Grundumsatz

Der Grundumsatz (engl. basal metabolic rate - BMR, auch basal energy expenditure - BEE) ist diejenige Energiemenge, die der Körper pro Tag bei völliger Ruhe, bei Indifferenztemperatur (28 °C) und nüchtern zur Aufrechterhaltung seiner Funktion benötigt (etwa während des Schlafens). Physikalisch handelt es sich um Arbeit pro Zeit, also Leistung. Seine SI-Einheit ist daher Joule pro Sekunde (J/s) oder Watt (W), allerdings wird in der Praxis weiterhin meist die Einheit Kilokalorien pro 24 Stunden (kcal/24 h) benutzt und die Angabe „24 h“ weggelassen, auch wenn dies streng genommen nicht korrekt ist. Spricht man von Grundumsatz, so ist immer der Bezug auf 24 Stunden gemeint. 1 kcal entspricht 4,186 kJ, 1 kJ entspricht 0,239 kcal.

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Der Grundumsatz ist von Faktoren wie Geschlecht, Alter, Gewicht, Körpergröße, Muskelmasse, Wärmedämmung durch Kleidung und dem Gesundheitszustand (Fieber), abhängig.

Ein Mensch mit 70 kg Gewicht hat in etwa folgenden Grundumsatz:

• Mann: 7100 kJ/24 h (1700 kcal/24 h) = 7100 kJ/86400 s = 80 W
• Frau: 6300 kJ/24 h (1500 kcal/24 h) = 70 W

70–80% der Energie werden als Wärme abgegeben. Die Heizleistung eines Menschen entspricht etwa der Leistung einer 60 W-Glühbirne oder der einer Kerze. Pro Tag verschwitzt man 1-2 l Wasser, entsprechend einer Kühlleistung von etwa 30 W. Der Verbrauch steigt mit erhöhter körperlicher Aktivität an. Man bezeichnet ihn als den Arbeitsumsatz.

Messung

Durch Methoden der Kalorimetrie lässt sich der Grundumsatz messen, was aber für den Alltag außerhalb wissenschaftlicher Forschung, beispielsweise in Krankenhäusern, zu aufwändig ist. Man versucht deshalb, den Grundumsatz zu berechnen, wofür mehrere, unterschiedlich komplizierte Formeln existieren.

Berechnung

Bereits 1918 veröffentlichten J. A. Harris und F. G. Benedict die so genannte „Harris-Benedict-Formel“, in die einige der genannten Einflussfaktoren des Grundumsatzes eingehen. Die Formel stellt noch heute eine, in der Ernährungsmedizin allgemein akzeptierte, gute Näherung des gemessenen Grundumsatzes dar. Sie lautet:

für Männer:

Grundumsatz [kcal/24 h] = 66,47 + (13,7 × Körpergewicht [kg]) + (5 × Körpergröße [cm]) − (6,8 × Alter [Jahre])

für Frauen:

Grundumsatz [kcal/24 h] = 655,1 + (9,6 × Körpergewicht [kg]) + (1,8 × Körpergröße [cm]) − (4,7 × Alter [Jahre])

Der auffällige Unterschied des Summanden um fast eine Zehnerpotenz – 66,47 bei Männern, 655,1 bei Frauen – bringt zum Ausdruck, dass der Grundumsatz bei Männern stärker von der Körperstatur und der davon abhängigen Muskelmasse bestimmt wird.

Da mit steigendem Körpergewicht der Grundumsatz pro Kilogramm Körpergewicht abnimmt, sollte ab einem Body-Mass-Index von 30 kg/m² in die o.g. Formeln das angepasste Körpergewicht eingesetzt werden, das sich wie folgt berechnet:

Angepasstes Körpergewicht [kg] = Idealgewicht [kg] + ((Körpergewicht [kg] − Idealgewicht [kg]) × 0,25)

Dabei versteht man unter Idealgewicht (nach Broca) die Körpergröße in Zentimetern − 100. Außer für die Berechnung des angepassten Körpergewichts spielt das Idealgewicht heutzutage praktisch keine Rolle mehr und ist zur Beurteilung von Übergewicht und Adipositas durch den Body-Mass-Index abgelöst worden.

Stark vereinfacht, doch immer noch alltagstauglich, ist die Näherungsannahme, dass der Mensch pro Kilogramm Körpergewicht unter den genannten Bedingungen 25 kcal verbraucht. Daraus leitet sich folgende vereinfachte Formel ab:

Grundumsatz [kcal/ 24 h] = 25 × Körpergewicht [kg]

In zahlreichen Publikationen und von vielen Fachautoren wird jedoch eine etwas andere Faustformel verwendet und zudem die Berechnung noch nach dem Geschlecht unterschieden. Bedingt ist das dadurch, dass (durchschnittlich betrachtet) Männer i.d.R. etwas grösser sind und mehr Muskelmasse haben als Frauen (sowohl absolut als auch relativ zum Körpergewicht), bzw. weil Männer i.d.R. statistisch prozentual auch etwas weniger Körperfett haben.

Nach dieser Faustformel berechnet sich der tägliche Grundumsatz wie folgt:

für Männer: Grundumsatz = [Körpergewicht in kg] * 24 * 1,0

für Frauen: Grundumsatz = [Körpergewicht in kg] * 24 * 0,9

Durch den Multiplikator 0,9 bei Frauen wird der berechnete Wert um 10% gemindert. Die Angabe 24 wird verwendet, da der Tag 24 Stunden hat.

Tatsächlicher Energiebedarf

Der tatsächliche Energiebedarf (Summe aus dem Grund- und dem Leistungsumsatz) lässt sich abschätzen, indem man den errechneten Grundumsatz mit einem Aktivitätsfaktor multipliziert. Dieser beträgt zwischen 1,2 im Liegen oder Sitzen und bis über 6 bei starker körperlicher Arbeit, z.B. in der Schwerindustrie. Bei Büroarbeit kommt man auf einen Aktivitätsfaktor von 1,3 bis 1,6.

In der Medizin wird der Grundumsatz zur Ermittlung des tatsächlichen Energiebedarfs außer mit dem Aktivitätsfaktor (der bei bettlägerigen Patienten 1,2, und bei mobilisierten Patienten 1,3 beträgt) noch mit einem Traumafaktor multipliziert, der durch die Schwere der Krankheit bestimmt wird und zwischen 1,0 und 1,6 beträgt.