Kalorienbilanz und Stoffwechsel

Kalorienbilanz und Stoffwechsel einfach erklärt. In diesem Artikel geht es rund um den Energiehaushalt / Kalorienbilanz und Stoffwechselvorgänge des Körpers.

Inhaltsverzeichnis

Kalorienbilanz – Energie der Nahrung

Der Körper benötigt Energie, die in Form von Nahrung zugeführt werden muss, um seine Lebenserhaltungsfunktionen und Aktivitäten aufrecht zu erhalten bzw. ausführen zu können.

Um den Begriff der Energie im Alltag greifbar zu machen, muss diese messbar werden. Um nun herauszufinden, wie viel Energie in einem bestimmten Lebensmittel steckt, können Lebensmittel bis auf ihre Grundbestandteile – Wasser, Kohlendioxid und Mineralien – in einer Art Brennkammer (sog. Kalorimeter) verbrannt werden. Dadurch kann der physikalische Brennwert (Energie) von Nahrungsmitteln ermittelt werden, also wieviel Energie aus der Nahrung physikalisch gewonnen werden kann.

Wie viel Kalorien am Tag?

Kalorienzählen vs. intuitiver Ernährung

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Physikalisch vs. physiologischen Brennwert

Allerdings ist dieser Brennwert nicht immer gleich mit dem physiologischen Brennwert, also wieviel Energie der menschliche Körper aus der Nahrung gewinnen kann. Der Organismus kann nicht immer alles verwerten, was an Energie in der Nahrung steckt.

Bei Proteinen, die im Körper bis auf Harnstoff abgebaut werden, enthält dieser Harnstoff noch einen Brennwert, der im Prinzip Kalorien entspricht, die vom Körper eben nicht genutzt werden, physikalisch aber in der Brennkammer weiter verbrannt werden. Die ermittelten Brennwerte mittels einer Brennkammer stimmen also nur teilweise mit den Physiologischen über ein. Für uns im weiteren Verlauf sind natürlich nur die des Körpers, also die physiologischen Brennwerte interessant.

Brennwert von Nahrungsbestandteilen

Den Brennwert bzw. die enthaltene Energie eines Lebensmittels bzw. von Makro- und Mikronährstoffen gibt man dabei in den bekannten Einheiten kcal oder kJ an. 1 kcal entspricht dabei der Energie, die benötigt wird um 1 kg/L Wasser von 14,5 Grad auf 15,5 Grad zu erwärmen.

1 kcal (Kilokalorie) = 4,18 kJ (Kilojoule)

1 kJ = 0,23 kcal

Adenosintriphosphat (ATP)

Die Energie wird im Körper nicht direkt aus den Nahrungsbestanteilen gewonnen, sondern genutzt, um den eigentlichen Energielieferanten ATP (Adenosintriphosphat) zu synthetisieren. Am Ende der Energiegewinnung steht bei allen Prozessen ATP.

Dieses ATP ist sozusagen die Kohle fürs Kohlekraftwerk, und die Nahrungsbestanteile bzw. Makronährstoffe werden genutzt, um Kohle zu erschaffen. Den genauen Ablauf, wie aus Makronährstoffen im Muskel ATP gewonnen wird, findest Du im Artikel Stoffwechsel im Muskel.

Kalorienbilanz – Kaloriendichte

Durch Verpackungsangaben können wir nun also der Nahrung den ungefähr enthaltenen Energiewert entnehmen, denn der tatsächliche Wert kann im Detail in verschiedenen Verpackungen leicht schwanken, bedingt z.B. durch Reifegrad von Früchten oder Wassergehalt.

Darüber hinaus kann aus der Verpackungsangabe leicht die Kaloriendichte geschätzt werden, die Du schon als Auswahlkriterium kennengelernt hast. Die höchstmögliche Kaloriendichte pro 100 g Lebensmittel sind 930 kcal, hervorgerufen durch 100 g pures Fett, da Fett die höchste Kaloriendichte mit 9,3 kcal hat. Ähnlich hohe Werte werden gerade mit Ölen oder sehr fetthaltigen Lebensmitteln erreicht.

Darüber hinaus gilt die Faustformel: Je mehr ein Lebensmittel weiterverarbeitet ist, umso höher wird die Kaloriendichte. Die Kaloriendichte lässt sich wie folgt abgrenzen:

Gerade die Kaloriendichte spielt bei der Lebensmittelauswahl, in einer Diät oder Muskelaufbauphase eine wichtige Rolle.

Kalorienbilanz des Menschen

Als nächstes stellt sich direkt die Frage, wieviel Energie der Körper eigentlich benötigt. In Abhängigkeit von Lebensalter, Geschlecht, Körperzusammensetzung von Muskeln, Wasser, Fett und dem Umfang an körperlicher Aktivität, weicht der Energiebedarf von Mensch zu Mensch ab. Der tägliche Energiebedarf setzt sich aus dem Grundumsatz, Leistungsumsatz und dem Energieverbrauch der Mahlzeitenaufnahme zusammen.

Grundumsatz

Der Grundumsatz entspricht der Energie, die für die Versorgung aller Basisfunktionen des Körpers ohne weitere Bewegungen benötigt wird und ist bei den meisten Menschen mit 60% für den größten Teil des Energiebedarfs verantwortlich (Körper liegend in Ruhephase bei 21 Grad und nüchtern).

Zu den Basisfunktionen gehören Herzschlag, Atmung, Nervenaktivität, Immunsystem und sonstige Organfunktionen – eben alles, was den Körper am Leben hält. Der Grundumsatz wird auch beeinflusst durch die Muskulatur und das Fettgewebe, die selbst in Ruhe eine gewisse Energie verbrauchen.

So verbrennt 1kg Muskel ca. 0,54 kcal und 1 kg Fett ca. 0,18 kcal pro Stunde. Durch einen kontinuierlichen Muskelaufbau wird mit 10 kg mehr Muskeln der Grundumsatz bis um 130 kcal am Tag gesteigert. Der Grundumsatz wird weiterhin durch unsere Gene, Geschlecht, Größe, Gewicht, Lebensalter, Schilddrüsenhormonwirkung und spezielle Signalstoffe wie Leptin beeinflusst, sodass er bei jedem Menschen leicht von der Norm abweicht.

Leistungsumsatz

Der Leistungsumsatz setzt sich aus 20 – 25 % Alltagsaktivitäten und 5 – 10 % sportlichen Aktivitäten zusammen. Er ist mit insgesamt ca. 30 % des Tagesbedarfs die am stärksten beeinflussbare Komponente in Bezug auf Steigerung oder Senkung des Energieverbrauchs.

Alltagsaktivitäten, auch unbewusste Aktivitäten genannt, beinhalten alle Bewegungen, die am Tag ausgeführt werden, wie: Gehen, Aufräumen, Lesen, Gartenarbeit, Autofahren, unruhige Bewegungen wie zappeln, einfach jede noch so kleine Bewegung.

Sportliche Aktivitäten sind aktive sportliche Tätigkeiten, wie Joggen, Fußball spielen, Training usw., bei denen es eben darum geht, bewusst aktive Bewegungen auszuführen.

Sportliche Aktivitäten können zusätzlich minimale Auswirkungen auf den Leistungsumsatz haben, über den sogenannten Nachbrenneffekt. Beim Krafttraining entsteht Milchsäure, die abgebaut werden muss. Kreatinspeicher müssen wieder aufgefüllt werden; die Durchblutung, Atemfrequenz und Körpertemperatur sind leicht erhöht, wodurch zusätzliche Energie benötigt wird. Dies macht nach der Aktivität noch einmal ca. 5 % bis 8 % des kcal Verbrauchs des eigentlichen Sports aus. Sollte Dir Milchsäure und Kreatin kein Begriff werfe einen Blick in den Artikel Stoffwechsel im Muskel oder Kreatin.

Gerade der Leistungsumsatz variiert stark von Person zu Person, je nachdem, welche Art der Arbeit (Schreibtisch oder Bauarbeit) und sonstigen Aktivitäten ausgeübt werden. Dies können Unterschiede von mehr als 2000kcal sein.

Aufnahme der Mahlzeiten

Die Resorption und Speicherung von Nährstoffen kostet Energie, sodass durchschnittlich 10% der zugeführten Energie für den Aufnahmeprozess benötigt werden. Wenn Du also 2000kcal isst, werden allein davon 200kcal verwendet, um die Nahrung aufzunehmen.

Im Detail betrachtet werden bei Fett 3%, Eiweiß 30% und Kohlenhydrate 10% des enthaltenen Energiegehaltes benötigt, um diese zu verarbeiten. Flüssigkeiten müssen aufgenommen und auf Körpertemperatur gebracht werden, sodass selbst das Trinken von 1 L Wasser mit 20 kcal zu Buche schlägt.

Bestimmung des Energiebedarfes

Es gibt verschiedene Varianten, um den Energiebedarf des Körpers zu ermitteln.

Metabolische Stoffwechselanalyse

Ebenso wie Feuer auch Sauerstoff zum Brennen benötigt, braucht auch unser Körper im Wesentlichen Sauerstoff zum Verbrennen von Nährstoffen. Aus der Menge des ein- und ausgeatmeten Sauerstoffs sowie des ausgeatmeten Kohlendioxid (mit einer Gesichtsmaske unter verschiedenen Belastungsstufen bestimmt) lässt sich berechnen, wieviel Energie (also kcal) verbraucht wurden. Darüber hinaus können sogar Rückschlüsse gezogen werden, wieviel von dem verbrauchten ATP aus Eiweiß, Fett und Kohlenhydraten resynthetisiert wurden. Mittels dieser Methode lässt sich am genausten der Energieverbrauch aufschlüsseln.

Mifflin-St. Jeor-Formel + Pal-Faktoren

Neben dieser professionellen Ermittlung kann auch über Formeln der ungefähre Kalorienverbrauch berechnet werden. Es werden viele Formeln und Tabellen von unterschiedlichen Wissenschaftlern publiziert. Die „perfekte Formel“ spielt keine Rolle, es reicht bereits, eine relative Vorstellung von Deinem Kalorienverbrauch zu haben, der in der Praxis weiter angepasst werden kann.

In diesem Programm findet die Mifflin-St. Jeor-Formel in Kombination mit Pal-Faktoren Anwendung, in der zwischen Frauen und Männern unterschieden wird. Es wird zuerst der Grundumsatz berechnet, der anschließend mit dem passenden Aktivitäts-Faktor (Pal-Faktor) für den Leistungsumsatz multipliziert wird.

Kalorienbedarf Männer = (10 * kg + 6,25* cm – 5 * J + 5) * AF

Kalorienbedarf Frauen = (10 * kg + 6,25* cm – 5 * J – 161) * AF

Einzusetzen sind für: kg = Gewicht in kg, cm = Größe in cm, J = Alter in Jahren, AF = Aktivitäts-Faktor aus Tabelle.

Nutze den Kalorien Rechner, um deinen Kalorienbedarf zu berechnet.

Kalorienbilanz und Fettverlust / Muskelaufbau

Wie bereits bekannt, ist die Kalorienbilanz = Energiezufuhr – Energiebedarf.

Ausgeglichene Energiebilanz

Ist die Kalorienbilanz = 0 , führst Du genau so viel Energie zu, wie Du verbrauchst, Dein Energiebedarf entspricht der Energiezufuhr, Du würdest Dein Gewicht also halten.

Positive Kalorienbilanz

Ist die Energiebilanz positiv, führst Du mehr Energie zu als Du verbrauchst, und die überschüssige Energie wird in Form von Zucker in Muskel oder Leber, hauptsächlich aber bei vollen Muskeln und Leberspeichern in Form von Fett in Fettdepos abgespeichert. Man spricht auch von einem anabolen (aufbauenden) Zustand des Körpers.

Negative Kalorienbilanz

Ist die Energiebilanz negativ, verbrauchst Du mehr als Du zuführst, und der Körper stellt die fehlende Energie aus seinen Speichern wie Fett, Eiweiß oder Zucker aus Fettgewebe, Leber und Muskel zu Verfügung. Hier spricht man auch von einem katabolen (abbauenden) Zustand.

Ein Kaloriendefizit bzw. -überschuss kann dabei erzeugt werden, indem weniger oder mehr gegessen, oder aber gleich viel gegessen, aber dafür mehr oder weniger Sport getrieben wird. Es können natürlich auch beide Wege kombiniert werden.

Die Sache mit dem Fettverlust…

Fettverlust ist nur möglich, indem eine negative Kalorienbilanz geschaffen wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass es egal ist, welche Form der Nahrungszusammenstellung einer Diät gewählt wird, wie beispielsweise Low Carb oder High Carb. Die Ergebnisse des Fettverlustes sind bei allen Diäten mit gleichem Kaloriendefizit am Ende gleich, unter der Voraussetzung, dass der Eiweißkonsum derselbe ist.

Es gibt also in Bezug auf den Fettverlust unter den genannten Umständen keine bessere oder schlechtere Diät, sondern es kommt am Ende immer auf die Höhe des Energiedefizites an.

Die Sache mit dem Muskelaufbau…

Der Muskelaufbau ist am effektivsten mit einer positiven Kalorienbilanz. Hier spielt allerdings die Nahrungszusammenstellung auch eine wichtige Rolle, z.B. Low Carb oder High Carb, die Auswirkungen auf den Muskelaufbau hat. In Abhängigkeit von der Höhe eines Energiedefizits ist es möglich, als Anfänger sowohl Muskeln aufzubauen und gleichzeitig einen Fettverlust zu erzielen.

Als Fortgeschrittener wird dies immer unwahrscheinlicher, es steht dann im Fokus, den Muskel während einer Diät zu erhalten. Dies beantwortet auch die am Anfang aufgekommene Frage, ob Du Dich zwischen Muskelaufbau oder Diäternährung entscheiden musst, bzw. ob Fettverlust und Muskelaufbau gleichzeitig möglich sind.

Gerade zu Beginn als Neueinsteiger, und insbesondere mit höherem KFA, ist Beides möglich, da die für den Körper ungewohnten Muskelwachstumsreize noch groß genug sind, um Muskeln aufzubauen. Sobald Du Dich jedoch im Bereich der Fortgeschrittenen befindest, ist das in der Regel nicht mehr der Fall, und es geht in einer Diät darum, den bestmöglichen Muskelerhalt zu erzielen.

Erfahre in dem Artikel Körperfettanteil alles über den KFA und nutze den Körperfettanteil Rechner um deinen KFA zu bestimmen.

Egal, ob Anfänger oder Fortgeschrittener, am schnellsten baust Du Muskeln im Kalorienüberschuss auf. Gerade hier liegt eine typische Ursache für Stagnation im Muskelaufbau, da oftmals nicht genügend Kalorien zugeführt werden.

Abwechslung von Diät und Muskelaufbauphasen

Prinzipiell wird also zwischen einer Aufbau- und einer Diätphase unterschieden, die normalerweise immer abwechselnd betrieben werden. Da bei einer Aufbauphase nie ausschließlich Muskeln, sondern immer auch Fett mit aufgebaut wird, erfolgt danach wieder eine Diätphase unter Erhalt der Muskeln. Schau im Artikel Diät oder Muskelaufbauphase vorbei, um zu erfahren wie Du am besten startest.

Durch dieses Abwechseln der Phasen entsteht ein Kreislauf zwischen Aufbau- und Diätphase. Ein gutes Ziel ist es, um definiert auszusehen und gesund zu sein, einen Kreislauf mit einem variierenden KFA bei Männern von 10% bis 15%, und bei Frauen von 20 % bis 25 % KFA (Körperfettanteil, prozentualer Fettanteil Deines Körpers) zu erzeugen und in diesem zu bleiben. Dabei kann die Schwankungsbreite des KFA, je nach Vorliebe enger oder größer gezogen oder nach oben verschoben werden, beispielsweise 12 – 17 % bei Männern und 22 – 27 % bei Frauen. Im Artikel Zielsetzung für Diät und Muskelaufbau erfährst Du weitere wichtige Dinge für deine Zielsetzung.

Hinweis

Im Zusammenhang mit der Kalorienbilanz werden in Beiträgen weitere Themen behandelt wie:

-Stoffwechsel und Kalorienverbrauch: Gibt es wirklich „schnellen bzw. guten Stoffwechsel oder langsamen bzw. schlechten Stoffwechsel“

-Absinken des Kalorienbedarfs: Gibt es wirklich einen eingeschlafen Stoffwechsel?

-Abnahme Plateaus: Was sind Abnahme Plateaus und was tun?

-Kalorienzählen vs. intuitiver Ernährung: Welche Ernährungsweise ist besser?

-Unterschiedliche Körpertypen: Gibt es wirklich „ectomorph“, „mesomorph“, „endomorph“ Typen?

Quellen:

Christian von Loeffelholz: Ernährungsstrategien in Kraftsport und Bodybuilding: Optimaler Muskelaufbau, beschleunigter Fettabbau, gesteigerte Kraftleistung. Novagenics; Auflage: 10 (1. November 2009)

https://de.wikipedia.org/wiki/Leistungsumsatz , (01.07.2019)

https://de.wikipedia.org/wiki/Grundumsatz , (01.07.2019)

https://fitness-experts.de/grundlagen/kalorienverbrauch , (01.03.2017)