aktivitätsfaktor (PAL, Persönliches Aktivitäts Level) multipliziert.

Gesamtumsatz[kcal/d] = BMR x PAL

Die verschiednenen PAL-Werte lauten zur Orientierung wie folgt:

PAL-Wert Aktivitätsgrad
0,95 Nachtruhe
1,2 überwiegend sitzende oder liegende Lebensweise
z.B. alte, gebrechliche oder bettlägerige Menschen, Rollstuhlfahrer
1,3-1,5 überwiegend sitzende Tätigkeit mit wenig oder keinen Freizeitaktivitäten
z.B. Büroangestellte, Bildschirmarbeit, Feinmechaniker, Lehrer
1,6-1,7 sitzende berufliche Tätigkeit mit einigen stehenden und gehenden Tätigkeiten
z.B. Studenten, Laboranten, Fließbandarbeiter, Kraftfahrer
1,8-1,9 hauptsächlich stehende und gehende Tätigkeiten
z.B. Einzelhandel, Verkäufer, Handwerker, Mechaniker, Kellner, Hausfrauen, Pflegepersonal
2,0-2,4 harte und anstrengende, körperliche Berufstätigkeit
z.B. Leistungssportler, Bauarbeiter, Waldarbeiter, Landwirte, Bergarbeiter

Will man seinen Gesamtumsatz etwas genauer Berechnen so kann man auch einen mittleren PAL-Wert über den Tagesverlauf ermitteln. Dies kann z.B. wie folgt aussehen:

PAL (Gesamt) = (8h x PAL (Schlaf) x 8h PAL (Arbeit) x 8h PAL (Freizeit)) / 24

Man kann hier die PAL-Werte für die einzelnen Tagesabschnitte gewichtet nach der Dauer.

Berücksichtigung von Training und Sport

Für normalen Breitensport kann man bei 4-5 Trainingseinheiten in der Woche von 30-60 Minuten Dauer pauschal 0,3 zum PAL-Wert addieren. Alternativ kann man auch für jede Stunde Sport 0,1 PAL-Einheiten zum Freizeitwert hinzufügen.

Bei sehr intensiven, eher wettkampforientierten Trainngseinheiten bietet es sich jedoch eher an den sportspezifischen Energiebedarf zu ermitteln. Dafür gibt es im Internet verschiedene Rechner, die den Kalorienverbrauch bei bestimmten Tätigkeiten Schätzen lassen.

Auf www.fitrechner.de habe ich spaßenshalber mal ein paar Aktivitäten ausrechenen lassen:

Tätigkeit Energieverbrauch in kcal pro Stunde
Mann 30 Jahre/80kg/180cm
Energieverbrauch in kcal pro Stunde
Frau 30 Jahre 70kg/170cm
Treppe Steigen 311 261
Spazierengehen 272 228
Walking 467 391
Joggen (Durchschnitt) 545 456
Fahraddfahren (Durchschnitt) 623 522
Brustschwimmen 779 652
Bodybuilding schwere Gewichte 467 391
Bodybuilding leichte Gewichte 233 195
Rudern (Freizeit) 272 228
Tanzen (Durchschnittswert) 350 293

Wichtig ist bei solchen Rechenspielchen, dass man die Trainingsintensität und den Kalorienverbrauch häufig überschätzt, während man die gegessenen Kalorien häufig massiv unterschätz. Generell sind solche „Brennwertangaben“ für körperliche Tätigkeiten also immer mit Vorsicht zu genießen und können allenfals als grobe Orientierung dienen.

Nach intensivem Krafttraining und hochintensivem Intervalltraining ist auf der anderen Seite der sog. Nachbrenneffekt zu beachten. Hier ist der Grundumsatz für bis zu 22 Stunden nach dem Training deutlich erhöht.

Generell sind 500kcal jedoch wesentlich schneller verputzt, als man sie wieder abtrainiert hat. Aus diesem Grund gilt nach wie vor:

Ein flacher Bauch wird in der Küche gemacht!

BMR, TEF, NEAT, TEA, EPOC – Der Verbrauch im Detail

Möchte man seinen Gesamtumsatz ganz genau betrachten, ist eine weitere Aufschlüsselung möglich, für die sich bestimmte Abkürzungen durchgesetzt haben:

RMR – Resting Metabolic Rate, Grundumsatz:
Die Resting Metabolic Rate (RMR) oder Basal Metabolic Rate (BMR) entspricht dem Grundumsatz und kann wie oben angegeben einfach berechnet werden. Je nach Aktivität macht die RMR 60-80% des Gesamtumsatzes aus. Der Grundumsatz ist eine relativ stabile Größe, die selbst beim Verhungern vom Körper nur um maximal 10-15% verringert werden kann.

TEF – Thermic Effect of Food:
Der Thermic Effect of Food entspricht dem Energieverbrauch zur Verstoffwechselung der aufgenommenen Nahrung. Der TEF entspricht bei einer normalen Mischkost im Mittel 10% des Brennwertes der aufgenommenen Nahrung. Er unterscheidet sich jedoch für die einzelnen Makronährstoffe und beträgt für Fett 0-3% für Kohlenhydrate 5-10% sowie für Eiweiß 20-30%. Alkohol hat einen TEF von 10-30%. Unverarbeitete Lebensmittel haben zudem einen höheren TEF als stark verarbeitete Lebensmittel.

NEAT – Non Exercise Activity Thermogenesis:
Die Non Exercise Activity Thermogenesis entspricht allen (unbewussten) Alltagsaktivitäten und spontane Bewegungen, die nicht der TEA zuzurechnen sind. Die NEAT ist ein extrem variabel und kann je nach körperlicher Aktivität 15-50% (oder mehr!) des Gesamtverbrauchs ausmachen. Je nach Nahrungsaufnahme bzw. Energiebilanz kann sich die NEAT unbewusst erheblich verändern. So nimmt der spontane Bewegungsdrang bei einem Defizit ab und kann bei einem Energieüberschuss stark ansteigen.

TEA – Thermic Effect of Activity:
Der Thermic Effect of Activity entspricht der bewussten Bewegung im Rahmen von körperlichem Training. Er kann je nach Art und Intensität des Trainings ca. 200-500kcal pro Stunde betragen.

EPOC – Excess Post-Excercise Oxygen Consumption, Nachbrenneffekt:
Der EPOC oder Nachbrenneffekt entspricht einem höheren Sauerstoffbedarf und damit einem erhöhtem Energieverbrauch nach körperlichem  Trianing. Diese Energie wird vom Körper zum Beispiel benötigt um die Energiespeicher der Zellen wieder aufzufüllen, angestaute Milchsäure (Lactat) abzubauen und die Zellschäden durch das Training wieder zu regenerieren. Der EPOC steigt dabei vor allem mit der Intensität sowie mit der Dauer des Trainings an und ist darüberhinaus stark von der Art des Trainings abhängig.
Bei Ausdauertraining („Cardio“) beträgt der EPOC ca. 16-34 kcal über 30-60 Minuten. Beim HIIT-Training kann er bereits 73kcal über 8 Stunden betragen. Am ausgeprägtesten ist er jedoch bei Krafttraining. Je nach Intensität sind hier 51 kcal über 14h (leichtes Training), >100kcal über >24 Stunden (mittelschweres Training), bishin zu >700kcal über >36 h bei sehr intensivem  Training möglich.

Beispielrechnung für die Zusammensetzung des Energieverbrauchs für einen Mann
30 Jahre, 180cm groß, 80kg schwer, PAL ca. 1,5; Isokalorische Ernährung
1 Stunde mittelschweres Krafttraining am Tag
Komponente Berechnung kcal absolut Anteil
BMR/RMR Abhängig von Körpergewicht, Größe, Alter
Formel nach Mifflin und St. Jeor (s.o.)
1780 53%
TEF ca. 10% des Gesamtbrennwertes

  • Fett 0-3%
  • Kohlenhydrate 5-10%
  • Eiweiß 20-30%
338 9%
NEAT Variabel je nach Alltagsaktivität 0 – 1,5 x BMR 890 26%
TEA Je nach Art und Intesität des Trainings ca. 200-500 kcal/h 300 9%
EPOC Variabel je nach Art, Dauer und Intensität des Trainings. Richtwerte:

  • Cardio 16-34 kcal über 30-30 Minuten
  • HIIT 73 kcal über 8 Stunden
  • Krafttraining 51 bis >700 über 14 bis >36 Stunden
100 3%
Gesamtumsatz 3408 100%
Verteilung Energiebedarf
Beispielhafte Zusammensetzung des Energieverbrauchs für einen Mann
30 Jahre, 180cm groß, 80kg schwer, PAL ca. 1,5; Isokalorische Ernährung
1 Stunde mittelschweres Krafttraining am Tag

Tracking: bequem und einigermaßen (un)genau

Möchte man den Kalorienbedarf nicht selbst schätzen, gibt es mittlerweile eine riesige Auswahl an verschiedensten Aktivitätstrackern. Anhand von Größe, Körpergewicht, gemessener Aktivität und Puls (bei einigen Modellen) übernehmen sie die Berechnung unseres Gesamtumsatzes.

Laut eines Artikels auf Aesir Sports haben diese Tracker je nach Modell eine Fehlerrate von etwa 10-30%. Dabei wurden jedoch nur ältere Tracker ohne Pulsmessung berückstichtigt.

Auch hier gilt also: Auch die Kalorienangabe eines Fitness-Trackes ist nur eine grobe Orientierung.

Zusammenfassung

Möchte man auf die Ernährung achten und sein Gewicht gezielt beeinflussen ist es sicher sinnvoll den eigenen Energiebedarf zu kennen. Der Gesamtumsatz setzt sich dabei aus dem Grundumsatz (BMR) sowie dem Leitungsumsatz zusammen und kann nach verschiedenen Formeln berechnet werden. Zur genaueren Betrachtung kann der Energieverbrauch noch in die einzelnen Komponenten (BMR/RMR, TEF, NEAT, TEF, EPOC) aufteteilt werden. Eine bequeme Alternative ist das Tragen eines Fitnesstrackers.

Generell gilt, dass wir unseren Kalorienverbrauch in der Regel überschätzen, während wir die aufgenommenen Kalorien eher unterschätzen. Die ermittelten Werte stellen also immer nur eine Orientierung dar.

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