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Die Energie und der Energieumsatz.

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:

Wenn Sie Kalorien mit 4 multiplizieren oder Joule durch vier 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:

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

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 Leistungsumsatz

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,
wenig sportliche Aktivitäten

Büroarbeit, Sekretärinnen

1.4-1.5

Überwiegend sitzend,
zusätzliche stehende, gehende Tätigkeiten

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:

  1. Sie wiegen 60 kg und sind eine Frau.
    Ihr Grundumsatz beträgt dann 3.8 kJ/kg x 60 kg = 228 kJ.

  2. Sie betreiben 1 Stunde Sport pro Tag:
    Faktor 2.2 x 1 Stunde x 228 kJ (Grundumsatz) = 502 kJ

  3. Sie arbeiten 8 Stunden als Verkäuferin:
    Faktor 1.85 x 228 kJ (Grundumsatz) x 8 Stunden = 3374 kJ

  4. 7 Stunden entfallen auf sitzende Tätigkeiten (z.B. Fernsehen):
    Faktor 1.45 x 228 kJ (Grundumsatz) x 7 Stunden = 2314 kJ

  5. Die restlichen 8 Stunden entfallen auf den Schlaf:
    Faktor 1.0 x 228 kJ (Grundumsatz) x 8 Stunden = 1824 kJ

  6. 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:

Das führt, da Fett erheblich mehr Energie pro Gramm hat (38,9 kJ/g) anstatt 17,2 kJ/g bei Kohlenhydraten und Eiweiß dazu dass man etwa 260-300 g Kohlenhydrate, 70-80 g Eiweiß und 50-70 g Fett pro Tag zu sich nehmen soll. In der Praxis ist der Kohlenhydratanteil kleiner (um 40%), der Fettanteil deutlich erhöht (um die 40%) und der Eiweißanteil leicht erhöht (um die 20%).

Artikel zuletzt verändert am 11.10.2014


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.

Bücher vom Autor

Zum Thema Ernährung, Lebensmittel und Lebensmittelchemie/recht sind bisher vier Bücher von mir erschienen:

Das Buch „Was ist drin?“ wendet sich an diejenigen, die unabhängige Informationen über Zusatzstoffe und Lebensmittelkennzeichnung suchen. Das Buch zerfällt in vier Teilen. Es beginnt mit einer kompakten Einführung in die Grundlagen der Ernährung. Der zweite Teil hat zum Inhalt eine kurze Einführung in die Lebensmittelkennzeichnung - wie liest man ein Zutatenverzeichnis. Welche Informationen enthält es? Ergänzt wird dies durch einige weitere Regelungen für weitergehende Angaben (EU Auslobung von geografischen Angaben, Bio/Ökosiegel etc.).

Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen. 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. 2012 erschien eine Neuauflage, erweitert um 40 Seiten. Sie trägt zum einen den geänderten Gesetzen Rechnung (neue Zusatzstoffe wurden aufgenommen, Regelungen über Lightprodukte beschrieben) und zum anderen ein Stichwortregister enthält, das sich viele Leser zum schnelleren Nachschlagen gewünscht haben.

Wie sich zeigte, haben die meisten Leser das Buch wegen des zentralen Teils, der die Zusatzstoffe beinhaltet, gekauft. Ich bekam auch die Rückmeldung, dass hier eine Referenztabelle sehr nützlich wäre. Ich habe daher 2012 diesen Teil und den Bereich über Lebensmittelrecht nochmals durchgesehen, um die neu zugelassenen Zusatzstoffe ergänzt und auch um neue Regelungen, wie bei der Werbung mit nährwertbezogenen Angaben. Ergänzt um eine Referenztabelle gibt es nun die zwei mittleren Teile als eigenes Buch unter dem Titel "Zusatzstoffe und E-Nummern" zu kaufen.

Nachdem ich selbst über 30 kg abgenommen habe, aber auch feststellen musste wie wenig viele Leute von Ernährung oder der Nahrung wissen, habe ich mich daran gemacht einen Diätratgeber "der anderen Art" zu schreiben. Er enthält nicht ein Patentrezept (wenn auch viele nützliche Tipps), sondern verfolgt den Ansatz, dass jemand mit einer Diät erfolgreicher ist, der genauer über die Grundlagen der Ernährung, was beim Abnehmen passiert und wo Gefahren lauern, Bescheid weiß. Daher habe ich auch das Buch bewusst "Das ist kein Diätratgeber: ... aber eine Hilfe fürs Abnehmen" genannt. Es ist mehr ein Buch über die Grundlagen der Ernährung, wie eine gesunde Ernährung aussieht und wie man dieses Wissen konkret bei einer Diät umsetzt. Es ist daher auch Personen interessant die sich nur über gesunde Ernährung informieren wollen und nach Tipps suchen ihr Gewicht zu halten.

Das Buch "Was Sie schon immer über Lebensmittel und Ernährung wissen wollten" wendet sich an alle, die zum einen die eine oder andere Frage zu Lebensmitteln und Ernährung haben, wie auch die sich für die Thematik interessieren und auf der Suche nach weitergehenden Informationen sind. Während andere Autoren zwar auch populäre Fragen aufgreifen und diese oft in einigen Sätzen beantworten und zur nächsten Frage wechseln, habe ich mich auf 220 Fragen beschränkt, die ich mehr als Aufhänger für ein Thema sehe, so hat das Buch auch 392 Seiten Umfang. Jede Frage nimmt also 1-2 Seiten ein. Sie sind nach ähnlichen Fragestellungen/Lebensmitteln gruppiert und diese wieder in vier Sektionen: zwei Großen über Lebensmittel und Ernährung und zwei kleinen für Zusatzstoffe und Lebensmittelrecht/Werbung. Man kann das buch daher von vorne bis hinten durchlesen und so seinen Horizont erweitern, aber auch schnell mal nach einer Antwort suchen.

Sie erhalten alle meine Bücher über den Buchhandel (allerdings nur auf Bestellung), aber auch auf Buchshops wie Amazon, Libri, Buecher.de und ITunes. Sie können die Bücher aber auch direkt bei BOD bestellen.

Mehr über diese Bücher und weitere des Autors zum Themenkreis Raumfahrt, finden sie auf der Website Raumfahrtbucher.de.

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