Unser Körper ist darauf angewiesen, aus den Nahrungsbestandteilen Eiweiße, Kohlenhydrate, Fette und auch Alkohol Energie zu gewinnen, um lebenswichtige Prozesse aufrechtzuerhalten. Im Folgenden werden die Grundlagen der energetischen Versorgung des Körpers besprochen, bevor in den jeweiligen Kapiteln detailliert auf die unterschiedlichen Energielieferanten eingegangen wird.

Der Energiegehalt von Nahrungsbestandteilen kann auf verschiedene Weisen angegeben werden. In der Physik wird meist die Energieeinheit Joule verwendet. Dabei ist ein Joule die Energiemenge, die benötigt wird, um ein 100 Gramm schweres Gewicht einen Meter vom Boden anzuheben. Das entspricht in etwa dem Gewicht einer Tafel Schokolade, die wiederum einen Energiegehalt von 2100 kJ enthält.

Außerdem gibt es noch die Energieeinheit Kalorie (cal), die den meisten geläufiger sein dürfte. Eine Kalorie ist diejenige Energiemenge, die zum Erwärmen von 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius benötigt wird. Dementsprechend ist eine Kilokalorie (kcal), die Energiemenge, die benötigt wird, um einen Liter Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen.

Aufgrund der EU-Richtlinien zur Nährwertkennzeichnung muss ein Großteil der verarbeiteten Lebensmittel mit Nährwertangaben sowohl in Kilojoule als auch Kilokalorie gekennzeichnet werden. Dadurch ist der Kaloriengehalt eines Lebensmittels für jeden Käufer zu erkennen. Beide Einheiten können auch ineinander überführt werden: 1 cal = 4,184 J bzw. 1 kcal = 4,184 kJ.

Der physiologische Brennwert gibt den Energiewert an, der beim Abbau von Nährstoffen im Körper tatsächlich frei wird. Werden die Nährstoffe im Körper vollständig abgebaut – wie beispielsweise die Kohlenhydrate – so ist der physikalische gleich dem physiologischen Brennwert.

Werden die Nährstoffe, wie im Fall der Eiweiße, nur unvollständig abgebaut, so kann es zu Differenzen zwischen den beiden Werten kommen. So entsteht bei dem Abbau von Eiweißen Ammoniak (NH₃), welches von uns Menschen nicht weiter abgebaut werden kann und somit ausgeschieden werden muss, obwohl es noch Energie enthält. Dadurch sinkt der physiologische Brennwert.

Die Energiedichte gibt an, wie viel Energie in Form von kcal oder kJ im Verhältnis zur Gesamtmasse eines Lebensmittels vorhanden ist. Ist die Energiedichte eines Lebensmittels niedrig, bedeutet dies, dass mehr konsumiert werden kann, um auf dieselbe Energiemenge wie bei einem vergleichbaren Lebensmittel mit hoher Energiedichte zu kommen. Daher ist eine niedrige Energiedichte, vor allem in unserer heutigen Zeit mit sehr vielen übergewichtigen Menschen, als positiv zu bewerten.

Die meisten Gemüsesorten weisen eine recht geringe Energiedichte auf. So haben 100 Gramm Gurke gerade einmal einen Energiegehalt von etwa 15 kcal, während 100 Gramm Schokolade mit einem Energiegehalt von etwa 530 kcal eine sehr hohe Energiedichte aufweisen.

Die Nährstoffdichte dient der Qualitätsbestimmung von Lebensmitteln. Dabei wird die Menge eines Nährstoffes (in Gramm, Milligramm oder Mikrogramm) im Verhältnis zum Energiegehalt (in Joule, Kilojoule, Kalorie oder Kilokalorie) dargestellt. Durch die Berechnung der Nährstoffdichte können Lebensmittel bezogen auf bestimmte Nährstoffe verglichen werden. Eine hohe Dichte von essenziellen Nährstoffen ist wünschenswert.

Unter Energieumsatz wird die Menge an Energie verstanden, die Lebewesen zur Aufrechterhaltung ihrer Lebensvorgänge benötigen. Die genaue Höhe des Energieumsatzes kann je nach Aktivität und Umständen von Tag zu Tag variieren, ist im Mittel aber für das jeweilige Lebewesen recht konstant. Der Energieumsatz kann auch als Gesamtenergiebedarf bezeichnet werden und setzt sich aus dem Grundumsatz und dem Leistungsumsatz zusammen.

Der Grundumsatz beschreibt die Energiemenge, die benötigt wird, um den Grundstoffwechsel des Körpers sowie dessen Temperatur aufrechtzuerhalten. Vereinfacht gesagt, ist es die täglich benötigte Energiemenge für die Aufrechterhaltung von basalen Körperfunktionen wie Herztätigkeit, Atmung und Körpertemperatur. Der Grundumsatz ist abhängig von Alter, Geschlecht, Größe und Gewicht (Körperoberfläche) der jeweiligen Person sowie von anderen Faktoren wie der Hormonlage, Krankheiten oder Stress.

Eine vereinfachte Formel zur Berechnung des Grundumsatzes lautet:

Der Leistungsumsatz gibt die Energiemenge an, die ein Mensch für jede weitere Tätigkeit, die über die Aufrechterhaltung des Grundstoffwechsels und der Körpertemperatur hinausgeht, benötigt. Bei diesen Tätigkeiten handelt es sich meistens um Aktivitäten, die wir bewusst ausführen und durch die wir einen direkten Einfluss auf unseren Leistungsumsatz und dadurch auch auf den Gesamtumsatz haben.

Die Höhe des Leistungsumsatzes ist abhängig von Art, Dauer und Intensität der Muskelarbeit. Da es zu aufwendig wäre, für jede einzelne Tätigkeit den Energieverbrauch zu berechnen, wurde der PAL-Wert (physical activity level) entwickelt. Der PAL-Wert ist eine ungefähre Größe, mit der Personen in Abhängigkeit von Beruf und Freizeitaktivitäten in fünf Aktivitätsgruppen eingeteilt werden können: 

Mit Hilfe des Grundumsatzes und des PAL-Faktors kann anschließend der Gesamtumsatz berechnet werden. Dazu muss lediglich der Grundumsatz mit dem PAL-Wert multipliziert werden.

Gesamtenergiebedarf = Grundumsatz · PAL-Wert

Rechenbeispiele:

Wir wollen einen Ernährungsplan für zwei Patienten in einer Rehaklinik erstellen. Für diesen Plan benötigen wir zu Beginn eine ungefähre Angabe des Gesamtenergiebedarfes. Bei unserem ersten Patienten handelt es sich um einen 50-jährigen, 1,90m großen und 80 kg schweren Dachdecker, der nach seinem Aufenthalt in der Klinik wieder in seinem Beruf arbeitet. Der zweite Patient kommt aus einem Altenheim, in dem er die meiste Zeit des Tages in seinem Bett sitzt oder liegt und Fernsehen schaut oder Zeitung liest. Laufen kann er nur einzelne kurze Strecken. Er wiegt 60 Kilogramm. Wie hoch ist der jeweilige Tagesbedarf?

Patient 1:

Grundbedarf: 80 · 25 kcal = 2000 kcal

PAL-Wert: 1,8–1,9

Gesamtenergiebedarf: 2000 kcal · 1,8 = 3600 kcal

Patient 2:

Grundbedarf: 60 · 25 kcal = 1500 kcal

PAL-Wert: 1,2

Gesamtenergiebedarf: 1500 kcal · 1,2 = 1800 kcal

Der Body-Mass-Index ist ein Richtwert zur objektiven Bewertung des Gewichtes einer Person. Die Höhe des BMI dient dabei vor allem zur Abschätzung des Körperfettanteils und ist abhängig von den Faktoren Gewicht und Größe. Um den Wert des BMI zu berechnen, muss das Gewicht durch das Quadrat der Größe geteilt werden: BMI = kg/m². Dieser Wert kann anschließend gedeutet werden. Normalgewichtig ist eine Person bei einem BMI von 18,5 bis 25, wobei dieser Wert in Abhängigkeit von Geschlecht und Alter variieren kann. Die folgende Tabelle liefert einen Überblick über die Gewichtsklassifikation: