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Der menschliche Körper benötigt Energie. Diese wird durch die Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß geliefert. Die benötigte Energiemenge ist abhängig vom Geschlecht, körperlicher Betätigung, Alter und anderen Faktoren. So brauchen z.B. Schwangere oder auch Sportler mehr Energie und Nährstoffe.
Die gesetzliche Einheit für die Energie ist seit 1978 das Kilojoule mit dem Einheitenzeichen kJ. Nach 30 Jahren hat sich dies zwar in Forschung und Lehre durchgesetzt, doch ein Großteil der Bevölkerung rechnet noch in Kalorien, auch weil viele Buchautoren und die Medien noch an der Kalorie festhalten. In früheren Büchern habe ich exklusiv Kilojoule verwendet – schlussendlich wurde diese Einheit schon in dem Ernährungslehrunterricht verwendet als ich vor 30 Jahren noch Schüler war. Ich bekam dann die Rückmeldung, das eine zusätzliche Angabe in Kilokalorien doch wünschenswert wären, auch weil die Medien sie noch verwenden und sich viele noch nicht an die neue Einheit gewöhnt haben. Sie finden daher auf den Lebensmitteln meist alle Angaben zuerst in Kilojoule, der gesetzlichen Einheit und dann in Kilokalorien (kcal) in Klammern.
Zum Umrechnen:
1 kcal = 4.1868 kJ
1 kJ = 0.2388 kcal
Wenn Sie Kalorien mit 4 multiplizieren oder Joule durch 4 teilen erhalten sie die jeweilige andere Einheit mit einem Fehler von unter 5%.
Doch was bedeuten diese Einheiten denn konkret? Nun bei der Kalorie ist es sofort verständlich. Die Definition der Kalorie ist die, dass eine Kilokalorie die Energiemenge ist, die man benötigt um 1 l Wasser um 1 °C zu erwärmen. Es ist also eine Definition einer Wärmemenge und der Energiegehalt von Nahrungsmitteln wurde bestimmt indem in einem Kaloriemeter eine kleine Probe vollständig verbrannt wurde und die dabei produzierte Wärme bestimmt wurde. Die Definition ist leicht verständlich. So benötigen sie um z.B. 200 l Wasser (eine Badewannenfüllung) von 13° (übliche Temperatur im Boden) auf 38°C (angenehme Badetemperatur) zu erwärmen eine Energiemenge von
E = 200 l * (38 – 13) °C / kcal /l / °C = 5000 kcal.
Das entspricht dem doppelten Energiebedarf eines Erwachsenen der nicht körperlich arbeitet.
Das Kilojoule ist dagegen eine universell einsetzbare Energieeinheit, die es erlaubt einfach verschiedene Energieformen zu vergleichen.
1 Joule entspricht:
Der Energie die man braucht um eine Kraft von 1 N über eine Strecke von 1 m aufzuwenden, z.B. eine Tafel Schokolade um 1 m gegen die Erdgravitation anzuheben.
Die Energiemenge wenn eine Leistung von 1 Watt über 1 s lang angegeben wird. Das entspricht z.B. der Leistung des Herzens über ein Sekunde.
Wenn ein Strom mit einer Spannung von 1 V und einer Stärke von 1 Ampere fließt.
Damit kann man nicht nur Wärmemengen vergleichen, sondern auch die Energie der Nahrung umrechnen in elektrische oder mechanische Energie.
So entspricht 1 kWh z.B. 3.600 kJ. Ein Gewichtheber, der ein 100 kg Gewicht um 1 m anhebt leistet rund 1 kJ und das menschliche Herz hat eine Pumpleistung die rund 90 kJ pro Tag entspricht.
Der Grundumsatz an Energie ist bei allen Erwachsenen in etwa gleich. Der Grundumsatz ist der Energiebedarf, den der Körper aufweist, wenn die Personen still liegt, in einem gut temperierten Raum. Ein Großteil (70-80%) entfällt auf die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur. Daneben wird Energie verbraucht beim Umbau der Körpersubstanz und beim Stoffwechsel entstehen Verluste, die ergänzt werden müssen.
Der Grundumsatz liegt bei Männern bei etwa 4.2 kJ/kg Körpergewicht pro Stunde. Frauen haben einen geringeren Muskelanteil und höheren Fettanteil. Ihr Grundumsatz ist daher um 10% geringer. Hier beträgt der Multiplikator 3.8 kJ/kg*h.
Eine Frau, die 60 kg wiegt, hat demnach einen Grundumsatz von 60 kg x 24 h x 3.8 kJ/kg*h also 5430 kJ. Bei einem 75 kg schweren Mann sind es 7560 kJ. Diese Berechnung gilt für normalgewichtige Personen. Personen mit Übergewicht haben wie Frauen durch den höheren Fettanteil einen geringen Grundumsatz, im Vergleich mit normalgewichtigen Personen und demselben Gewicht.
Der Grundumsatz ist auch von Alter und Körpergröße abhängig (größere Personen haben einen höheren Umsatz), doch die obige Berechnung ist eine gute Näherung. Weiterhin ist bekannt, dass durch genetische Faktoren der Grundumsatz um ± 20% schwankt. Jeder kennt in seinem Bekanntenkreis gute und schlechte „Futterverwerter“. Die Ursache liegt in dem unterschiedlich hohen Grundumsatz. Eine genauere Rechnung können sie auf der Website der Uni Hohenheim durchführen, deren Adresse sie im Anhang finden. Die Abweichung vom Näherungswert ist gering. Beim 75 kg schweren Autor beträgt der exakte Wert z.B. 7117 kJ und der Näherungswert nach der obigen Formel 7560 kJ.
Der Grundumsatz entspricht dem Energieverbrauch, den Sie haben, wenn sie schlafen. Jede Tätigkeit darüber hinaus wird Leistungsumsatz bezeichnet. Abhängig von der Betätigung ist dieser variabel. Sitzende Tätigkeiten, wie Büroarbeit, haben einen niedrigen Umsatz von 0.4 bis 2.6 kJ/kg*h. Stehende Tätigkeiten, wie Bügeln, oder Staubsaugen weisen schon 8-12 kJ/kg*h auf, Radfahren 14 kJ/kg*h und Gehen 20 kJ/kg*h. Schwimmen verursacht einen Umsatz von 25-35 kJ/kg*h und flottes Treppensteigen sogar einen von 60 kJ/kg*h.
Auch hier gibt es eine vereinfachte Berechnung. Ohne einen größeren Fehler zu begehen, können Tätigkeiten in folgende Gruppen eingeteilt werden und mit einem Multiplikationsfaktor für den Grundbedarf angeben werden:
Tätigkeitsprofil |
Beispiele |
Faktor |
|---|---|---|
|
Grundumsatz |
Schlafen |
1.0 |
Nur sitzend und liegend |
Alte und gebrechliche Menschen |
1.2 |
Fast ausschließlich sitzend, |
Büroarbeit, Sekretärinnen |
1.4-1.5 |
Überwiegend sitzend, |
Studenten, Laboranten, Kraftfahrer |
1.6-1.7 |
Überwiegend stehend/gehend |
Verkäuferinnen, Kellner, Handwerker, Hausfrauen |
1.8-1.9 |
Körperlich anstrengende Tätigkeit |
Bergleute, Landwirte, Waldarbeiter, Sportler |
2.0-2.4 |
Dieser Faktor wird bei jeder Stunde angesetzt. Hierzu ein Berechnungsbeispiel:
Sie wiegen 60 kg und sind eine Frau.
Ihr Grundumsatz beträgt
dann 3.8 kJ/kg x 60 kg = 228 kJ.
Sie betreiben 1 Stunde Sport pro Tag:
Faktor 2.2 x 1 Stunde x
228 kJ (Grundumsatz) = 502 kJ
Sie arbeiten 8 Stunden als Verkäuferin:
Faktor 1.85 x 228 kJ
(Grundumsatz) x 8 Stunden = 3374 kJ
7 Stunden entfallen auf sitzende Tätigkeiten (z.B. Fernsehen):
Faktor 1.45 x 228 kJ (Grundumsatz) x 7 Stunden = 2314 kJ
Die restlichen 8 Stunden entfallen auf den Schlaf:
Faktor 1.0
x 228 kJ (Grundumsatz) x 8 Stunden = 1824 kJ
Wenn sie alle diese Zahlen addieren, erhalten sie einen Energiebedarf von: 502+3374+2314+1824 kJ = 8014 kJ.
Für genauere Berechnungen empfiehlt sich ein Besuch auf der Berechnungsseite für den Energiebedarf bei der Universität Hohenheim. (Link im Anhang).
Alle Beispiele gelten für Erwachsene. Mit steigendem Alter nimmt der tatsächliche Energiebedarf erst langsam und etwa ab einem Alter von 65 Jahren stärker ab. Kinder, Jugendliche und Schwangere brauchen wegen des Wachstums erheblich mehr Energie. Der Leistungsbedarf ist aber anders als beim Grundumsatz auch bei übergewichtigen Personen erhöht, denn das Gewicht muss ja bewegt werden. Dies ist ein Grund dafür, warum sportliche Tätigkeit zur Unterstützung einer Diät so effektiv ist. Es aber durch das erhöhte Gewicht auch besonders schwer ist, sich ihr zu unterziehen.
Bei den folgenden Empfehlungen für die Nährstoffe entsprechen die Angaben den DGE-Empfehlungen für Erwachsene im Alter zwischen 25 und 50 Jahren. Die Energie für Erwachsene sollte nach den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) wie folgt auf die drei Nährstoffe Eiweiß, Fett und Kohlenhydrate aufgeteilt werden:
Eiweiß: 12-15%
Fett: 25-30%
Kohlenhydrate: 55-60%
Zum Thema Lebensmittelchemie/recht Ernährungsberatung ist bislang ein Buch von mir erschienen:
Das Buch Was ist drin?: Die Tricks der Industrie bei der Lebensmittelkennzeichnung verstehen und durchschauen
Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen. Dieser Teil ermöglicht es, schnell nachzuschlagen, was sich hinter bestimmten Stoffen auf der Verpackung verbirgt.
Der letzte Teil zeigt beispielhaft an 13 Lebensmitteln, wie man ein Zutatenverzeichnis sowie andere Angaben liest, was man schon vor dem Kauf für Informationen aus diesem ableiten kann, die einem helfen, Fehlkäufe zu vermeiden und welche Tricks Hersteller einsetzen, um Zusatzstoffe zu verschleiern oder ein Produkt besser aussehen zu lassen, als es ist.
Geplant ist für das Jahr 2011 ein zweites Buch mit dem Titel „Das ist drin!“. Es ist eine Ergänzung zu dem ersten Buch. Es wird die einzelnen Lebensmittelgruppen genauer beschreiben und neben Angaben über den Nährwertgehalt, ernährungsphysiologische Bedeutung (die man auch in anderen Büchern findet) auch die eingesetzten Zusatzstoffe, mögliche Rückstände und Kontaminationen beschreiben.
Beide Bücher wenden sich an interessierte Laien, wobei ich mich speziell auf den Themenbereich Kennzeichnung und Zusatzstoffe konzentriere, da es sehr viele Bücher zum Thema Ernährung oder die Inhaltsstoffe der Grundnahrungsmittel gibt. Dagegen wird der Bereich der verarbeiteten und verpackten Lebensmitteln und die rund 300 möglichen Zusatzstoffe meist ignoriert. Des weiteren gibt es kaum Bücher für den Laien, die über die rechtlichen Grundlagen oder was die Angaben auf den Verpackungen bedeuten informieren. Die meisten haben dann auch eine Zielsetzung, wie die Industrie anzuprangern oder eine vorgefasste Meinung dem Leser näher zu bringen. Ich halte es für wichtiger den Leser zu befähigen selbst sich eine eigene Meinung zu bilden. Dass dies auch Kritik mit einschließt, zeigt sich durchaus im letzten Teil des Buchs „Was ist drin?“, da die meisten dort besprochenen Lebensmittel Mängel in der Kennzeichnung haben, Zusatzstoffe zur Täuschung eingesetzt werden oder Aufmachung und Inhalt im krassen Gegensatz stehen. Diese abschreckenden Beispiele sind aber gerade deswegen besonders lehrreich.
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