Energie

Allgemeine Informationen

Energie(-bereitstellung) ist eine Grundlage des Lebens. Damit der Körper einwandfrei funktioniert, muss eine ausreichende Energiezufuhr über die Ernährung sichergestellt sein. Die Angabe des Energiegehalts der Nahrung erfolgt in Joule (J) bzw. Kilojoule (kJ). Um zu grosse Werte bei der Angabe in Joules zu vermeiden, kürzt man diese gerne ab: 1’000’000 J = 1000 kJ = 1 Megajoule (MJ). Der Gebrauch der Einheit „Kalorie“ bzw. „Kilokalorie“ ist veraltet und heute weltweit nicht mehr gestattet, in der Schweiz besteht das Verbot sogar seit 1977. Von der veralteten Kalorie in Joule umzurechnen ist sehr einfach, man multipliziert die Kalorienangaben ungefähr mit vier.  Umgekehrt teilt man Joule-Angaben durch vier um Kalorienangaben zu erhalten (ganz genau sind die Faktoren: 1kJ = 0.24 kcal bzw. 1 kcal = 4.18 kJ).

Energielieferanten

Kohlenhydrate, Fette und Proteine sind die drei Nährstoffe, welche als Energieträger für den gesunden Menschen von Bedeutung sind. Ein zusätzlicher Energielieferant ist Alkohol, wobei jedoch seine mengenmässige Bedeutung im gesunden Menschen nicht hoch ist. Nachfolgend ist der Energiegehalt der verschiedenen Nährstoffe aufgelistet.

In der Literatur finden sich nach wie vor unzählige (meistens fragliche) Verhältnisse in Bezug auf die Verteilung der Energielieferanten in der Ernährung. Diese Empfehlungen richten sich in der Regel an körperlich moderat aktive Menschen und lehnen sich häufig an die lange Zeit „gültigen“ Empfehlungen zur Reduktion des Fettanteils (v.a. gesättigte Fettsäuren) an. Gleichsam beinhalten diese Empfehlung nicht selten relativ tiefe Proteinmengen, welche sich am effektiven Bedarf von inaktiven Menschen orientieren. Dabei wird nicht berücksichtigt, dass auch höhere Mengen an Protein problemlos oder gar sinnvoll sein und biologische Wirkung entfalten können. Empfehlungen mit tiefen Fett- und Proteinmengen führen automatisch zu einer hohen Kohlenhydratzufuhr. Viele Ernährungsorganisationen unterstützen deshalb trotz gegensätzlichen Studiendaten nach wie vor kohlenhydratreiche und fettarme Ernährungsweisen. Dies, obwohl es unterdessen solide Evidenz dafür gibt, dass die Zufuhr von Kohlenhydraten bei körperlich Inaktiven gesenkt und die Protein- und Fettzufuhr erhöht werden werden sollte.

Die aktuelle Empfehlung zur Energiezufuhr für gesunde Erwachsene mit geringer körperlicher Aktivität nach DACH (Referenzwerte für den deutschsprachigen Raum) sowie eine alternative Makronährstoffverteilung gemäss aktuell diskutierten Tendenzen in der Ernährungswissenschaft ist nachfolgend aufgelistet.

Im Gegensatz zu inaktiven Menschen benötigen Sportlerinnen und Sportlern je nach ausgeübter Sportart eine erhöhte Kohlenhydratzufuhr, wobei diese bei sportlich aktiven Menschen keine gesundheitlichen Risiken birgt.

Energieangaben: relativ oder absolut?

Die meisten Ernährungs- und Gesundheitsorganisationen geben die Empfehlungen für die Zufuhr der Makronährstoffe als % der Gesamtenergiezufuhr an. Solange die Zielgruppe der Empfehlung einen homogenen Energieverbrauch aufweist, sind solche Angaben umsetzbar. Für Sportlerinnen und Sportler machen aber relative Angaben in % der Gesamtenergiezufuhr aber wenig Sinn. Denn der Energiebedarf im Sport kann in Abhängigkeit der Sportart und des Leistungsniveaus stark variieren. Aus diesem Grund arbeiten die Empfehlungen in der Sporternährung mit absoluten Werten, also g des Nährstoffes pro kg Körpermasse, wobei auch hier die Praxistauglichkeit eingeschränkt ist (besser ist die Arbeit mit Lebensmittelyramiden). Absolute Werte sind nachfolgend dargestellt.

Energiebedarf

Etwas vereinfacht dargestellt machen der Grundumsatz und der Energiebedarf für körperliche Aktivität gemeinsam den gesamten Energiebedarf aus. Der Grundumsatz entspricht der minimal benötigten Energiemenge zur Aufrechterhaltung aller lebensnotwendigen Stoffwechselfunktionen (auch Verdauung = „thermogener Effekt der Nahrung) eines gesunden Menschen, der sich seit mindestens acht Stunden in absoluter Ruhe befindet, wach ist und seit 10 bis 12 Stunden nichts gegessen hat. Der Arbeitsumsatz widerspiegelt dem Energieverbrauch durch körperliche Arbeit und hängt von der Art der Arbeit, der Intensität und der Aktivitätsdauer ab. Zusätzlich hängt der Gesamtenergieumsatz auch mit verschiedenen Faktoren wie bspw. Wachstum, Schwangerschaft, Stillzeit, Verhalten, Krankheit, Stress oder Umwelt zusammen.

Der Grundumsatz

Bei körperlich wenig aktiven Personen macht der Grundumsatz den grössten Teil des gesamten Energieverbrauchs aus (ca. 60%). Er wird von verschiedenen Faktoren wie bspw. Geschlecht, Alter, Körpermasse und -oberfläche oder Genetik bestimmt, wobei bei der Körpermasse vor allem die fettfreie Körpermasse entscheidend ist (ein grosser Teil des Energieverbrauchs in der fettfreien Masse wird für die Muskelproteinsynthese benötigt). Im Alter nimmt die fettfreie Körpermasse ab. Da Männern über mehr Muskelmasse als Frauen verfügen, ist deren Grundumsatz rund 10% tiefer als bei Männern. Es existieren zwar viele Formeln zur Berechnung des Grundumsatzes, sie nähern sich jedoch nur grob an den tatsächlichen Grundumsatz an (individuelle Abweichungen davonliegen bei -30 bis +40%). Einzig eine Messung des Grundumsatzes mittels Kalorimetrie führt zu einem sicheren Resultat.

Der Arbeitsenergieverbrauch

Energie wird bei jeder körperlicher Aktivität (jede Muskelkontraktion) benötigt. Bei einer berufstätigen Person, die lange sitzt und sich in der Freizeit wenig bewegt, macht dieses geringe Aktivitätsniveau etwa 20 bis 30% des Grundumsatzes aus (zusätzlicher Energieverbrauch zum Grundumsatz). Da der Gesamtenergiebedarf als Mehrfaches des Grundumsatzes ausgedrückt werden kann, multipliziert man den Grundumsatz bei inaktiven Personen mit 1.2, resp. 1.3 (100 % Grundumsatz plus 20-30% für die körperliche Aktivität). Dieser Faktor wird als Physical Activity Level (PAL) bezeichnet. Eine Übersicht mit PAL-Werten ist unten dargestellt.

Energiebilanz

Die Energiebilanz entspricht der Differenz zwischen Energieaufnahme und –verbrauch. Sind Energieaufnahme und -verbrauch gleich hoch, so spricht man von einer Nullbilanz oder von einer ausgeglichenen Energiebilanz. Über einen längeren Zeitraum führt eine positive Bilanz zu einer Gewichtszunahme, da der Überschuss an Energie zwingendermassen im Körper gespeichert wird. Umgekehrt führt eine langfristig negative Energiebilanz zu einer Abnehme der Körpermasse. Die wesentlichen Beeinflusser der Energiebilanz sind somit die Nahrungsaufnahme und der Energieverbrauch. Da jedoch auch die Verteilung der Energieträger einen Einfluss auf den Energieverbrauch hat, scheint auch die Art der Zufuhr eine (kleine) Rolle zu spielen.

Energiebedarf für den Sport

Angenäherte Werte für unterschiedliche Sportarten und –intensitäten finden sich unter https://sites.google.com/site/compendiumofphysicalactivities/.

Energiespeicher

Der Körper kann Energie nur in Form von Fetten oder Kohlenhydraten speichern. Fett stellt dabei für den Körper die ideale Speichersubstanz dar. Es kann auf kleinstem Raum viel Energie speichern, da Fett erstens mehr als doppelt so viel Energie pro Gramm als Kohlenhydrate enthält und zudem nahezu wasserfrei gelagert werden kann. Bei der Speicherung der Kohlenhydrate muss fast das Doppelte des Speichergewichts an Wasser mit eingelagert werden. Zudem sind die Kohlenhydratspeicher sehr begrenzt.