Berechenbar oder nicht? – Wie hoch ist der Kalorienverbrauch beim Krafttraining?

Ganz egal, ob das Ziel lautet, Muskelmasse aufzubauen oder Fett zu verlieren, um die aufgebaute Muskulatur freizulegen und sichtbar zu machen, ein adäquates Krafttraining stellt die Grundlage dar, damit sich die Körperkomposition in die richtige Richtung entwickelt. Dabei stellt sich vielen jedoch immer wieder die Frage, wie hoch der Kalorienverbrauch beim Krafttraining wirklich ist. Wollen wir Masse aufbauen, sollten wir darauf achten, einen Kalorienüberschuss einzuhalten, weshalb sich mancher Sorgen darüber macht, zu wenig zu essen. Steht der Fettabbau im Vordergrund, fürchten sich viele davor, den Verbrauch durch das Training mit Gewichten zu überschätzen und so weniger essen zu müssen als angenommen. Aus diesem Grund möchten wir das Thema heute etwas genauer beleuchten.

Solange die Frequenz, das Volumen sowie die Intensität des Trainings gleich bleiben, sollte es kaum eine Rolle spielen, wie viele Kalorien wir in einer Einheit genau verbrauchen. Grund dafür ist, dass die aufgenommene Kalorienmenge ohnehin sehr individuell ist und entsprechend der Ziele über die Zeit angepasst werden sollte. Im Falle des Masseaufbaus sollte eine Rate der Gewichtszunahme von einem bis zwei Prozent des Körpergewichts pro Monat angestrebt werden, wobei sich Anfänger dabei am oberen Ende dieser Spanne orientieren, fortgeschrittene Athleten hingegen das untere Ende als Richtwert nutzen sollten [2]. Umgekehrt erscheint eine Rate zwischen 0,5 und einem Prozent des Körpergewichtes pro Woche als optimal, wenn ein maximaler Fettverlust bei gleichzeitig maximalem Erhalt der Muskelmasse angestrebt wird [3, 4]. Formeln und Tabellen zur Berechnung des Energieumsatzes geben lediglich einen Richtwert, der basierend auf den individuellen Daten von Person zu Person angepasst werden muss.

Da wir diesen wichtigen Punkt nun geklärt haben, stellt sich immer noch die Frage, welche Faktoren in welchem Maße für die Höhe des Kalorienverbrauchs beim Krafttraining verantwortlich sind und ob es überhaupt eine Möglichkeit gibt, diesen zumindest annäherungsweise abzuschätzen. Bereits vorab sei an dieser Stelle gesagt, dass es natürlich möglich ist, einen Fitnesstracker zu benutzen. Derartige Geräte ermitteln meist basierend auf der Herzfrequenz, wie viel Energie verbraucht wird. Allerdings schwankt einerseits die Korrelation zwischen Puls und Energieverbrauch basierend auf individuellen Parametern, andererseits unterliegen die Geräte an sich gewissen Messschwankungen, weshalb sie lediglich einen Indikator dafür darstellen, ob der Verbrauch durch gewisse Maßnahmen steigt oder fällt.

Auch wenn es wohl viele brennend interessiert, mit welchem Verbrauch sie bei einem Workout mit Gewichten rechnen können, gibt es zu diesem Thema überraschend wenige Forschungsdaten. In der Praxis scheinen viele Athleten den Energieaufwand ihres Trainings jedoch stark zu überschätzen. In einer aktuellen Studie ließen die Forscher ihre Probanden nach einem standardisierten Protokoll trainieren und ermittelten ihrem Umsatz anhand einer indirekten Kalorimetrie, wobei der Verbrauch von Sauerstoff im Atemgas gemessen wird [1]. Anhand dieser Daten erstellten sie ein Regressionsmodell, um den Umsatz einer kompletten Trainingseinheit abzuschätzen. Dabei wurde auch die Sauerstoffaufnahme nach Arbeitsende, auch als „Nachbrenneffekt“ bezeichnet, berücksichtigt, um den durch das Training beeinflussten Kalorienverbrauch zu ermitteln, der über die Dauer des eigentlichen Workouts hinausgeht.

Die Studie

Die Forscher der Texas A&M University nahmen im Vorfeld ihrer Untersuchung an, dass die aerobe Kapazität, die Körpergröße, das Körpergewicht, die Körperkomposition (Muskelmasse und Fettmasse), das Alter sowie das Trainingsvolumen die maßgeblichen Faktoren darstellen, die den Energieverbrauch während des Krafttrainings beeinflussen. Als Teilnehmer wählten sie 52 gesunde, körperlich aktive Personen im Alter zwischen 20 und 58 Jahren aus, wovon 27 Männer waren und 25 Frauen.

Für jeden Teilnehmer gliederte sich die Studie in drei Teile. Bei ihrem ersten Besuch in der Klinik des Houston Methodist Hospital, in dem die Untersuchungen durchgeführt wurden, sammelten die Forscher die Daten, die in der oberen Tabelle dargestellt sind. Die Körperkomposition wurde dabei mithilfe eines DXA-Scans analysiert, wohingegen der VO₂Max Test auf dem Laufband durchgeführt wurde. Beim zweiten Termin, der in einem Abstand von mindestens 72 Stunden nach dem ersten und mindestens einer Woche vor dem dritten Besuch stattfand, ermittelten die Forscher das Gewicht, welches jeder Proband über eine Wiederholungszahl von mindestens drei bis fünf Repetitionen bewegen konnte. Als Übungen dienten dafür die Beinpresse, die Brustpresse, die Beinbeuger-Maschine, das Latziehen, der Beinstrecker, Trizeps-Pushdowns sowie Bizeps-Curls. Anhand dieser Daten wurde die Maximalkraft in jeder Übung bestimmt.

Während ihres dritten Besuches, führten die Teilnehmer dann anhand der genannten Übungen und Gewichte eine Ganzkörper-Trainingseinheit mit zwei bis drei Sätzen pro Übung bis zum Muskelversagen, einem Gewicht welches 70 Prozent ihrer Maximalkraft  entsprach, und Pausenzeiten von etwa 90 Sekunden aus. Die Anzahl der Sätze richtete sich danach, wie viele Wiederholungen sie im zweiten Satz einer Übung ausführen konnten. Wenn es den Probanden möglich war, das Gewicht mehr als achtmal über den vollen Bewegungsradius zu bewegen, wurde ein dritter Satz angehängt. Das Trainingsvolumen betrug also insgesamt 14 bis 21 Sätze pro Workout. Während des gesamten Trainings wurde der Gasaustausch mittels eines mobilen Gerätes gemessen.

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Neun der 52 Teilnehmer wurden für einen weiteren Teil der Studie herangezogen, in der die Sauerstoffaufnahme über das Training hinaus gemessen wurde, um zu ermitteln, wie sehr die körperliche Belastung den Kalorienumsatz noch nach dem Ende des Workouts beeinflusst. Dabei wurde zunächst der Gesamtumsatz vor dem Training gemessen und ein weiteres Mal 30 Minuten im Anschluss daran. Der Nachbrenneffekt (EPOC) wurde dabei als kumulative Differenz zwischen Ruheumsatz und Energieumsatz nach dem Training definiert.

Die Ergebnisse

Zwar verbrannten die männlichen Teilnehmer mit 161,2 ± 65,9 Kilokalorien pro Trainingseinheit mehr Energie als die Damen mit 87,6 ± 39 Kilokalorien, doch glichen sich die Werte an, nachdem man die Unterschiede in der fettfreien Körpermasse einbezogen hatte. So ergaben sich Werte von 2,8 ± 1,0 Kilokalorien pro Kilogramm Magermasse bei den Männern gegenüber 2,4 ± 1,3 Kilokalorien pro Kilogramm magerer Körpermasse bei den weiblichen Teilnehmern. Um den Energieverbrauch während des Trainings abzuschätzen, erwiesen sich wie angenommen die Körpergröße, das Körpergewicht, das Alter und Geschlecht, der Anteil an fettfreier Körpermasse, der Körperfettanteil sowie das absolvierte Trainingsvolumen als maßgebliche Einflussgrößen. Der Nachbrenneffekt war mit durchschnittlichen 7,43 Kilokalorien innerhalb der ersten 30 Minuten nach dem Training statistisch signifikant, doch in Bezug auf die Praxis bedeutungslos.

Anhand ihrer Daten leiteten die Wissenschaftler folgende Formel für die Berechnung des Energieverbrauches innerhalb einer Trainingseinheit ab:

Gesamtkalorienumsatz = 0,874 x Körpergröße in Zentimetern – 0,596 x Alter in Jahren – 1,016 x Fettmasse in Kilogramm + 1,638 x Magermasse in Kilogramm + 2.461 x (Volumenlast [Sätze X Wiederholungen x Gewicht] × 10) – 110.74

Dabei wird jedoch angemerkt, dass dies lediglich einen Durchschnitt darstellt und der tatsächliche Verbrauch ebenfalls von der jeweiligen Übung abhängig ist.

Interpretation der Daten

Während manche Menschen glauben, Krafttraining würde kaum Kalorien verbrennen und Cardio die einzige effektive Möglichkeit sein, den Energieverbrauch über Bewegung zu steigern, denken andere, man könnte sich nach einer Trainingseinheit mit einer riesigen Mahlzeit belohnen, da es eine immense Auswirkung auf den Stoffwechsel habe. Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen.

Was die Formel angeht, die von den Wissenschaftlern in dieser Studie aufgestellt wurde, sollten wir diese nicht überinterpretieren. Auch wenn das Training an pneumatischen Maschinen, wie sie in dieser Studie verwendet wurden, recht ähnlich zum Krafttraining mit freien Gewichten ist, sind sie nicht identisch [5]. Weiterhin geben die Forscher selbst an, dass sich die Werte je nach Übung unterscheiden. Man verwendete drei Verbund- und vier Isolationsübungen an diesen Maschinen. Wenn du dagegen hauptsächlich mit freien Grundübungen trainierst, wird die Formel nicht besonders genau sein.

Was sind Kalorien, wie entstehen sie und was machen sie in unserem Körper?

Wie die meisten von uns sicherlich wissen, stellen Kalorien eine Einheit dar, in der Wärmeenergie gemessen wird. Laut Definition ist eine Kilokalorie die Energiemenge, die nötig ist, um einen Liter Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen. Wir verwenden den Terminus umgangssprachlich jedoch eher zur Bemessung, wie viel Energie wir unserem Körper über die Nahrung […]

Es ist ein wenig schade, dass die Autoren lediglich die gesamte Regressionsgerade angegeben haben und nicht aufgeteilt nach den einzelnen Faktoren, die sie beeinflussen. Theoretisch sollte die Volumenlast (Sätze x Wiederholungen x Gewicht) allein einen sehr guten Indikator für den Energieverbrauch darstellen und es scheint ein wenig abwegig zu glauben, dass einer der anderen Faktoren einen deutlichen Beitrag darüber hinaus liefern würde. Unabhängig davon, ob eine Person mehr oder weniger Körperfett besitzt, männlich oder weiblich, alt oder jung, groß oder klein ist, dürfte eine Übung, ausgeführt mit dem gleichen Gewicht über die gleiche Anzahl von Sätzen und Wiederholungen, einen nahezu identischen Energieverbrauch erzeugen. Grund dafür ist, dass beim Training die Arbeitsleistung (Kraft x Distanz / Zeit) die größte Triebgröße für den Energieverbrauch darstellt.

Um die Arbeit genau zu berechnen, muss man den Bewegungsradius jeder Übung zusätzlich zur Last und den Wiederholungen kennen. Der Bewegungsradius ist jedoch von Übung zu Übung unterschiedlich und nur schwer mess- und berechenbar. Die Volumenlast dient an dieser Stelle jedoch als ein guter Stellvertreter. Die meisten anderen Parameter korrelieren dagegen schon mit der Volumenlast und es ist nicht ersichtlich, wie sie dieses Modell tatsächlich verbessern. Ein junger Mann mit einer hohen Menge an Muskelmasse ist schließlich offensichtlich dazu in der Lage, ein höheres Gewicht über mehr Wiederholungen und Sätze zu bewegen als eine ältere Frau mit deutlich weniger Muskelmasse. Wir können an dieser Stelle natürlich auch falsch liegen und alle anderen Faktoren einen signifikanten Einfluss auf den Kalorienverbrauch beim Training haben. Aber dann sollten sich die Forscher die Mühe machen, dies aus den Daten auch zu berechnen.

Um die Ergebnisse der Studie in den Kontext zu setzen, muss man sagen, dass ihre Abschätzungen mit denen früherer Studien recht gut übereinstimmen. Eine Untersuchung an Frauen fand heraus, das die Damen durchschnittlich 155 Kalorien verbrauchten, wenn sie ein Trainingsprogramm mit etwas höherem Volumen (zehn Übungen je drei Sätzen mit je zehn Wiederholungen bei 70 Prozent des 1 RM) ausführten [6]. Eine andere Studie stellte mit geringerem Volumen (acht Übungen je einem Satz mit 15 Wiederholungen bis zum Versagen) einen durchschnittlichen Verbrauch von 135 Kilokalorien bei Männern und 82 Kilokalorien bei Frauen fest [7]. In einer wieder anderen Untersuchung konnte gemessen werden, dass das Kreuzheben einer Last von 175 Kilogramm über acht Wiederholungen etwa zehn Kilokalorien verbrannte [8].

Für ein Training mit geringem Volumen könnte man also Werte zwischen 75 und 100 Kilokalorien bei Frauen und etwa 150 Kilokalorien bei Männern annehmen. Eine Trainingseinheit mit höherem Volumen wäre dagegen bei etwa 300 Kilokalorien anzusiedeln, wohlgemerkt abhängig von der Kraft des Athleten, dem verwendeten Gewicht sowie der Arbeit, die aus beiden Parametern resultiert. Mit anderen Worten: Wenn zwei Personen drei Sätze je zehn Wiederholungen mit einem Gewicht ausführen, welches 70 Prozent ihrer Maximalkraft entspricht, werden beide vielleicht in der Lage sein, eine unterschiedliche Last zu bewältigen und folglich einen unterschiedlichen Grad an Arbeit verrichten. Wenn die eine Person in der Lage ist, das doppelte Gewicht zu verwenden, wird sie bei gleichem Volumen wahrscheinlich auch die doppelte Menge an Kalorien verbrennen. Der Kalorienverbrauch steht und fällt also proportional mit der Anzahl der Sätze und Wiederholungen sowie mit dem Trainingsgewicht. Ein starker Athlet, der mit hohem Volumen trainiert, könnte so auch über 500 Kilokalorien pro Einheit kommen, aber das ist nicht die Norm.

Die abschließende Frage, die wir uns stellen sollten ist, ob man während des Krafttrainings so viele Kalorien verbrennt, dass man die Ernährung auf Grundlage des Trainingsvolumens anpassen muss. Unter der Annahme, dass man sinnvolle und kluge Maßnahmen vornimmt, würde man davon ausgehen, dass dies nicht nötig ist. Das Trainingsvolumen zu schnell zu steigern, erhöht das Verletzungsrisiko [9]. Daher sollte man es nicht unbedingt schneller als um zehn bis 20 Prozent pro Woche anheben. Selbst wenn du ein starker Athlet bist, bereits mit hohem Volumen trainierst und dabei sagen wir 500 Kilokalorien pro Einheit verbrennst, würde ein Anstieg des Volumens in diesem Bereich deinen Verbrauch nur um 50 bis 100 Kilokalorien pro Workout steigern.

Warum der Begriff „Trainingsvolumen“ meistens falsch verstanden wird!

Volumen, Frequenz, Intensität… Bei der Vielzahl an Begrifflichkeiten kann man als Trainingsanfänger schnell einmal durcheinander geraten und sich im Dschungel der fachsimpelnden Nerds im Internet oder im Fitnessstudio verlaufen. Aber auch viele fortgeschrittene Athleten, die glauben sich sehr gut auszukennen und selbstsicher mit Fachbezeichnungen um sich werfen, liegen nicht immer richtig mit ihrer Einschätzung des […]

Wenn du dagegen von einem Trainingsprogramm mit sehr hohem Volumen auf einen Plan mit geringem Volumen wechselst, vielleicht weil du dich aggressiv auf einen Powerlifting-Wettkampf vorbereitest, könnte dein Verbrauch durchaus substanziell sinken, beispielsweise von 400 auf 100 Kilokalorien. Besonders wenn wir eine gleichzeitige Reduktion der Trainingsfrequenz vornehmen, könnte es sinnvoll sein, die Ernährung dahingehend anzupassen. Nach oben hin sollte dein Verbrauch jedoch nicht sprunghaft ansteigen, solange du die Anpassungen deines Trainings mit Vernunft vornimmst. Dann sollte die Steigerung so geringfügig sein, dass es im Kontext des gesamten Umsatzes am Tag und über die Woche gesehen keinen deutlichen Einfluss nehmen wird.

Zum Abschluss noch ein paar Worte zum gemessenen Nachbrenneffekt des Krafttrainings. Der Wert von etwa sieben Kilokalorien innerhalb der ersten halben Stunde nach dem Training ist geringer, als wir ihn aufgrund anderer Forschungsarbeiten erwartet hätten [10]. Dennoch wird man keine Untersuchung finden, die einen zusätzlichen Verbrauch von hunderten von Kalorien zeigt. Glücklicherweise ist dieser Begriff mittlerweile auch aus der Mode gekommen, doch vor einigen Jahren hat jeder davon geredet, wie sehr das Krafttraining auch über die Dauer einer Einheit hinaus den Energieverbrauch steigert. Es stimmt zwar, dass das Training mit Gewichten die Stoffwechselrate um etwa fünf Prozent über die folgenden 24 bis 72 Stunden steigert, doch dies hauptsächlich, um die auftretenden Muskelschäden zu reparieren [11]. Das ist aber getrennt vom Nachbrenneffekt zu betrachten, der hauptsächlich dadurch zustande kommt, dass der Körper wieder in den Normalzustand zurückkehren muss, besonders was die Normalisierung der Laktatwerte und der Wiederherstellung von Phosphokreatin angeht.

Ausblick und Fazit

Um einen praxisrelevanten Blick auf das Thema zu gewinnen, wäre es hilfreich eine Studie durchzuführen, die an einer bestimmten Bevölkerungsgruppe, idealerweise bereits trainierte Athleten auf unterschiedlichem Niveau, innerhalb von drei gleichen Trainingseinheiten, aber verschiedenen Intensitäten und daher unterschiedlichen Volumenlasten den Kalorienverbrauch misst. Dies könnte die Theorie bestätigen, dass es die aufgebrachte Arbeitsleistung ist, die unabhängig der körperlichen Parameter den Kalorienumsatz bestimmt. Es gibt zwar eine Studie, die dem bereits nahe kommt, doch wäre es hilfreich Arbeiten zu sehen, die auf Regressionen basieren und die Kraftunterschiede zwischen den Probanden einbezieht, anstatt lediglich verschiedene Volumenlasten anzuwenden [12]. 

Am Ende sollte man im Hinterkopf behalten, dass der Kalorienverbrauch während des Krafttrainings von der geleisteten Arbeit abhängig ist, also von Anzahl der Sätze und Wiederholungen, dem Gewicht sowie dem Bewegungsradius einer bestimmten Übung. Wenn du dein Trainingsvolumen in vernünftigen Schritten veränderst, sollten sich die Veränderungen des Verbrauchs jedoch nicht maßgeblich auf deinen Gesamtumsatz über den Tag auswirken. Lediglich große Sprünge im Trainingsvolumen und der Frequenz könnten eine Anpassung der Ernährung notwendig machen. 

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Primärquelle:
Greg Nuckols: „How Many Calories Do You Burn Lifting Weights?“, Monthly Applications in Strength Sport (MASS), Volume 3, Issue 4

Literaturquellen:

1. Lytle JR, Kravits DM, Martin SE, Green JS, Crouse SF, Lambert BS. Predicting Energy Expenditure of an Acute Resistance Exercise. Med Sci Sports Exerc. 2019 Feb 13.
2. Iraki, Juma, et al. „Nutrition Recommendations for Bodybuilders in the Off-Season: A Narrative Review.“ Sports 7.7 (2019): 154.
3. Mountjoy, Margo, et al. „IOC consensus statement on relative energy deficiency in sport (RED-S): 2018 update.“ Br J Sports Med (2018): bjsports-2018.
4. Capling, Louise, et al. „Validity of dietary assessment in athletes: A systematic review.“ Nutrients 9.12 (2017): 1313
5. Frost DM, Cronin JB, Newton RU. A comparison of the kinematics, kinetics and muscle activity between pneumatic and free weight resistance. Eur J Appl Physiol. 2008 Dec;104(6):937-56.
6. Binzen CA, Swan PD, Manore MM. Postexercise oxygen consumption and substrate use after resistance exercise in women. Med Sci Sports Exerc. 2001 Jun;33(6):932-8.
7. Phillips WT, Ziuraitis JR. Energy cost of single-set resistance training in older adults. J Strength Cond Res. 2004 Aug;18(3):606-9.
8. Escamilla RF, Francisco AC, Kayes AV, Speer KP, Moorman CT 3rd. An electromyographic analysis of sumo and conventional style deadlifts. Med Sci Sports Exerc. 2002 Apr;34(4):682-8.
9. Gabbett TJ. The training-injury prevention paradox: should athletes be training smarter and harder? Br J Sports Med. 2016 Mar;50(5):273-80.
10. Farinatti P, Neto AGC, da Silva NL. Influence of Resistance Training Variables on Excess Postexercise Oxygen Consumption: A Systematic Review. ISRN Physiology. 2013.
11. Heden T, Lox C, Rose P, Reid S, Kirk EP. One-set resistance training elevates energy expenditure for 72 h similar to three sets. Eur J Appl Physiol. 2011 Mar;111(3):477-84.
12. Abboud GJ, Greer BK, Campbell SC, Panton LB. Effects of load-volume on EPOC after acute bouts of resistance training in resistance-trained men. J Strength Cond Res. 2013 Jul;27(7):1936-41