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Die lieben Kalorien

Kalorien sind keine kleinen Tierchen die nachts die Kleider enger nähen. Es ist eine Energieeinheit. Aber wo kommt die Kalorie eigentlich her und warum bestimmt sie was dick macht und was nicht, wie viel wir essen dürfen oder ob wir hungern müssen?

Der Begriff „Kalorie“ kommt vom lateinischen Wort „calor“, was soviel bedeutet wie Wärme. Die Kalorie (cal) als Energieeinheit beschreibt die Wärmemenge. Sie ist bei Physikern und Chemikern ziemlich aus der Mode, denn international rechnet man nur noch in Joule. Bei Lebensmitteln geben die Wärmeeinheiten Kalorien und Joule den Brennwert eines Lebensmittels an.

Dafür wird die Einheit 1.000-fach angegeben: Kilokalorien (kcal) bzw. Kilojoule (kJ). Wer also von Kalorien spricht, wenn er den Brennwert von Lebensmitteln nennt, meint eigentlich Kilokalorien. Eine Tafel Schokolade hat nicht 550 Kalorien, sondern 550.000 Kalorien. Das hört sich sehr schön viel an, nicht? Deswegen lieber „nur“ 550 Kilokalorien…

Was ist gemeint, wenn man von Brennwert der Nahrung spricht?

Das ist gar nicht so einfach, denn im Gegensatz zur Wärmeeinheit Joule ist die Kalorie im internationalen Einheitensystem (SI) nicht eindeutig definiert.

Die Angabe von Kalorien kann sich auf verschiedene Berechnungsgrundlagen beziehen, zum Beispiel können Kalorien ausdrücken:

  • wie viel Wärmeenergie benötigt wird um ein Gramm Wasser von 14,5°C auf 15,5°C zu erwärmen oder
  • welche Wärmenergie benötigt wird um ein Gramm Wasser zwischen 0°C und 100°C um ein Kelvin zu erwärmen oder
  • Kalorien können 1/860 (in Worten: einem Achthundertsechzigstel) einer internationalen Wattstunde entsprechen.

Ein Rechenbeispiel:
Um einen Liter Wasser von 7°C auf 20°C zu erwärmen benötigt man die Energie von 13 Kilokalorien (kcal) oder 54,4 Kilojoule (kJ) oder 15 Wattstunden. Eine Tafel Schokolade enthält die Wärmeenergie 550 Kilokalorien. Damit könnte man ca. 42 Liter Wasser von kühlen 7°C auf angenehme 20°C erwärmen.

Das klingt nicht nach Lebensmitteln und Stoffwechsel. Ursprünglich sollten mit dem Begriff „ Kalorie“ thermochemische Prozesse beschrieben werden. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde damit der Energieumsatz von Dampfmaschinen durch Erwärmung von Wasser bezeichnet.

Klar, die Umwandlung von Nahrung in Energie im menschlichen Körper ist (unter anderem) ein thermochemischer Prozess. Doch die Nahrung wird in unserem Körper nicht wie in einem Ofen verfeuert. Da spielen noch andere wichtige Stoffwechsel-Prozesse eine Rolle. Um Lebensmittel in ihrem Energiegehalt vergleichbar zu machen, eignen sich die Einheiten Kilokalorien oder Kilojoule trotzdem.

Wie wird der Energiegehalt unserer Nahrung ermittelt?

Wir selbst können die Kalorien verschiedener Lebensmittel aus einer Kalorientabelle, zum Beispiel vom Internetdienst fettrechner.de, ablesen. Aber wer misst den Brennwert eines Lebensmittels bevor es in eine Tabelle eingetragen wird?

Dafür kommt das Bombenkalorimeter zum Einsatz. Dieses Gerät ist ein Stahlkasten, in dem sich eine Schale befindet. In dieser Schale wird das zu analysierende Lebensmittel hineingelegt und mit einem glühenden Draht verbrannt. Das ganze geschieht unter Sauerstoffüberdruck.

Dabei ist das Bombenkalorimeter von Wasser umgeben, welches durch die freiwerdende Energie erwärmt wird. Aus dem Grad der Erwärmung (2°C oder 20°C) kann der Kalorien- bzw. Joulegehalt des Lebensmittels ermittelt werden. Der Kaloriengehalt eines Lebensmittels ist umso höher, je größer der Temperaturanstieg des Wassers.

Kalorienangaben lassen sich nicht pauschalisieren. Holz ist zum Beispiel ein guter Brennstoff und liefert viele Kalorien – jedoch nur für einen Ofen und nicht für den menschlichen Organismus. Deshalb zieht man beim Brennwert von Lebensmitteln die Ballaststoffe ab, die als nicht verdaulich für den Menschen eingestuft werden.

Trotzdem kann man nicht genau ausdrücken wie viel Energie ein Lebensmittel einem Menschen liefern kann, denn jeder Mensch hat eine andere Darmflora und jedes Lebensmittel eine andere Zusammensetzung. Zum Beispiel liefert ein Apfel einem Menschen mehr, einem anderen Menschen weniger Energie.

Wie viel Energie verbraucht der Mensch?

Genauso unterschiedlich wie der Kaloriengehalt der Lebensmittel ist der Energieverbrauch der Menschen. Das ist wie bei Autos! Der eine Motor verbraucht mehr, der andere weniger Benzin, je nach Modell.

Genauso ist das beim Menschen, nur noch viel uneindeutiger, da die Reserve nicht aus 5 Litern Benzin, sondern langfristig angelegten Fettzellen besteht.

Unser Stoffwechsel ist eben kein Motor! Dennoch gibt es bestimmte Einflussfaktoren, die über den menschlichen Energieverbrauch und die Stoffwechselgeschwindigkeit entscheiden.

  • Der erste Faktor- das Gewicht.
    Trägt man einen schweren Rucksack, wird das Gehen viel anstrengender und der Energieverbrauch steigt.
  • Der zweite Faktor- das Geschlecht.
    Männer besitzen mehr Muskelmasse und Muskelmasse verbraucht mehr Energie als anderes Zellgewebe.
  • Der dritte Faktor- das Alter.
    Ein junger Körper hat einen schnelleren Stoffwechsel, denn Haare, Haut und andere Zellen des Körpers werden in kürzeren Abständen erneuert.
  • Der vierte Faktor-Aktivität
    Dazu zählen im wesentlichen Alltagsbewegung und Sport.

Der Grundumsatz eines Menschen wird über die Funktionen, die der menschliche Körper ausführt um am Leben zu bleiben, bestimmt. Zum Beispiel: Atmung, Zellerneuerung, Bluttransport und der Erhalt der Körpertemperatur (37°C). Dieser Grundumsatz kann über die Formeln von Harris-Benedict ermittelt werden:

  • Frau: 655 + (9.6 * Gewicht in kg) + (1.8 * Größe in cm) – (4.7 * Alter in Jahren)
  • Mann: 66 + (13.7 * Gewicht in kg) + (5 * Größe in cm) – (6.8 * Alter in Jahren)

Aber wir atmen und erwärmen uns nicht nur, sondern jeder Schritt verbraucht Energie, genau wie jeder Kilometer beim Autofahren Benzin verbraucht. Harris Benedict hat den Grundumsatz deshalb um verschiedene Kennzahlen zur Aktivität ergänzt. Der Grundumsatz wird, je nach Aktivität eines Menschen, mit folgenden Faktoren multipliziert:

  • sehr leicht: GU x 1.2
  • normale Aktivität: GU x 1.3
  • mäßig aktiv: GU x 1.4
  • aktiv: GU x 1.6
  • stark aktiv. GU x 1.9

Beispiel: Eine 30 jährige Frau mit einem Gewicht von 65 Kilo bei einer Körpergröße von 165 cm hat einen Grundumsatz von 1495 Kilokalorien. Sie ist normal aktiv, das heißt sie treibt wenig Sport und bewegt sich nicht besonders viel im Alltag und Beruf. Ihr Aktivitätsfaktor ist 1,3 und damit beträgt ihr Gesamtenergieumsatz 1866 Kilokalorien pro Tag.

Diese Berechnungen sollen und können nur Richtwerte liefern. Man kennt zum Beispiel Personen, die essen können was sie wollen und nicht zunehmen und andere die nur eine Scheibe Käse anschauen und schon ein Kilo mehr auf den Rippen haben.

Ein großer Faktor bleibt unser unergründlicher Stoffwechsel. Evolutionsbedingt leiden viele westliche Bevölkerungsgruppen an Überernährung. Unser Stoffwechsel stellte sich nicht auf das plötzliche reichhaltige Überangebot an Nahrungsmitteln ein. Die Mexikaner, die in den U.S.A. zum Beispiel leben, leiden sehr stark an Übergewicht – man spricht gar von einer Epidemie. Grund dafür ist die Jahrhunderte lange Nahrungsknappheit im eigenen Land.

Anderes Beispiel:
Chinesen. Sie und viele andere asiatische Völker vertragen selten Milch, weil ihr Stoffwechsel auf Laktose (Milchzucker) nicht „trainiert“ ist. Ihnen fehlt ein Enzym, welches zur problemlosen Aufspaltung und Verdauung von Milchzucker notwendig ist. Milchprodukte hatten bis in die heutige Zeit kaum Verwendung in China. Anders in Deutschland: hier zählen Milchprodukte zu den Grundnahrungsmitteln. Stoffwechsel ist also auch eine Frage der Essgewohnheit und Kulturtradition.

Zum Schluss stellt sich die Frage: Warum Kalorien zählen?

Es wird uns wohl kaum etwas anderes übrig bleiben! Es gibt noch nichts Brauchbareres und Genaueres als diese Wärmeeinheit. Auch wenn eine Scheibe Käse nicht mit einem Stück Holz, und unser Körper nicht mit einem Ofen vergleichbar ist, geben uns Kalorien doch ein Gefühl für Energieverbrauch und Energieaufnahme. Und deshalb wird sie uns noch ein Weilchen begleiten – die Kalorie.