Weighing the Evidence for Calorie Counting

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ByTyler HassJuly 8, 2020

Stepping on the scale is a source of anxiety and frustration for many people. Many nutritionists recommend weigh-ins only once a month or less out of concern for their client’s scale anxiety. Yet these same nutritionists will advise their clients to count calories. From the outside, dieters appear to be either living out their childhood dreams of becoming accountants or following a plan so precise that a single extra slice of bread could throw the whole thing off.

A calorie is a unit of energy. Our bodies convert the chemical energy of food — mostly in the form of carbohydrates, protein, and fat — into thermal energy (body heat) and kinetic energy (activity). Calorie counting represents an attempt to balance the chemical energy we ingest with the thermal and kinetic energy we expend.

We know the caloric content of the basic macronutrients:

  • 9 calories per gram of fat
  • 7 calories per gram of alcohol
  • 4 calories per gram of carbohydrates and protein
  • 2 calories per gram of fiber

The number of calories in any food can be measured with great accuracy by a bomb calorimeter (1). Unfortunately, these scientific instruments do not accurately model the workings of the digestive system, which breaks down foods using mechanical effort, acids, enzymes, and bacteria.

Some of the calories in food are expended in the process of digestion. High-glycemic carbs require very little digestive effort. Protein and fiber are much more taxing, especially when consumed raw. Cooking (and other methods of processing) breaks down complex carbohydrates, softens the cell walls of plants, and denatures proteins. Food-borne pathogens normally fought off by your immune system are instead killed in the heat of the cooking process. Cooking does much of the energy-intensive work of digestion before a piece of food even reaches your mouth. As a result, we get more calories from cooked foods than raw foods.

There is also substantial variation in what percentage of calories are fully digested and utilized by the body. Almonds nominally contain 170 calories per serving, but scientists found 41 of these calories in the urine and feces of the people who ate them. Only 129 calories (76%) remained in the body. Bits of undigested food like sesame seeds, peanuts, and corn can pass through us perfectly intact, taking their calories with them.

To relabel everything sold in the grocery store to account for cooking and digestion would require a massive scientific and political effort — not to mention digging through lots of excrement, literally and metaphorically.

Packaged foods present us with even more accounting irregularities. Food labeling is regulated by the FDA, which allows a range of plus or minus 20% for the total calories listed on the box.

This would not be a big deal if the errors in one food were offset by the next. However, it is the food producers’ responsibility to self-report the caloric content of their products. Errors trend toward more calories than indicated, so the miscalculations don’t cancel each other out — they stack up. One study on 24 popular snack products reported 4.3% more total calories and 7.7% more carbohydrates than listed on the labels.

Attempting to measure calories taken in is a mess, but calories out is no picnic either. A research study out of Stanford University tested the accuracy of seven popular wearable fitness trackers. They were off by up to 93%. The best performing device was 27% inaccurate.

When people see the calorie readouts on fitness equipment, they are typically shocked by how few calories were burned during their workout. This is because activity accounts for only a small proportion of a typical person’s total daily energy expenditure (2). For instance, one online calculator offers the following estimates for daily energy expenditure from activity alone:

  • 17% for a sedentary office worker
  • 27% for a light exerciser (exercising 1-2 days per week)
  • 35% for a moderate exerciser (exercising 3-5 days per week)
  • 42% for a heavy exerciser (exercising 6-7 days per week)

Most energy goes toward keeping the body warm and functioning. This is called your basal metabolic rate (BMR). It covers everything from building cells and tissues to breathing, pumping blood, and keeping the brain functioning. Your brain alone consumes about 20% of your energy. Formulas, like Harris-Benedict, estimate your BMR based on sex, age, weight, and height. However, body composition, ethnicity, internal temperature, and genetic factors can throw off this estimate. Studies have shown 26% of the variance in BMR between different people is unaccounted for by the factors mentioned above (3).

People on severely calorie-restricted diets typically lose less weight than expected. This is because when the body enters starvation mode, body temperature can drop by several degrees. In the Biosphere II experiment, eight people were sealed into a closed, artificial environment for two years (4). Body mass dropped by 18% and 10% in the men and women, respectively. Under these conditions, their body temperatures dropped to 96-97℉ and sometimes lower. The thermometers were not calibrated to measure below 96℉, so it’s not known how low their body temperatures dropped. Starvation is not only unnecessary for weight loss, but it can throw off your calorie counting, too.

Another problem with counting calories for weight loss is that the only calories that count are the ones you remember. People frequently forget to log what they eat, and this means they undercount by 12-25% (5). It would be unusual for someone to report a ribeye steak they never ate but very likely to forget a candy bar eaten in a hurry. Any nutrition research based on survey data is subject to these flaws. A paper by S. Stanley Young and Alan Karr compared the claims of 52 observational studies with the results of randomized control trials. The observational studies failed to replicate a single claim.

Once you have factored in all of these sources of error, it is clear calorie counting is not an effective method for promoting weight loss or improving overall health. However, I’m not advocating flying with a blindfold on. It’s highly recommended to plan meals based on the specific diet you are following. If you are on a keto diet, tracking your carbohydrate intake is essential. The Zone diet uses the block system, which makes meal planning easier. Some very analytical people who are not even diabetic are now wearing continuous glucose monitors to learn how specific foods and activities affect their blood sugar. On the activity side, counting every heartbeat and step you take is mostly just noise. It’s much smarter to track whether your WOD results are heading in the right direction. Trying to achieve weight loss by creating a precisely measured calorie deficit — in spite of a suboptimal diet and training — is a fool’s errand.

Eating sugary junk food will spike your insulin and drive fat into storage. Low-intensity exercise is likely to make you hungry for even more carbs. Gary Taubes argues in Good Calories, Bad Calories that fat deposition is regulated by hormones, not excess calories. It is much better to focus on the quality of your calories. Eat high-quality foods and exercise with functional movements at high intensity. Your body’s hormonal milieu will improve, and this will drive favorable changes in body composition.


Additional Reading


Notes

  1. To better understand the differences between the human body and a bomb calorimeter, you can do no better than this speech given by Zoë Harcombe at the Public Health Collaboration conference in 2018: Kettles, Calories & Energy Balance: What Went Wrong?
  2. The following estimates were calculated based on a 30-year-old, 150-lb. male.
  3. Factors influencing variation in basal metabolic rate include fat-free mass, fat mass, age, and circulating thyroxine but not sex, circulating leptin, or triiodothyronine.
  4. Physiologic Changes in Humans Subjected to Severe, Selective Calorie Restriction for Two Years in Biosphere 2: Health, Aging, and Toxicological Perspectives 
  5. Estimated 12-25% undercounting is based on 24-hour dietary recall compared to doubly labeled water. Food frequency questionnaires are even less accurate, underreporting calories by 24-33%. See Addressing Current Criticism Regarding the Value of Self-Report Dietary Data.

Comments on Weighing the Evidence for Calorie Counting

2 Comments

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Tyler Hass
July 11th, 2020 at 7:10 pm
Commented on: Weighing the Evidence for Calorie Counting

Merci Julian!

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Julian Festor
July 10th, 2020 at 11:28 am
Commented on: Weighing the Evidence for Calorie Counting

Traduction en FR :)

Mesurer les preuves du comptage de calorie


Se peser est une source d’anxiété pour beaucoup de gens.
Beaucoup de nutritionnistes recommandent de se presser une fois par mois maximum.

Mais pourtant ces mêmes nutritionnistes vont leur demander de compter leur calorie.


De l’extérieur, les personnes suivant ces régimes vont avoir l’air de devenir des comptables ou vont avoir l’air de suivre un plan tellement précis qu’une simple tranche de pain pourrait déstabiliser toute leur vie.


Une calorie est une unité d’énergie. Nos corps convertissent l’énergie chimique de la nourriture (protéine, glucide et gras) en énergie thermique (chaleur corporelle) et énergie cinétique (activité).

Compter les calories représente une tentative d’équilibrer l’énergie chimique ingérée avec l’énergie cinétique et thermique que nous produisons.


Les macronutriments basiques :
9cal par gramme de gras
7cal par gramme d’alcool
4 cal par gramme de glucide/protéine
2 cal par gramme de fibre


Le nombre de calories dans chaque aliment peut être mesuré avec une grande précision en utilisant un calorimètre. Malheureusement ces instruments scientifiques ne permettent pas de modéliser le travail du système digestif qui décompose la nourriture en utilisant un effort mécanique, des acides, des enzymes et des bactéries.


Certaines des calories sont utilisées dans le processus de digestion. Les glucides à haut indice glycérique requiert très peu d’effort digestif. La protéine et la fibre en utilisent beaucoup plus surtout si ils sont consommés crus.

Cuire décompose les glucides complexes, ramollis les cellules des plantes et dénature la protéine. Les pathogènes dans la nourriture qui sont en général combattu par le système immunitaire sont tués dans le processus de cuisson à haute température. La cuisson fait la plupart du travail à énergie intensive avant même que la nourriture vienne dans votre bouche. 
On parvient donc à ingérer plus de calories des nourritures cuites que des nourritures crus.


Il y a aussi une variation substantielle dans le pourcentage de calories digérées complètement et utilisées par le corps.

Les amandes contiennent 170 calories par portion mais les scientifiques ont trouvés 41 de ces calories ont été trouvées dans l’urine et les selles des personnes qui en consomment.

Seul 76% des calories restaient dans le corps. Des morceaux de calories non digérées comme les graines de sésame, les cacahuètes, le mais passent à travers le corps et restent intactes en emportant avec les calories.


Relabelliser tout ce qui est sur la nourriture pour comptabiliser la cuisson et la digestion serait un investissement scientifique et politique beaucoup trop important.


Les nourritures en emballage présentent des irrégularités encore plus importantes. La FDA permet un différentiel de plus ou moins 20% de calories sur le label.


En plus de cela c’est la responsabilité du producteur de rapporter les calories. Les mesures montrent que les erreurs sont plus souvent une quantité supérieure de calories que ceux qui est indiqué.
Une étude sur 24 produits populaires à montré qu’il y a 4.3% plus de calories et 7.7% plus de glucides que ce qui est indiqué sur le label.


Tenter de mesurer ses calories ingérées est donc problématique. Mais mesurer les calories dépensées est aussi difficile.

Une recherche de Stanford mesurant 7 trackers de fitness a montrée que les mesures pouvaient être fausses jusqu’à 93%. Le tracker le plus précis était correct avec une erreur de 27%.


Quand les gens voient les calories sur leur équipement de sport, ils sont souvent choqués par le peu de calorie dépensée. C’est parce que l’activité est en général une petite proportion de l’énergie dépensée pour une personne typique. Par exemple, un calculateur en ligne donne l’estimation suivante pour l’activité :

17% pour un sédentaire
27% pour une personne qui s’entraîne 1-2 fois par semaine
35% pour une personne qui s’entraîne 3-5 fois par semaine

42% pour une personne qui s’entraîne 6-7 fois par semaine


La plupart de l’énergie va vers la chaleur et la fonction corporelle. C’est ce qu’on appelle le métabolisme basale. Cela comprend tout de la construction cellulaire et des tissus à la respiration, le flux sanguin et la fonction du cerveau. Votre cerveau tout seul consomme 20% de l’énergie. Des formules comme celle de Harris-Benedict estime votre métabolisme. En revanche, la composition corporelle, l’ethnicité, la température interne et les facteurs génétiques peuvent fausser l’estimation.

Les études ont montrées qu’une variance de 26% du métabolisme basal ne peut pas être expliqué.


Les gens qui suivent des régimes très restreints en calorie typiquement perdent moins de poids que prévu. C’est parce que leur corps rentre en mode famine, la température corporelle peut chuter de plusieurs degrés. 
Dans l’expérience Biosphère 2, 8 personnes ont été enfermées dans un environnement fermé et artificiel pendant deux ans. La masse corporelle a chuté de 18% a 10% chez les hommes et les femmes respectivement. Sous ces conditions la température corporelle a chuté à

35.5 degrés mais les thermomètres ne pouvant pas mesurer sous les 35.5, leur température exacte n’a pas pu être mesurée. La famine n’est pas juste pas nécessaire pour la perte de poids, elle peut aussi ruiner votre stratégie de comptage de calorie.


Un autre problème du comptage de calorie pour la perte de poids est que les seules calories comptabilisées sont celles dont vous vous souvenez.

Les gens oublient fréquemment de noter ce qu’ils mangent et ce jusqu’à 12/25% des aliments consommés.


En prenant en compte tous ces problèmes, il est clair que compter les calories n’est pas une méthode effective pour la promotion de la perte de poids ou pour l’amélioration de la santé globale.

Mais attention, cela reste important et il faut planifier les repas selon le régime que vous suivez.

Si vous êtes Keto, il faut compter les glucides ingérés. Pour le régime zone, il faut utiliser le système de block. 
Des personnes analytiques portent même un moniteur de glucose de manière continuel pour savoir comment la nourriture et l’activité affecte leur niveau de sucre dans le sang.
Du point de vue activité, compter tout jusqu’au rythme cardiaque est comme du bruit. En revanche il est beaucoup plus intéressant de noter vos résultats au WOD et dans quel sens ils évoluent. Essayer d’atteindre la perte de poids en créant une mesure spécifique du déficit calorique (à la place d’un régime et d’un entraînement sous optimal) est une bêtise.

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