3. Juni 2024, 13:32 Uhr | Lesezeit: 10 Minuten
Um den täglichen Kalorienbedarf zu ermitteln, ist ein Wert essenziell: der Grundumsatz. Dabei handelt es sich um die Energie, die für die Aufrechterhaltung der grundlegenden Körperfunktionen benötigt wird. Zur Berechnung steht eine ganze Reihe an Formeln zur Verfügung, die verschiedene Faktoren berücksichtigt und sie entsprechend gewichtet. Nuno Alves von FITBOOK listet sieben Methoden zur Berechnung des Grundumsatzes auf.
Wer sich intensiver mit der Frage auseinandersetzt, wie viele Kalorien benötigt werden, um ein Ziel – zunehmen, abnehmen oder Gewicht halten – zu erreichen, muss zunächst klären, wie hoch der persönliche Verbrauch ist. Hierfür ist es wichtig, den Grundumsatz zu berechnen. FITBOOK erklärt, worum genau es sich handelt und stellt bekannte Formeln vor. Allesamt dienen zur Berechnung des Grundumsatzes in Kilokalorien pro Tag.
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Übersicht
- Abgrenzung des Grundumsatzes zum Ruheenergieverbrauch
- Grundumsatz mit Formeln berechnen: Welche Faktoren die Genauigkeit beeinflussen können
- Grundumsatz berechnen: 7 Formeln im Überblick
- Ergebnisvergleich der unterschiedlichen Formeln an einem konkreten Beispiel
- Fazit: Welche Formel eignet sich im Alltag am besten, um den Grundumsatz zu berechnen?
- Mithilfe des Grundumsatzes und des Aktivitätsfaktors Gesamtenergiebedarf berechnen
- FITBOOK-Kalorienrechner: Energieverbrauch beim Sport und im Alltag ermitteln
- Quellen
Wer beispielsweise abnehmen möchte, muss eine negative Energiebilanz erreichen, also weniger Kalorien konsumieren, als benötigt werden. Dafür ist es notwendig, den persönlichen Energiebedarf zu kennen, der sich aus Grundumsatz und Leistungsumsatz zusammensetzt. Letzterer, also körperliche Aktivität, macht allerdings nur einen kleinen Teil aus des Gesamtkalorienverbrauchs aus, nämlich zwischen ca. fünf und zehn Prozent. Der Großteil unseres Kalorienverbrauchs – 60 bis 65 Prozent – entfällt auf den Grundumsatz (engl. Basal Metabolic Rate, kurz: BMR).
Abgrenzung des Grundumsatzes zum Ruheenergieverbrauch
Zuweilen werden Grundumsatz und Ruheenergieverbrauch (engl. Resting Energy Expenditure, kurz: REE) synonym verwendet, allerdings gibt es einen Unterschied: Während der Grundumsatz bzw. die basale Stoffwechselrate die Energie zur Aufrechterhaltung der Vitalfunktionen wie etwa Herzschlag, Hirnaktivität, Atmung etc. bezeichnet, meint der Ruhestoffwechsel den Kalorienverbrauch im Ruhezustand. Im Schnitt liegt der Grundumsatz circa zehn Prozent unter dem REE.
Hinweis: Da auch in manchen Studien nicht immer eine trennscharfe Unterscheidung erfolgt, nutzen wir in diesem Beitrag auch solche Formeln, die auf Basis des REE erarbeitet wurden.
Für eine akkurate Bestimmung der basalen Stoffwechselrate gilt ein standardisiertes Verfahren:
- Messung am Morgen nach acht Stunden Schlaf, in Ruhe (liegend)
- zwölf Stunden nach der letzten Mahlzeit
- in einer Umgebung, die in puncto Temperatur neutral ist, also weder zu heiß noch zu kalt
Allerdings ist eine genaue Bestimmung des Grundumsatzes mithilfe der sogenannten Kalorimetrie (direkt oder indirekt) aufwendig und teils nur unter Laborbedingungen möglich. Deshalb haben Forscher anhand von Daten unterschiedliche Formeln entwickelt, welche die Ermittlung von Schätzwerten ermöglichen.
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Grundumsatz mit Formeln berechnen: Welche Faktoren die Genauigkeit beeinflussen können
Die Schätzung des Grundumsatzes anhand von Formeln unterliegt einigen Einschränkungen, da sie auf Referenzwerten basieren. Bei Personen, die davon abweichen, reduziert sich die Genauigkeit. So verfälschen u. a. starkes Über- oder Untergewicht sowie ein hoher Muskelanteil das Ergebnis. Auch andere individuelle Faktoren wie gesundheitliche Vorbelastungen können einen Einfluss haben und somit dazu führen, dass der errechnete Wert vom tatsächlichen mitunter signifikant abweicht.
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Grundumsatz berechnen: 7 Formeln im Überblick
Vereinfachte Formel
In einer vereinfachten Form wird für die Berechnung des Grundumsatzes lediglich das Gewicht in Kilogramm verwendet und nach Geschlecht unterschieden, da Frauen im Vergleich zu Männern durchschnittlich einen geringeren Muskelanteil und eine geringere Körpergröße haben. In dieser einfachen Berechnung wird davon ausgegangen, dass Frauen einen zehn Prozent geringeren Grundumsatz haben.
Frauen
- Grundumsatz = [Körpergewicht in kg] x 24 x 0,9
Männer
- Grundumsatz = [Körpergewicht in kg] x 24 x 1,0
Harris-Benedict-Formel
Die von James Arthur Harris and Francis Gano Benedict entwickelte Formel entstammt einer 1919 veröffentlichten Studie mit dem Titel „A Biometric Study of Basal Metabolism in Man“, z. Dt.: „Eine biometrische Studie des menschlichen Grundstoffwechsels“. Sie integriert neben Gewicht und Größe auch das Alter und Geschlecht.
Frauen
- Grundumsatz = 447,593 + (9,247 x Gewicht in kg) + (3,098 x Größe in cm) – (4,330 x Alter in Jahren)
Männer
- Grundumsatz = 88,362 + (13,397 x Gewicht in kg) + (4,799 x Größe in cm) – (5,677 x Alter in Jahren)
Mifflin-St.-Jeor-Formel
Die Mifflin-St.-Jeor-Formel wurde im Jahr 1990 veröffentlicht und berechnet streng genommen nicht den Grundumsatz, sondern den Ruheenergieverbrauch.1 Sie wird dennoch als Weiterentwicklung der Harris-Benedict-Formel betrachtet. Aufgrund ihrer Genauigkeit wird sie u. a. vom US-Diätetik-Verband Academy of Nutrition and Dietetics bei adipösen Menschen empfohlen. In die Formel fließen neben Gewicht und Größe auch das Alter und Geschlecht ein.
Frauen
- Grundumsatz = (10 x Gewicht in kg) + (6,25 x Größe in cm) – (5 x Alter in Jahren) – 161
Männer
- Grundumsatz = (10 x Gewicht in kg) + (6,25 x Größe in cm) – (5 x Alter in Jahren) + 5
Katch-McArdle-Formel
Die Katch-McArdle-Formel nutzt einen etwas anderen Ansatz als die bisher genannten Formeln, da sie den Körperfettanteil in ihre Berechnungen einbezieht und somit eine Alternative für Personen bietet, die ihren Körperfettanteil kennen oder messen können. Diese Formel ist nützlich für diejenigen, die sehr muskulös sind oder deren Körperbau stark vom Durchschnitt abweicht:
- Grundumsatz = 370 + (21,6 x fettfreie Körpermasse in kg)
Berechnung der fettfreien Körpermasse
Die fettfreie Masse (engl. Fat Free Mass, kurz: FFM) umfasst alle Bestandteile des Körpers, die kein Fett enthalten. Dazu gehören Muskeln, Knochen, Organe, Wasser, Gewebe und alle anderen Körperbestandteile außer Fettgewebe. Berechnet wird sie wie folgt:
- Fettfreie Körpermasse = Gesamtgewicht × (1− Körperfettanteil in Dezimalform)
Beispiel für eine Person, die 75 Kilogramm wiegt und einen Körperfettanteil von 22 Prozent hat.
- Fettfreie Körpermasse: 75 kg × (1 − 0,22) = 75 kg × 0,78 = 58,5 kg
Cunningham-Formel
Die Cunningham-Formel wurde 1980 veröffentlicht.2 Sie berücksichtigt die Magermasse (engl. Lean Body Mass, kurz: LBM), was sie präziser macht als einige andere allgemeine Formeln – vor allem bei Personen mit hohem Muskelanteil. Die Cunningham-Formel lautet:
- Grundumsatz = 500 + (22 x fettfreie Körpermasse in kg)
Unterschied fettfreie Körpermasse und Magermasse
Fettfreie Körpermasse (FFM) und Magermasse (LBM) unterscheiden sich in den enthaltenen Bestandteilen. Während FFM alle Körperbestandteile außer Fettgewebe umfasst (s. o.), beinhaltet die Magermasse zusätzlich die Fette, die für die normalen Körperfunktionen notwendig sind (etwa in Organen und Zellmembranen). In der Praxis werden die Begriffe jedoch oft austauschbar verwendet, da der Unterschied gering ist.
Müller-Formel
Die auf den deutschen Wissenschaftler Manfred James Müller zurückgehende Formel bezieht Magermasse, Fettmasse (Körpergewicht abzüglich Magermasse), Alter und Geschlecht in die Berechnung des BMR ein. Auch die Müller-Formel berücksichtigt, dass Männer durchschnittlich mehr Energie benötigen als Frauen und der Energiebedarf mit zunehmendem Alter sinkt.
Frauen
- Grundumsatz = (13,587 x Magermasse in kg) + (9,613 x Fettmasse in kg) + (198 x 0) + 674 – (3,351 x Alter in Jahren)
Männer
- Grundumsatz = (13,587 x Magermasse in kg) + (9,613 x Fettmasse in kg) + (198 x 1) + 674 – (3,351 x Alter in Jahren)
Schofield-Formel
Veröffentlicht wurde die Formel 1985 von Schofield et. al.3 Sie wird unter anderem von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfohlen und berücksichtigt neben Gewicht auch Alter und Geschlecht der Person. Hinzu kommt ein sogenannter Standardschätzfehler (Standard error of estimation, kurz: SEE), der je nach Alter unterschiedlich hoch ist. Personen mit einem geringeren Körperfettanteil sollten den Wert addieren, solche mit höherem Körperfettanteil abziehen (siehe Beispielrechnung unten). Mit diesen Anpassungen soll der geschätzte Grundumsatz besser die individuelle Körperzusammensetzung berücksichtigen.
Frauen
| Alter in Jahren | Formel | Standardschätzfehler |
|---|---|---|
| unter 3 | 58,317 × Gewicht in kg - 31,1 | 59 |
| 3 bis 10 | 20,315 × Gewicht in kg + 485,9 | 70 |
| 11 bis 18 | 13,384 × Gewicht in kg + 692,6 | 111 |
| 19 bis 30 | 14,818 × Gewicht in kg + 486,6 | 119 |
| 31 bis 60 | 8,126 × Gewicht in kg + 845,6 | 111 |
| über 60 | 9,082 × Gewicht in kg + 658,5 | 108 |
Männer
| Alter | Formel | Standardschätzfehler |
|---|---|---|
| unter 3 | 59,512 × Gewicht in kg - 30,4 | 70 |
| 3 bis 10 | 22,706 × Gewicht in kg + 504,3 | 67 |
| 11 bis 18 | 17,686 × Gewicht in kg + 658,2 | 105 |
| 19 bis 30 | 15,057 × Gewicht in kg + 692,2 | 153 |
| 31 bis 60 | 11,472 × Gewicht in kg + 873,1 | 167 |
| über 60 | 11,711 × Gewicht in kg + 587,7 | 164 |
Ergebnisvergleich der unterschiedlichen Formeln an einem konkreten Beispiel
Um nun einmal die Unterschiede aufzuzeigen, berechnen wir den Grundumsatz beispielhaft für eine Person, die folgende Charakteristika aufweist:
- Geschlecht: männlich
- Alter: 42 Jahre
- Gewicht: 75 Kilogramm
- Größe: 177 Zentimeter
- Körperfettanteil: 16 Prozent
- Fettfreie Körpermasse bzw. Magermasse: 63 Kilogramm
- Fettmasse: 12 Kilogramm
Grundumsatz-Ergebnisse nach:
- Vereinfachter Formel: 1800 kcal/Tag
- Harris-Benedict: 1704,126 kcal/Tag
- Mifflin-St.-Jeor: 1651,25 kcal/Tag
- Katch-McArdle: 1730,8 kcal/Tag
- Cunningham-Formel: 1886 kcal/Tag
- Müller: 1702,595 kcal/Tag
- Schofield: 1733,5 kcal/Tag (ohne Nutzung des Standardschätzfehlers)
Egal, welche Formel man am Ende nimmt: Der Unterschied beträgt maximal rund 234,75 Kilokalorien (zwischen der Cunningham und der Mifflin-St.-Jeor-Formel). Ansonsten bewegen sich bei diesem Beispiel die restlichen Berechnungen in einem Bereich, der in der Praxis kaum Relevanz hat.
Vereinfachter Formel – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: Grundumsatz = [Körpergewicht in kg] x 24 x 1,0
Unser Rechenbeispiel: 75 x 24 x 1,0 = 1800
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1800 kcal/Tag.
Harris-Benedict – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: Grundumsatz = 88,362 + (13,397 x Gewicht in kg) + (4,799 x Größe in cm) – (5,677 x Alter in Jahren)
Unser Rechenbeispiel: 88,362 + (13,397 x 75) + (4,799 x 177) – (5,677 x 42) = 1704,126
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1704,126 kcal/Tag.
Mifflin-St.-Jeor – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: Grundumsatz = (10 x Gewicht in kg) + (6,25 x Größe in cm) – (5 x Alter in Jahren) + 5
Unser Rechenbeispiel: (10 x 75) + (6,25 x 177) – (5 x 42) + 5 = 1651,25
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1651,25 kcal/Tag.
Katch-McArdle – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: 370 + (21,6 x fettfreie Körpermasse in kg)
Unser Rechenbeispiel: 370 + (21,6 x 63) = 1730,8
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1730,8 kcal/Tag.
Cunningham-Formel – unsere Beispielrechnung
Die Formel zur Erinnerung: Grundumsatz = 500 + (22 x fettfreie Körpermasse in kg)
Unser Rechenbeispiel: 500 + (22 x 63) = 1886
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1886 kcal/Tag.
Müller – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: Grundumsatz = (13,587 x 12) + (9,613 x Fettmasse in kg) + (198 x 1) + 674 – (3,351 x Alter in Jahren)
Unser Rechenbeispiel: (13,587 x 12) + (9,613 x 63) + (198 x 1) + 674 – (3,351 x 42) = 1702,595
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1702,595 kcal/Tag.
Schofield – unsere Beispielrechnung
Die Formel für Männer zur Erinnerung: Grundumsatz = 11,472 × Gewicht in kg + 873,1
Unser Rechenbeispiel (ohne Nutzung des Standardschätzfehlers): 11,472 × 75 + 873,1 = 1733,5
In unserem Beispiel beträgt der Grundumsatz für die erdachte Person also 1733,5 kcal/Tag.
Fazit: Welche Formel eignet sich im Alltag am besten, um den Grundumsatz zu berechnen?
Davon ausgehend, dass viele Menschen nicht genau ihren Körperfettanteil kennen und ermitteln können, so eignen sich letztlich die Formeln, die schnell zur Verfügung stehende Werte bzw. Informationen integrieren wie Alter, Größe, Gewicht und Geschlecht. Im Alltag daher gut geeignet sind:
- die vereinfachte Formel
- die Harris-Benedict-Formel
- die Mifflin-St.-Jeor-Formel
- die Schofield-Formel
Hinweis: Wie oben bereits beschrieben, gibt es allerdings viele Faktoren, welche die Genauigkeit beeinflussen können. In diesen Fällen könnte eine andere Formel wesentlich präziser sein. So besteht bei der vereinfachten Formel die Gefahr, dass der Grundumsatz bei mehrgewichtigen Menschen tendenziell hoch ausfällt.
Mithilfe des Grundumsatzes und des Aktivitätsfaktors Gesamtenergiebedarf berechnen
Um nun den Gesamtenergiebedarf (engl. Total Daily Energy Expenditure, kurz: TDEE) zu berechnen, muss man den ermittelten Grundumsatz mit einem Aktivitätsfaktor (engl. Physical Activity Level, kurz: PAL) multiplizieren. Dabei handelt es sich letztlich um Schätzung der körperlichen Aktivität im Alltag.
Die Aktivitätslevel
| Aktivitätslevel | Faktor | Beschreibung |
|---|---|---|
| Vorwiegend sitzend bzw. kaum Bewegung | 1,2 | Typische Alltagsaktivitäten wie Einkaufen, Bürojob, kein Sport, keine längeren Spaziergänge; weniger als 5000 Schritte/Tag. |
| Leichte Aktivität | 1,4 | Typische Alltagsaktivitäten (einkaufen, kochen, putzen), selten Sport, lockeres Spaziergehen, Bürojob; 5000 bis 7500 Schritte/Tag |
| Moderate Aktivität | 1,6 | Regelmäßiger Sport an ca. zwei bis drei Tagen pro Woche oder vorwiegend stehende Arbeit; 7500 bis 10.000 Schritte/Tag |
| Hohes Aktivitätslevel | 1,7 | Vier- bis fünfmal Sport pro Woche oder ein Job, in dem viel Bewegung erforderlich ist (vorwiegend gehend); 10.000 bis 12.500 Schritte/Tag |
| Sehr hohes Aktivitätslevel | 1,9 | Zweimal bzw. zwei oder mehr Stunden Sport am Tag oder harte körperliche Arbeit; mehr als 12.500 Schritte/Tag |
- Gesamtenergiebedarf = Grundumsatz x Aktivitätsfaktor
Beispiel: Der Gesamtenergiebedarf einer Person mit einem ermittelten Grundumsatz von 1500 kcal/Tag und einem moderaten Aktivitätsfaktor von 1,6 ergibt also:
Gesamtenergiebedarf = 1500 kcal/Tag x 1,6 = 2400 kcal/Tag
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