Der Mensch hat einen gewissen Energiebedarf, welcher über die Nahrungsaufnahme gedeckt werden muss. Anders als zum Beispiel Pflanzen, die durch den Effekt der Fotosynthese eigenständig Energie erzeugen können, ist der Mensch auf die Zuführung von außen angewiesen, um seinen täglichen Energiebedarf zu decken.
Egal über welche Makronährstoffe wir im weiteren Verlauf reden, auf Zellebene zählt einzig und allein das Adenosintriphosphat (ATP) als Energielieferant. ATP ist der Grundbaustein, sämtlicher im Körper ablaufender Prozesse. Das ATP wiederum kann aus allen zugeführten Lebensmitteln gewonnen werden.
Unsere Nahrung besteht aus den Makronährstoffen, das sind Kohlenhydrate, Proteine und Fette. Des Weiteren aus Vitaminen und Mineralstoffen und auch aus einem Großteil Wasser. Die einzelnen Komponenten unserer Ernährung werden in den einzelnen Bereichen jeweils näher erläutert.
Der Grundumsatz
Unter Grundumsatz ist der Teil des menschlichen Energiebedarfs zu verstehen, der mindestens benötigt wird, damit alle Prozesse, welche Lebensnotwendig sind, im Körper ablaufen können. Nur so können wir zum Beispiel weiter atmen und Nahrung verdauen. Des Weiteren wird diese Energie benötigt, um das Herz-Kreislauf-System am Laufen zu halten, durch z.B. ständigem Tonus der Muskulatur. Denn nur so funktionieren zum Beispiel unsere Venenklappen. Auch wichtige Prozesse in unserem Gehirn und auch die Hormonbildung setzt einen Grundumsatz voraus.
Wovon hängt der Grundumsatz ab?
- Alter
Während des Wachstums und dem Übergang zum Jugendlichen nimmt der Grundumsatz zu, Grund sind Anpassungen auf Zellebene und höhere Stoffwechselaktivität. Im fortschreitenden Alter nimmt dieser wieder ab, dies liegt daran, dass die Muskelmasse im hohen Alter schwindet und diese ca. 5-mal mehr Energie verbraucht als Fettgewebe.
- Größe und Gewicht
Hier handelt es sich um einen ausschlaggebenden Faktor, denn größer ist und mehr wiegt hat gleichzeitig eine größere Oberfläche des Körpers. Die Masse an Gewebe (Fett und Muskulatur) ist höher und auch die Aufrechterhaltung von Herz-Kreislauf-System und Körpertemperatur erfordert somit einen höheren Energiebedarf.
- Verhältnis zwischen Körperfett und Muskelmasse
Wie oben erwähnt benötigt die Muskulatur 5-mal soviel Energie wie das Fettgewebe, d.h. wir sprechen hier über ein Verhältnis von 15 kcal zu 3 kcal pro Kg Gewebeart pro Tag. Logischerweise folgt daraus, dass ein muskulöser Körper mehr Energie verbraucht. Der Energiebedarf ist dann höher, je mehr fettfreie Muskelmasse vorhanden ist.
- Geschlecht
Folglich lässt sich aus den Punkten Verhältnis zwischen Körperfett und Muskelmasse, sowie Größe und Gewicht, ableiten, dass Männer oftmals mehr Energie verbrauchen als Frauen.
Der Grundumsatz bei Frauen ist auch noch abhängig vom Menstruationszyklus und auch die Hormone Progesteron und Östrogen spielen hierbei eine Rolle.
- Temperatur
Auch die Temperatur im Lebensraum der Menschen, kann den Grundumsatz und somit die gesamte Energiebilanz beeinflussen. Je kälter es ist, desto mehr Energie wird benötigt, um die Regulierung der Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.
Berechnung des Grundumsatzes
Es gibt verschiedene Varianten den Grundumsatz zu berechnen oder zu überschlagen. Die genaueste Berechnung ist mithilfe den „Formeln nach Harris und Benedict“ möglich:
Für Frauen
GU (kcal/d) = 655,096 + 9,563 x Gewicht [kg] + 1,850 x Größe [cm] – 4,676 x Alter [Jahre]
Für Männer
GU (kcal/d) = 66,473 + 13,752 x Gewicht [kg] + 5,003 x Größe [cm] – 6,755 x Alter [Jahre]
Anmerkung:
Die Formeln stoßen bei Personen mit hohem Körperfettanteil oder Adipositas an Ihre Grenzen. Um trotzdem ein möglichst aussagekräftiges Ergebnis zu bekommen, sollte bei diesen Personen vorerst der Körperfettanteil berechnet werden. Gängige Methoden dazu findest du hier. Anschließend sollte man das Gewicht des Fettanteils vom Gesamtkörpergewicht abziehen, um so die fettfreie Masse (FFM) zu berechnen. Dieser Wert wird dann in die Formel als Ausgangsgewicht eingesetzt, um so annähernd die Energiebilanz zu berechnen, welche dem Grundumsatz entspricht.
Der Leistungsumsatz
Unsere tägliche Energiebilanz ist auch abhängig vom Leistungsumsatz. Dieser spiegelt den Energiebedarf wieder, den wir täglich zusätzlich zum Grundumsatz benötigen. Denn egal ob wir schlafen, sitzen, arbeiten oder Sport treiben, dafür benötigen wir Energie. Die Hohe der Energie wird durch den PAL-Faktor (Physical Activity Level) bestimmt, der ein Maß für die körperliche Aktivität eines Menschen ist. Der entsprechen PAL Wert ist in der Literatur für verschiedenste Tätigkeiten des Alltags vorgegeben und wird mit dem Grundumsatz multipliziert, um so den gesamten Energiebedarf zu bestimmen.
Gängige PAL-Faktoren:
2,0 – 2,4 Schwere körperliche Arbeit (z.B. Bauarbeiter)
1,4 – 1,5 überwiegend sitzende Tätigkeit (z.B. Büroarbeit)
1,2 entspanntes sitzen oder liegen
0,95 Schlafen
Aus den einzelnen Faktoren wird nun ein Durschnittfaktor ermittelt, je nachdem wie lange ihr am Tag schlaft, arbeitet, etc. Dieser PAL-Wert wird dann mit dem zuvor ausgerechneten Grundumsatz multipliziert und ergibt dann den Gesamtenergiebedarf, abzüglich der Verdauungsverluste durch den thermischen Effekt von Lebensmitteln. Auf diesen Punkt möchte ich im weiteren Verlauf gerne näher eingehen.
Verdauungsverluste – Thermic Effect of Food
Der sogenannte Thermic Effect of Food (zu Deutsch: Thermischer Effekt der Lebensmittel) beschreibt den Energiebedarf, der dafür benötigt wird, um die zugeführte Nahrung zu verdauen. Je nachdem wie unsere Nahrung im Hinblick auf die Makronährstoffe (Kohlenhydrate, Proteine, Fette) aufgebaut ist, fällt diese Energie unterschiedlich hoch aus. Bei Proteinen haben wir den höchsten Aufwand für die Verdauung, dieser Anteil beträgt etwa bis zu 10 % des Grundumsatzes. Kohlenhydrate benötigen ca. 7 % und Fette nur etwa 3 %. Da der Körper länger beschäftigt ist bei der Verdauung von Proteinen, ist auch der Energiebedarf dafür höher. Dieser Vorgang setzt etwa 6 Stunden nach der Nahrungsaufnahme ein und hält auch bis zu 18 Stunden an, je nach Nahrungszusammensetzung.
Weitere Verluste? – Thermogenese
Bei dem Vorgang der Thermogenese geht auch noch einmal bis zu 10% des Grundumsatzes verloren. Diese Energie kann von Körper nicht effizient genutzt werden, da sie in Form von Wärme an die Umwelt abgegeben.