Błędy kalkulatorów zapotrzebowania energetycznego

Czas czytania: 12 minut

1. Istota zapotrzebowania energetycznego i niedokładność obliczeń

Zrozumienie koncepcji zapotrzebowania energetycznego oraz ustalenie naszego własnego zapotrzebowania na kalorie jest fundamentem dla każdej osoby, która chce przejąć kontrolę nad swoją masą ciała i kompozycją sylwetki.

Każdy z nas jest jednak unikalny, a na to, ile energii potrzebujemy w ciągu dnia, wpływają nawet subtelne różnice w naszym metabolizmie, stylu życia, a wręcz w charakterze i usposobieniu.

Kalkulatory internetowe mogą oferować ogólne wytyczne, ale NIE SĄ W STANIE uwzględnić wszystkich indywidualnych cech i różnic pomiędzy ludźmi.

To z automatu prowadzi do niedokładnych wyników.

Kalkulatory internetowe do obliczania zapotrzebowania energetycznego opierają się na ogólnie zaakceptowanych i przyjętych w świecie nauki algorytmach i matematycznych równaniach, które mają pomóc obliczyć ile energii potrzebuje organizm w zależności od naszych gabarytów i aktywności. Na przykład – znane i popularne wzory wg Harrisa-Benedicta czy też Mifflin-St Jeor.

Działa to następująco:

2. Podstawowa przemiana materii

W kalkulatorze zastosowane zostaje wybrane równanie matematyczne. Kalkulator pyta nas o nasze podstawowe dane demograficzne. Najczęściej jest to wiek, płeć, waga i wzrost.

Na tej podstawie szacowana jest nasza podstawowa przemiana materii (w skrócie PPM, lub z angielskiego BMR [basal metabolic rate]). Jest to energia, która jest organizmowi niezbędna, aby w ogóle przeżyć w stanie spoczynku – leżysz i oddychasz, nic nie robisz, nie ruszasz się. Wszystkie narządy i organy pracują całą dobę i do sprawnej pracy potrzebują określonej ilości energii z kalorii, nawet jeśli człowiek się nie rusza. Serce, wątroba, układ krwionośny czy oddechowy nie zostaje po prostu ‘wyłączony’ tylko dlatego, że teraz będziemy leżeć i oglądać Netflixa – wszystko cały czas pracuje. Mam nadzieję, że to jasne. To jest nasza podstawowa przemiana materii, podstawowe zapotrzebowanie na energię umożliwiającą funkcjonowanie organizmu w sensie biologicznym.

I tutaj trafiamy na pierwszy problem:

3. Algorytm vs. podstawowa przemiana materii prawdziwego człowieka

Aby opracować wzór czy algorytm, trzeba go oprzeć na jakichś danych – konkretnych i wiarygodnych, a nie wziętych z powietrza czy odczytanych z gwiazdozbioru.

Zbiory danych do opracowywania wzorów na zapotrzebowanie energetyczne pochodzą np. z przeróżnych badań klinicznych. Naukowcy gromadzą dane od różnorodnych grup ludzi – uczestników takich badań. Dane uwzględniają zmienne takie jak wiek, płeć, całkowita masa ciała, beztłuszczowa masa ciała, poziom tkanki tłuszczowej i tym podobne.

Następnie te dane są poddawane analizie statystycznej i z tej analizy wyciągane są pewne wartości uśrednione.

Ważne słowo – UŚREDNIONE…

Człowiek oraz koń mają – ŚREDNIO – po trzy nogi…

Tylko że w realnym świecie żaden człowiek nie ma trzech nóg.

Najprostszy wzór przewiduje, że podstawowe zapotrzebowanie kaloryczne (PPM) to 22 kalorie na każdy kilogram masy ciała kobiety oraz 24 kalorie na kilogram masy ciała mężczyzny.

Jest to bardzo prosty wzór uśredniony.

Przyda nam się do następującego przykładu: przypuśćmy że w jakichś badaniach klinicznych ustalone zostało, że na 100 kobiet, część z nich w realnym życiu, jako swoje PPM czyli aby tylko przeżyć, potrzebuje 30 kcal na 1 kg masy ciała, inna część z nich tylko 20 kcal, a kolejna część 26 kcal –ŚREDNIO wyjdzie 22 kalorie… I taki wzór zostanie zastosowany.

Czyli teoretycznie, według jakiegoś prostego kalkulatora, PPM pewnej kobiety ważącej 65 kg będzie wynosić 1430 kalorii. Ale w praktyce i w rzeczywistości może to być również dobrze 1220 kalorii albo 1550 kalorii… Dlaczego? O tym szczegółowo za chwilę.

Oczywiście mnóstwo kalkulatorów w dzisiejszych czasach korzysta z o wiele bardziej skomplikowanych wzorów, ale nie zmienia to faktu, że wyniki zawsze oznaczają średnią statystyczną, ustaloną na podstawie wzoru i algorytmu, a nie indywidualną przemianę materii pewnej określonej osoby.

4. Od czego zależy podstawowa przemiana materii?

I teraz wróćmy do podstawowej przemiany materii – kalkulatory najczęściej opierają swoje obliczenia PPM na wspomnianych 4 czynnikach:

Wiek
Płeć
Masa ciała
Wzrost

Ma to sens, prawda? Wydaje się logicznym, że organizm rosłego faceta ważącego 100 kg potrzebuje więcej energii, aby podtrzymać pracę wszystkich narządów aniżeli u 3-letniego dziecka ważącego 15 kg. Ciało i narządy dziecka są dużo mniejsze, więc oczywiście ich praca i funkcjonowanie wymaga mniej energii.

Problem w tym, że PPM zależy NIE TYLKO od mierzalnych cech, które każdy z nas może wprowadzić do pierwszego lepszego kalkulatora, czyli takich jak wiek czy waga. A kalkulatory biorą pod uwagę wyłącznie te mierzalne cechy.

Na PPM wpływać mogą również czynniki takie jak:

Temperatura ciała
Stres
Stan zdrowia
Długość snu
Stosowanie niektórych leków, które mogą przyspieszać lub spowalniać metabolizm.
Masa mięśniowa
Genetyka
I szereg innych zmiennych

Żaden kalkulator nie uwzględnia takich zmiennych, bo niby jak?

Niżej podam przykłady jak takie czynniki mogą wpływać na niedoszacowanie lub przeszacowanie wyniku z kalkulatora.

5. Całkowita przemiana materii

Następnie, kalkulator musi do naszej PPM dodać zapotrzebowanie na dodatkową energię związaną z faktem, że większość z nas robi jednak codziennie coś więcej niż jedynie leżenie i oddychanie…

Czyli – kalkulator musi obliczyć, ile kalorii będziemy dodatkowo zużywać codziennie na wszelkie zwykłe czynności (mycie zębów, wyprowadzanie psa, zmywanie naczyń) a także, jeśli dotyczy, na wszelką aktywność sportową. Jest to nasza całkowita przemiana materii (w skrócie CPM, lub z angielskiego Total Daily Energy Expenditure, TDEE).

Niektóre kalkulatory w tym celu proszą nas o samodzielne oszacowanie współczynnika naszej codziennej aktywności.

W kalkulatorze jest np. podana skala – od siedzącego trybu życia po bardzo aktywny.

Skala ta może obejmować kategorie takie jak: brak aktywności (siedzący tryb życia), lekka aktywność fizyczna (1-3 dni w tygodniu), umiarkowana aktywność fizyczna (3-5 dni w tygodniu), duża aktywność fizyczna (6-7 dni w tygodniu), bardzo duża aktywność (ciężka praca fizyczna lub intensywne ćwiczenia codziennie). Każdemu poziomowi przypisuje się mnożnik, na podstawie którego kalkulator dostosowuje szacunkowe zapotrzebowanie energetyczne do poziomu aktywności.

Tutaj wiele osób ma kłopot, bo po prostu ciężko jest realnie oszacować swoją aktywność mając do dyspozycji jedynie jakąś tam cyferkę na skali.

Inne kalkulatory proszą abyśmy podali dane takie jak: czy trenujemy siłowo i ile razy w tygodniu oraz przez ile czasu? Ile ogólnie robimy kroków dziennie? Czy uprawiamy cardio i ile razy w tygodniu oraz przez ile czasu?

Tutaj już często jest nam łatwiej wypełnić pola.

Ale to i tak nie oznacza, że wynik z kalkulatora będzie dla nas odpowiedni.

6. Od czego zależy całkowita przemiana materii?

Kalkulatory opierają swoje obliczenia CPM na:

Obliczeniu PPM jako podstawy, czyli kalorii niezbędnych aby w ogóle przeżyć

oraz na trzech dodatkowych mierzalnych czynnikach:

Zaplanowana aktywność fizyczna
Aktywność niezwiązana z treningami, czyli cały nasz ruch w ciągu dnia – pójście na przystanek autobusowy, sprzątanie, zakupy – każdy ruch, który wykonujemy codziennie
termiczny efekt pożywienia

Są to kalorie zużywane dodatkowo przez organizm po posiłku na proces trawienia. Ten proces jak wszystkie inne procesy, np. oddychanie, czy też aktywności, np. mycie zębów lub wejście po schodach, wymaga określonej ilości energii. Po posiłku lub przekąsce organizm musi zużyć część tych zjedzonych właśnie kalorii na proces trawienia. Organizm rozpoczyna po prostu pewną pracę. Dla uproszczenia przyjmuje się, że około 10% skonsumowanych kalorii w ramach mieszanego posiłku zostanie przeznaczonych na trawienie. Np. zjedliśmy obiad, który miał około 500 kalorii – mniej więcej 50 z nich zostanie od razu zużytych na strawienie i wchłonięcie obiadu. Ważne aby pamiętać, że efekt termiczny białka jest największy – w przypadku spożywania źródeł białka (mięso, ryby, nabiał) organizm zużyje nawet do 25% kalorii na ich trawienie.

7. Algorytm vs. całkowita przemiana materii prawdziwego człowieka

I tu ponownie kalkulator musi posłużyć się jakimś opracowanym w świecie nauki wzorem na to, ile kalorii ŚREDNIO spala człowiek ważący X kilogramów robiąc Y kroków.

Problem w tym, że podobnie jak w przypadku podstawowej przemiany materii, i tutaj na ilość spalanych kalorii będą wpływać czynniki, które nie są brane pod uwagę w standardowych obliczeniach. Oto kilka niemierzalnych czynników:

Genetyka: bezdyskusyjnie wpływa na szybkość metabolizmu; niektóre osoby naturalnie spalają więcej kalorii w stanie spoczynku oraz podczas aktywności, niż inne. Nie będą to wstrząsająco duże różnice, ale jak to mówią „ziarnko do ziarnka”…
Skład ciała czyli proporcje mięśni do tkanki tłuszczowej; mięśnie są tkanką, której „utrzymanie” przez organizm wymaga więcej energii niż w przypadku tkanki tłuszczowej; ich objętość i siła wpływa na to, jak efektywnie spalamy kalorie zarówno w stanie spoczynku jak i podczas aktywności. Jest to też powiązane z kolejnym czynnikiem nieuwzględnianym w kalkulatorach, czyli:
Staż treningowy: długoletni regularny trening może zwiększyć efektywność metaboliczną czyli po prostu przyspieszać naszą przemianę materii = spalamy więcej.
Styl życia, charakter, usposobienie: subtelne różnice, które trudno jest dokładnie zmierzyć (np. poprzez liczbę kroków pokazywaną na opasce) lub oszacować. Są osoby ogólnie bardziej energiczne oraz spokojniejsze, flegmatyczne. Osoba bardziej ruchliwa, nawet jeśli teoretycznie wcale np. nie robi dużej ilości kroków dziennie, spala więcej kalorii – choćby przez to, że gwałtownie gestykuluje podczas rozmowy. Nie jest w stanie usiedzieć spokojnie przy rodzinnym obiedzie, ciągle się kręci, bębni palcami w stół. Nawet oglądając serial wieczorem, nie leży sobie bez ruchu pod kocem tylko zmienia pozycję, siada, zakłada nogę na nogę, i tym podobne. To może się wydawać nieistotne a wręcz nieco śmieszne w kontekście obliczania zapotrzebowania, ale warto pamiętać, że KAŻDY ruch, który wykonujemy, wymaga zużycia pewnej ilości kalorii. Nawet pomachanie komuś na pożegnanie zużywa kalorie. Ponownie – ziarnko do ziarnka…
Nadmierne uproszczenie wzorów obliczających spalanie kalorii podczas aktywności fizycznej – kalkulatory nie uwzględniają zbyt dokładnie różnic w intensywności ani rodzaju ćwiczeń. Na przykład, jedne kalkulatory mogą klasyfikować aktywność jako ogólnie „lekką”, „umiarkowaną” czy „intensywną”. A przecież jogging, który określimy jako uprawiany z umiarkowaną intensywnością to będzie jednak coś nieco innego niż pilates, który, jak nam się wydaje, uprawiamy również umiarkowanie. Inne kalkulatory rozróżniają jedynie ćwiczenia „cardio” oraz ćwiczenia siłowe / oporowe. Czy godzina trójboju siłowego to będzie to samo co godzina sportów walki? Czy pływanie możemy wrzucić do jednego worka z lekcją salsy? A gdzie w tym umieścić jogę albo kalistenikę?

8. Przykłady błędów w obliczeniach kalkulatorów

Przejdźmy do części najbardziej praktycznej.

Poniżej przedstawiam Ci przykład, w jaki sposób wynik z kalkulatorów zapotrzebowania może okazać się w naszym indywidualnym przypadku mocno przeszacowany albo niedoszacowany z powodu niemożliwości uwzględnienia czynników niemierzalnych.

Przykład może wydawać się nieco przerysowany, ale myślę, że tak będzie najłatwiej zrozumieć, o co w praktyce chodzi.

Mamy dwóch braci bliźniaków.

Adam i Michał mają po 28 lat, około 178 cm wzrostu i około 90 kg wagi. Mieszkają razem we wspólnie wynajętym mieszkaniu, w którym razem prowadzą swój biznes online.

Ich tryb życia jest dość podobny – tryb pracy mają raczej siedzący, niemniej starają się włączyć trochę ruchu do codziennego życia, a przede wszystkim 4 razy w tygodniu są na siłowni.

Jedna różnica, która robi KOLOSALNĄ różnicę w ich zapotrzebowaniu to fakt, że Adam trenuje siłowo od ponad 10 lat. A Michał dopiero od 3 tygodni.

Adam ćwiczy amatorsko, nie zawodowo, ale na bardzo zaawansowanym poziomie. Jego 90 kg to praktycznie „jeden mięsień”. Ma naprawdę niski poziom tkanki tłuszczowej i świetną muskularną sylwetkę. Cieszy się znakomitym zdrowiem, regularnie robi badania, jest na co dzień pełen energii, wszędzie go pełno, taki z niego „struś pędziwiatr”. Za zamiłowaniem do treningów idzie w parze bardzo optymalne odżywianie i dbałość o regenerację. To wszystko czyni z Adama naprawdę wysoce wydajną maszynę do spalania poważnych ilości kalorii.

Michał ma wyraźną nadwagę. Zdecydował się wreszcie skorzystać z pomocy brata w pracy nad zdrowiem, samopoczuciem i swoją formą. Poziom tkanki tłuszczowej ma niestety wysoki, a kondycję bardzo słabą. 90 kg Michała to niestety nie jest głównie mięsień… Jego dieta do niedawna była naprawdę zła. Przez to Michał jest ospały, brak mu energii, ilość i jakość snu jest dość słaba. Dawno nie robił żadnych podstawowych badań, i wcale nie jest wykluczone, że mogłyby wyjść tutaj jakieś niedobory i problemy zdrowotne.

I teraz uwaga:

Praktycznie każdy kalkulator internetowy dla obu chłopaków pokaże DOKŁADNIE taki sam wynik zapotrzebowania energetycznego.

Dlaczego?

No cóż. Mamy tu mężczyzn w wieku 28 lat, około 178 cm wzrostu i około 90 kg wagi. Obydwaj mają więc mniej więcej takie same parametry. Obydwaj prowadzą podobny tryb życia. Obydwaj trenują 4 razy w tygodniu.

Te czynniki bierze pod uwagę kalkulator.

I żadne inne.

Tymczasem, na dzień dzisiejszy. realne całkowite zapotrzebowanie naszego sportowca Adama może być dużo, dużo wyższe niż Michała. Możliwe, że wyższe o minimum kilkaset kalorii, a prawdopodobnie dużo więcej.

Przypomnijmy sobie tutaj, z jakich czynników, opisywanych w rozdziałach wyżej, a nieuwzględnianych w kalkulatorach, może wynikać dużo wyższe zapotrzebowania Adama na kalorie (czyli prawdopodobnie jest większe niż uśredniony wynik z kalkulatora):

Staż treningowy
W związku ze stażem – treningi na bardzo wysokim poziomie, na dużych ciężarach, które spalają więcej kalorii
Wysoki poziom masy mięśniowej (która jest bardziej „aktywna” metabolicznie, czyli organizm musi zużyć więcej energii z kalorii, aby ją utrzymać)
Zdrowy, zadbany organizm, który po prostu pracuje optymalnie, i co najważniejsze sprawnie i szybko = szybki metabolizm
Mnóstwo energii na co dzień, większa „ruchliwość” – więcej spalanych kalorii
Optymalne odżywianie, obejmujące odpowiednio wysoką ilość białka – większy efekt termiczny pożywienia (kalorie wydatkowane na trawienie)

I odwrotnie, kilka powodów, dla których zapotrzebowanie Michała jest prawdopodobnie niższe, niż średnia z kalkulatora:

Wysoki poziom tkanki tłuszczowej – to, że ktoś dużo waży, nie oznacza, że potrzebuje dużo kalorii… Istotne jest to, z CZEGO ta masa ciała się składa
Kłopoty ze snem, brak odpoczynku – niedostateczny sen i brak regeneracji może wpływać na tempo metabolizmu spoczynkowego poprzez spowodowanie zaburzeń w regulacji pracy hormonów. Szczególnie np. produkcji hormonów takich jak kortyzol, który może wpływać na metabolizm glukozy i tłuszczów, prowadząc do zmniejszonej efektywności w ich spalaniu. Brak snu może również zmniejszać zdolność organizmu do przetwarzania insuliny, co może powodować wyższy poziom cukru we krwi i nasilone gromadzenie tłuszczu.
Słabe odżywianie, i ogólnie mało higieniczny dotychczasowy tryb życia – w połączeniu z brakiem snu powoduje to, że Michał jest ogólnie ospały, mało energiczny – patrz punkt wyżej dotyczący usposobienia i charakteru i jaki to ma wpływ na spalanie kalorii

9. Wnioski

Zauważcie, że w tym przykładzie nie dotarliśmy nawet do kwestii takich jak genetyka. To, że mowa o bliźniakach w ogóle nie oznacza, że genetycznie są identyczni.

Nie dotarliśmy do potencjalnych kwestii zdrowotnych dotyczących Michała. Słaba dieta i mało sportowy tryb życia mogły niestety spowodować problemy, niedostrzegalne na razie „gołym okiem”, które mogą wpływać na jego metabolizm po prostu spowalniając go.

Zrozumienie wyżej omawianych czynników i ich wpływu na PPM i CPM jest absolutnie kluczowe dla każdej osoby, która chce dostosować dietę i aktywność fizyczną do swoich indywidualnych potrzeb.

Metody szacowania zapotrzebowania, takie jak kalkulatory internetowe, mogą dać ogólny obraz, ale nigdy nie dadzą Ci twojego INDYWIDUALNEGO WYNIKU.

Jest to również przyczyna, dla której niedobrym pomysłem jest konsultowanie się z innymi internautami w celu potwierdzenia, czy kalkulator mi dobrze wyliczył i w ogóle „dlaczego nie chudnę”.

W odpowiedzi na taki Twój post, od połowy ludzi prawdopodobnie usłyszysz, że raczej jesz za mało kalorii i w ogóle przestań się głodzić, a od drugiej połowy że za dużo.

Kto ma rację?

Nie wiadomo 🙂

Co zrobić?

Jeśli nie masz pojęcia jakie może być Twoje aktualnie całkowite zapotrzebowanie kaloryczne, użyj kilku kalkulatorów. Wiele z nich korzysta z odmiennych wzorów, mniej lub bardziej dokładnych. Obliczając wyniki w kilku z nich, masz większą szansę, że gdzieś tam wpasujesz się bliżej „statystyk” 😉 Wyciągnij średnią. Przyjmij jakąś wartość wyjściową, jeśli chodzi o kalorie, a następnie obserwuj, monitoruj, notuj, i modyfikuj 🙂

Literatura:

1. Hebebrand J, Volckmar AL, Knoll N, Hinney A.”Chasing the enigma of genetic factors in obesity: Recent insights and perspectives.” BioEssays 2019

2.Spiegel et al., „Impact of sleep debt on metabolic and endocrine function,” Lancet, 1999

Van Cauter et al., „Role of sleep and sleep loss in hormonal release and metabolism,” Endocrine Development, 2010.
Cramer, Jay, “Explained variance in the thermoregulatory responses to exercise: the independent roles of biophysical and fitness/fatness-related factors, 2015
Taheri et al., „Short Sleep Duration Is Associated with Reduced Leptin, Elevated Ghrelin, and Increased Body Mass Index,” PLOS Medicine, 2004
Loos RJF, Yeo GSH. „The genetics of obesity: from discovery to biology.” Nature Reviews Genetics 2022”
Bouchard C. „Genetics of obesity: what have we learned?” Current Opinion in Endocrinology, Diabetes and Obesity 2010;17(3):201-209.
Bouchard, Rankinen “Individual differences in response to regular physical activity”, 2001, DOI: 10.1097/00005768-200106001-00013
Perusse, “Genetic Variation in the Response to Exercise Training: Impact on Physical Fitness and Performance, 2020, Science Direct.