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Berechnung: Energieumsatz / Grundumsatz / Energiebedarf

So berechnest du deinen Energieumsatz pro Tag

So berechnest du deinen Energieumsatz pro Tag

Der folgende Artikel über die Berechnung des Energieumsatz und Grundumsatz wurde mir freundlicherweise von Dr. Kurt Moosburger zur Verfügung gestellt. Vielen Dank Herr Moosburger!

Der Verständlichkeit halber habe ich den Text formatiert und um wichtige Hinweise ergänzt.

Der exakte Energieumsatz eines Menschen kann mittels sogenannter „Kalorimetrie“ ermittelt werden. Da die direkte Kalorimetrie messtechnisch sehr aufwändig ist (Messung der Wämeabgabe des Organismus in einem Kalorimeter), wird heute in der Regel die indirekte Kalorimetrie angewendet.

Deren Prinzip beruht darauf, dass die Nährstoffe oxidativ zu Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und stickstoffhältigen Produkten abgebaut werden. Somit 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.

Der tägliche Energieverbrauch bzw. Energiebedarf setzt sich aus dem:

  1. Grundumsatz GU (der nahrungsinduzierten Thermogenese),
  2. dem Bedarf für körperliche Aktivität (Arbeits- bzw. Leistungsumsatz als bewegungsabhängige Thermogenese),
  3. sowie der adaptativen Thermogenese (Thermoregulation, Stress) zusammen.

Weitere energieverbrauchende Faktoren sind Wachstum, Schwangerschaft und Stillperiode.

Berechnung Energieumsatz (Energiebedarf)

Um den täglichen Energieumsatz (total energy expenditure = TEE) und damit Energiebedarf zu ermitteln, muss man zum Grundumsatz den Arbeitsumsatz (also den höheren Energieumsatz während des Zeitraums körperlicher Aktivität) addieren und dann noch ca.15% für den Energieaufwand der nahrungsinduzierten Thermogenese sowie Thermoregulation hinzuzählen.

Energieumsatz (Energiebedarf) = Grundumsatz (A.) + Arbeitsumsatz (B.) + Thermogese (C.) + Thermoregulation (D.)

Für die Praxis ist es meistens ausreichend den durchschnittlichen, täglichen Energieumsatz vom Grundumsatz ausgehend zu bestimmen. In Abhängigkeit von der körperlichen Aktivität wird er mittels PAL (siehe oben) als Mehrfaches des Grundumsatzes angegeben.

Den täglichen Energieumsatz und damit Energiebedarf kann man im Falle nur leichter körperlicher Arbeit mit GU x 1.5, bei mittelschwerer körperlicher Aktivität abschätzen mit der Formel: Grundumsatz x 1.8 (bei schwerer, körperlicher Arbeit mit Grundumsatz x 2)

Eine weitere Berechnungsmethode für den täglichen Energieumsatz ist der Energiequotient nach ROBBERS und TRAUMANN. Dieser ist die Energiemenge, die der Mensch pro kg Körpergewicht und Tag verbraucht bzw. benötigt. Dieser Berechnung wird das Sollgewicht (entsprechend BMI 20 -24.9) zugrunde gelegt.

Energiequotient (Energiebedarf) nach ROBBERS und TRAUMANN:

  • bei Bettruhe 24-26 Kcal pro Kg Körpergewicht pro Tag
  • bei leichter körperlicher Arbeit ca. 32 Kcal pro Kg Körpergewicht pro Tag
  • bei mittelschwerer körperlicher Arbeit ca. 37 Kcal pro Kg Körpergewicht pro Tag
  • bei schwerer körperlicher Arbeit 40 bis 50 Kcal pro Kg Körpergewicht pro Tag

Daneben lässt sich mittels BIA (Bioelektrische Impedanzanalyse) der Grundumsatz sowie der tägliche Gesamtenergieverbrauch anhand der Körpergewebszusammensetzung, in Verbindung mit dem Ausmaß der körperlichen Aktivität, relativ genau ermitteln.

A.) Grundumsatz (GU, engl. BMR = basal metabolic rate)

Unter dem Grundumsatz versteht man den Energieverbrauch unter strikten Ruhebedingungen.

Er soll 12-14 Stunden nach der letzten Mahlzeit, kurz nach dem Aufwachen, bei völliger körperlicher Ruhe und unter thermoneutralen Bedingungen (27-31 Grad Celsius in unmittelbarer Körperumgebung) gemessen werden.

Der Grundumsatz deckt den Energiebedarf aller inneren Organe, wie z.B. der stoffwechselaktiven Leber, der Nieren, des Gehirns und Nervensystems, des Herzmuskels usw. Sogar Fettgewebe verbraucht etwas Energie und natürlich auch die Skeletmuskulatur, selbst wenn sie nicht „arbeitet“ (Fettverbrennung = Betaoxidation, siehe DIE MUSKULÄRE ENERGIEBEREITSTELLUNG IM SPORT).

Die Muskelmasse bestimmt im wesentlichen die Höhe des Grundumsatzes, der somit auch von Geschlecht und Alter abhängt.

Nicht ganz so streng sind die Bedingungen für den Ruhe-Nüchtern-Umsatz (RNU). Dieser wird auch 12-14 Stunden nach der letzten Mahlzeit, morgens, bekleidet, bei 24-26 Grad C Raumtemperatur und beim bequemem Sitzen gemessen. Der RNU liegt ca. 5% über dem GU.

GU und RNU erfassen alle in Ruhe und postabsorptiv ablaufenden Arbeitsprozesse wie:

  • Biochemische Reaktionen im Intermediärstoffwechsel für Wachstum, Umbau, Neubildung, Erhaltung und Speicherung von Körpersubstanz.
  • Transportprozesse: Transport von Metaboliten (Stoffwechselzwischenprodukte) und komplexen Stoffwechselprodukten über Zellmembranen sowie intrazellulär, Ionentransporte bei Nervenaktivitäten und Informationsprozessen
  • unwillkürliche mechanische Arbeit: Herz-Kreislauf-Arbeit, Atmung, Erhaltung des Muskeltonus.

Berechnung des Grundumsatz (in Kcal)

Methode a.)

  • Frau : 700 + 7 x Körpergewicht in Kg
  • Mann: 900 + 10 x Körpergewicht in Kg

Bei Übergewicht (= erhöhter Körperfettanteil) sollte man für das Körpergewicht den Wert ansetzen, der früher als „Normalgewicht“ bezeichnet wurde (Körpergröße minus 100).

Oder: Grundumsatz pro Stunde = ca. 40 kcal pro m² Körperoberfläche (die Körperoberfläche spielt eine große Rolle bei der Wärmeabgabe. Sie lässt sich aus Körpergröße und -gewicht berechnen bzw. sehr einfach anhand eines Nomogrammes ablesen).

Methode b.)

Frau:

  • 10 – 18 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.056 + 2.898
  • 19 – 30 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.062 + 2.036
  • 31 – 60 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.034 + 3.538
  • über 60 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.038 + 2.755

Mann:

  • 10 – 18 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.074 + 2.754
  • 19 – 30 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.063 + 2.896
  • 31 – 60 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.048 + 3.653
  • über 60 Jahre: Körpergewicht in Kg x 0.049 + 2.459

Werte in MJ/d ( x 239 -> kcal/d)

Berechnung Grundumsatz nach HARRIS und BENEDICT

Der Grundumsatz ist aber bei körperlich inaktiven Menschen niedriger, als die Berechnungen erwarten würden!

  • BMR (Mann) = 66.5 + 13.8 x Körpergewicht in Kg + 5 x Größe in cm – 6.8 x Alter in Jahren
  • BMR (Frau) = 65.5 + 9.6 x Körpergewicht in Kg + 1.9 x Größe in cm – 4.7 x Alter in Jahren

Die oben unter a.) angeführte, einfache Formel ist für die Praxis nicht nur ausreichend, sondern erfahrungsgemäß sogar am zweckmäßigsten.

Der Grundumsatz macht ca. 50 bis 70% des Energieumsatzes aus.

B.) Die bewegungsabhängige Thermogenese (Arbeitsumsatz, Leistungsumsatz)

Der Energieaufwand für körperliche Aktivtät und damit auch der tägliche Gesamtenergiebedarf lässt sich abschätzen bzw. aus dem Grundumsatz mit einem Multiplikationsfaktor je nach Belastungsintensität halbwegs genau ermitteln.

Dieser Multiplikator wird als PAL-Wert (physical activity level) bezeichnet.

Für den Zeitraum

  • leichter körperlicher Aktivität kann man Grundumsatz x 1.5,
  • bei mittelschwerer körperlicher Aktivität Grundumsatz x 2 – 2.5 und
  • bei schwerer körperlicher Aktivität je nach Intensität bis zum 6-fachen des Grundumsatz (Grundumsatz x 6)

veranschlagen.

Der Energieverbrauch bei körperlicher Belastung hängt wesentlich vom Ausmaß der eingesetzten Muskelmasse ab (je mehr Muskeln arbeiten müssen, desto höher der Energieumsatz) und natürlich von der Intensität der Muskelarbeit.

Den Arbeitsumsatz kann man kalorimetrisch (mit tragbaren Geräten oder mittels Telemetrie) ermitteln. Am praktikabelsten lässt sich der Energieverbrauch bei einer bestimmten Belastungsintensität mittels einer Ergospirometrie bestimmen (Fahrrad oder Laufband), und zwar nach der Formel:

kcal pro Stunde = VO2 (Sauerstoffaufnahme in Liter pro Minute) x 60 x 5

(Faktor 60 = Umrechnung min -> Sunde, Faktor 5 = Umrechnung Liter O2 -> kcal), wobei man für jede Belastungsstufe entsprechend der jeweiligen O2-Aufnahme den Kalorienverbrauch errechnen kann oder, wenn man nur die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max, siehe DIE MAXIMALE SAUERSTOFFAUFNAHME) kennt, den Energieverbrauch prozentuell davon ermitteln kann: z.b. bei 70% VO2 max -> Kcal/h = VO2max x 60 x 5 x 0.7

Eine noch einfachere Ermittlung des Energieverbrauchs ermöglicht eine Software, die bei jeder Belastungsstufe anhand der Sauerstoffaufnahme (VO2) auch die metabolische Einheit „MET“ errechnet:

1 MET ist die O2-Aufnahme einer erwachsenen Person im Sitzen = 3.5 ml (Mann) bzw. 3.15 (Frau) VO2 pro Minute und kg Körpergewicht

1 MET = 50 kcal/m² /h = 58 Watt/m² [METs x 3.5 x kg Körpergewicht] / 200 = kcal/min

Aus den obigen Umrechnungsfaktoren ergibt sich:

  • kcal/min = [MET x 3.5 (bzw. 3.15) x kg Körpergewicht] x 5/1000
  • kcal/h = [MET x 3.5 (bzw. 3.15) x kg Körpergewicht] x 5/1000 x 60
  • kcal/min = [MET x 3.5 (bzw. 3.15) x kg Körpergewicht] / 200
  • kcal/h = [MET x 3.5 (bzw. 3.15) x kg Körpergewicht] x 0.3

Das Energieäquivalent von 1 MET in kcal/min = ca. 1 kcal pro kg Körpergewicht und Stunde (bei einem Körpergewicht von z.b.: 70 kg entspricht 1 MET ca. 1.2 kcal/min). (Mann: 1.05 kcal/h, Frau: 0.95 kcal/h) und liegt ca. 5 % über dem Grundumsatz

Beispiel: Körpergewicht von 70 kg -> 1 MET = ca. 70 kcal/h (Mann: 73 kcal/h, Frau 66 kcal/h) = ca. 1.1 kcal/min

Man braucht also nur die MET’s der jeweiligen Belastungsstufe, die einen interessiert, mit dem Körpergewicht zu multiplizieren, um den Kalorienverbrauch pro Stunde für diese Belastungsintensität zu ermitteln.

Eine andere Definition der metabolischen Einheit bezieht sich auf die Körperoberfläche: 1 MET = 50 kcal/m² /h = 58 Watt/m²

Zur Veranschaulichung des metabolischen Äquivalents (MET):

  • Sitzen 1 MET
  • In der Wohnung oder im Büro umhergehen 2 MET
  • Gehen mit ca. 5 km/h 3 MET
  • Hausarbeit (Staubsaugen, Bodenwischen) 3 bis 5 MET
  • Rasenmähen 3 bis 6 MET
  • Tanzen 3 bis 8 MET
  • Langsames Schwimmen 6 MET
  • Joggen (= langsames Laufen) 6 bis 8 MET
  • Bergwandern mit Gepäck 7 bis 9 MET
  • Fahrradfahren bis 12 MET
  • Schnelles Schwimmen bis 12 MET

Aus präventivmedizinischer Sicht (“um der Arteriosklerose davonzulaufen“) sollte man jede Woche zumindest 450 bis 750 MET (physikalisch richtig: MET-Minuten) erreichen. Beispiel.: vier Mal 30 Minuten langsames Laufen = 4 x 30 x 6 = 720 MET-Minuten

C.) Die nahrungsinduzierte (= postprandiale) Thermogenese

Die nahrungsinduzierte Thermogenese (thermogene Wirkung der Nahrung) entspricht der Steigerung des Energieumsatzes nach Nahrungsaufnahme. Körpertemperatur und Wärmeabgabe an die Umgebung steigen nach Nahrungsaufnahme.

Die postprandiale (=nach Nahrungsaufnahme) Thermogenese beruht darauf, dass für Verdauung, Resorption und Transport der Nährstoffe Energie benötigt wird und dass die diskontinuierliche Nahrungsaufnahme eine zwischenzeitliche Speicherung von Nährstoffen erfordert, um eine kontinuierliche Energieversorgung aller Körperzellen zu gewährleisten. Der Energieaufwand für diese Leistungen bewirkt eine postprandiale Steigerung des Grundumsatzes.

Die postprandiale Thermogenese ist geschlechts- und altersunabhängig und hängt nur von Art und Menge der aufgenommenen Nahrung ab. Sie macht durchschnittlich 10% (8 – 15%) des täglichen Energieumsatzes aus und entspricht

  • 2 – 4% der mit Fett,
  • 4 – 7% der mit Kohlenhydraten und
  • 18 – 25% der mit Protein

aufgenommenen Energiemenge.

Die postprandiale Thermogenese hält nach einer proteinreichen Mahlzeit ca. doppelt so lange an wie nach einer kohlenhydrat- oder fettreichen Mahlzeit gleichen Energiegehaltes.

D.) Theromoregulation – Die adaptive Thermogenese

Darunter versteht man die Energiebereitstellung für die Anpassung an veränderte Bedingungen wie z.B. Stress, intensive geistige Arbeit oder Temperaturveränderungen.

Unter thermoneutralen Bedingungen (27 – 31°C nahe der Körperoberfläche) ist keine zusätzliche Wärmeproduktion zur Erhaltung der Körpertemperatur notwendig. Bei Erhöhung der Körpertemperatur, die mit einem Einsetzen der Transpiration einhergeht (Schwitzen als sichtbares Zeichen der Wärmeabgabe) kommt es zu einem höheren Energieumsatz (pro Grad Körpertemperatur um ca. 13%).

Ebenso bedingen Temperaturen unterhalb der thermoneutralen Zone eine Zunahme des Energieumsatzes, zunächst durch zitterfreie Thermogenese (braunes FettgewebeMuskulatur, Leber, UCP = uncoupling proteins 1,2,3).

Bei stärkerem Absinken der Körpertemperatur durch muskuläre Kontraktionen, die sog. Zitterthermogenese, die den Energieumsatz vorübergehend auf das doppelte des Grundumsatzes ansteigen lassen können.

Der Energieumsatz für die Thermoregulation beträgt unter normalen Lebensbedingungen maximal 5% des täglichen Energieumsatzes.

Generell wird der individuelle Energieverbrauch bzw. -bedarf gerne überschätzt, sowohl der Arbeitsumsatz bei sportlicher Betätigung als auch der tägliche Gesamtenergieumsatz (So wie das Ausmaß der Energiezufuhr erfahrungsgemäß gerne unterschätzt wird).

Die abschliessenden Worte von Herrn Moosburger sollte jeder noch einmal überdenken. Ich habe selbst oft den Fehler gemacht und meine Nahrungsaufnahme (Energiezufuhr) völlig unterschätzt und den Energieverbrauch durch Sport total überschätzt.

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Beste Grüße

Thomas

Quelle:

  • Dr. Kurt A. Moosburger, Facharzt für Innere Medizin u. Sportarzt (Juli 2001 (überarbeitet im Februar 2008))

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Hey, ich bin Thomas. Ich bin lizenzierter Fitness Trainer, Autor und liebe seit 20 Jahren den Kraftsport, schwere Gewichte und seit kurzem auch Nespresso Kaffee :-) Hier auf meinem Blog teile ich mein Wissen und meine Erfahrung über Fettverbrennung und Muskelaufbau.

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Anonymous

[…] […]

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Anonymous

[…] =/= MET Mineralkerbes Tabelle stimmt schon so, wie sie ist! __________________ Ziele: 63 60 […]

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michael

interessante Berechnungen, habe vor 2 Jahren meine Ernährung kohlehydratarm umgestellt und 13 kg abgenommen ..leider kommt der Sport etwas zu kurz bei mir…

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