車旭升,金春光
(南通大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院,江蘇 南通 226007)
隨著競技運動水平的不斷提高,比賽的日趨激烈,運動員在運動訓(xùn)練和比賽過程中為了進一步提高競技能力,除了高強度的訓(xùn)練,常常會采用不同的營養(yǎng)干預(yù)手段。合理的營養(yǎng)素攝入是保證運動訓(xùn)練取得良好效果的一個重要因素。但是僅憑合理的營養(yǎng)膳食已經(jīng)不能滿足飛速發(fā)展的競技體育的要求。傳統(tǒng)的運動營養(yǎng)學(xué)觀念中,一直認為只要充分供應(yīng)優(yōu)質(zhì)的,大量的營養(yǎng)素加上高強度的訓(xùn)練,可以增強體質(zhì),提高技術(shù)從而能在比賽中取得好成績。但是此領(lǐng)域里的專家和學(xué)者們最新的研究結(jié)果表明,此種方法效率較低,科學(xué)性較差。最新研究成果說明,當前運動訓(xùn)練中的營養(yǎng)問題,已經(jīng)不是營養(yǎng)的缺乏,而是如何及時補充運動訓(xùn)練中缺失的營養(yǎng),同時進一步加速運動訓(xùn)練過程中體內(nèi)代謝終產(chǎn)物的清除,從而迅速恢復(fù)或超量恢復(fù)體內(nèi)能源物質(zhì),增加免疫力,即重要的不是攝入什么和攝入多少的問題,而是什么時間攝入什么的問題。在2005-2006年全美大學(xué)美式足球聯(lián)賽中獲得冠軍(Rose Bowl)的奧斯丁大學(xué)隊中擔(dān)任訓(xùn)練和營養(yǎng)顧問的Jhon Lvy博士強調(diào),在運動員的訓(xùn)練和運動能力的提高過程中,營養(yǎng)供給的時機比什么都重要[1]。最佳的營養(yǎng)補充時機,不但可以提高運動能力,加快運動后肌肉的恢復(fù)能力,而且會帶來最佳的肌肉增長效果。為了使訓(xùn)練效果達到最大化,本文以國內(nèi)外運動訓(xùn)練和運動營養(yǎng)學(xué)專家們的理論為基礎(chǔ),從運動實踐出發(fā)把運動訓(xùn)練中營養(yǎng)的攝入和最佳的補充時機分成三個部分進行了分析并提出了觀點,期望為運動訓(xùn)練中的營養(yǎng)補充提供一定的參考。
首先,合理的營養(yǎng)補充時機可以增加肌肉對營養(yǎng)素的利用效率,還可以儲備肌肉活動的主要能源磷酸肌酸(Creatine phosphate)和葡萄糖以及蛋白質(zhì)。在運動中如果及時攝入碳水化合物和蛋白質(zhì)復(fù)合飲料,可以提高身體能量的補給率,從而更有效、更長久的運動和比賽[2]。所以說過去在運動過程中禁止營養(yǎng)素攝入的訓(xùn)練方法是不科學(xué)的。其次,運動中合理的營養(yǎng)補充時機減少骨骼肌的損傷。雖然部分骨骼肌的損傷能夠促進骨骼肌的發(fā)達,但是過度的損傷會帶來肌肉組織的退化和肌肉量的減少并出現(xiàn)運動能力下降現(xiàn)象。因此,只有防止出現(xiàn)大量的肌肉損傷,才能圓滿的完成動作。另外,在運動過程中產(chǎn)生的氧自由基被維生素C和E等抗氧化劑及時迅速的消除后才能使骨骼肌正常的發(fā)揮自己的功能[3]。第三,運動中合理的營養(yǎng)補充時機防止疾病,避免與疲勞相關(guān)的免疫力下降。通常人體在中等強度以下的強度訓(xùn)練時,會提高免疫力,但是運動員由于在高強度下進行訓(xùn)練,出現(xiàn)皮質(zhì)醇分泌增加,導(dǎo)致免疫力下降,影響正常的新陳代謝的能量供應(yīng),從而不能很好的完成動作。適當?shù)臓I養(yǎng)供應(yīng)時機可以誘導(dǎo)胰島素的活躍性,抑制皮質(zhì)醇的分泌,對疲勞的恢復(fù)和免疫功能的正常運行具有重要的作用。第四,運動中合理的營養(yǎng)補充時機是促進機體運動后快速恢復(fù)的重要環(huán)節(jié)。雖然骨骼肌的增粗是通過刺激→損傷→合成的過程,但是不能在短時間內(nèi)迅速修復(fù),不僅導(dǎo)致?lián)p傷的骨骼肌不能及時再生成,還會帶來骨骼肌的質(zhì)和量每況愈下,影響人體的肌肉發(fā)達和肌力生成[4]。
運動中所利用的代表性營養(yǎng)素有碳水化合物(糖),蛋白質(zhì)(流體狀),氨基酸,鉀,鈉,鎂,維生素,水。碳水化合物中的高血糖物質(zhì)(蜂蜜,蔗糖,葡萄糖,麥芽糖)是爆發(fā)力和耐力運動的重要供能物質(zhì)。如果運動員在運動過程中不能及時充分的攝入含高血糖的碳水化合物就不能維持和發(fā)揮好的競技水平。蛋白質(zhì)和氨基酸攝入對運動中的骨骼肌具有防止運動能力下降和加快蛋白質(zhì)再合成的重要作用。特別是機體在運動的刺激下,細胞的生長、受損細胞的修復(fù)和肌肉的壯大等與蛋白質(zhì)的合成有直接的關(guān)系[5]。過去運動員在運動過程中沒有對這些成份進行專門補充的習(xí)慣。但是很多臨床研究證明,在運動過程中補充蛋白質(zhì)和氨基酸對競技水平的發(fā)揮有著重要的作用,因此,世界上很多著名的運動員或運動隊都會在運動中以液態(tài)的形式隨時攝取,以提高其競技能力[6]。鉀,鈉,鎂對運動中與運動技術(shù)相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)和神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)有著重要的作用。比如從事球類運動的運動員在大強度訓(xùn)練時會隨汗液大量丟失鉀,鈉,鎂等礦物質(zhì),造成技術(shù)動作變形,出現(xiàn)空位投籃不進、臨門一腳打飛等情況,因此需要隨時進行補充。另外維生素C和E可以防止氧自由基對骨骼肌的損傷,因此,都應(yīng)該包含到飲料中并在運動過程中飲用[7]。最后,人體通過水份把各種營養(yǎng)素和氧氣運送到體內(nèi)各個器官并順利進行新陳代謝。運動員如果體內(nèi)缺少水份,不僅影響運動能力的發(fā)揮和運動成績的提高,而且體內(nèi)各器官的功能活動將受到嚴重的影響,所以在運動過程中應(yīng)攝入最少400ml以上的水份。
當前還有教練或運動員認為在比賽中或訓(xùn)練中飲用單純的水或含礦物質(zhì)的碳酸飲料是最好的,其實許多世界級的高水平運動員在比賽或訓(xùn)練中都在合理的飲用包含了上述各種營養(yǎng)素的混合飲料。
那么什么時候飲用這種混合飲料是最合理的呢?最關(guān)鍵的時機應(yīng)該是運動前15min就開始飲用,并以間隔約15-20min的時間,把大約400ml的混合飲料在運動時間內(nèi)全部飲用[8]。當然在訓(xùn)練過程中除了上述混合飲料之外,因運動強度過強而感到饑渴時,為了防止脫水也可以另外多飲用一般的飲料。這樣的飲料中包含的營養(yǎng)素量的搭配原則中必須包含蛋白質(zhì)6g(最好是粉末狀),高血糖碳水化合物25g(大概是蛋白質(zhì)的4倍,如蜂蜜,精制白糖),鈉100-250mg,鉀60-100mg,鎂60-120mg,維生素C 30-120mg, 維生素E 20-60IU。 如果購買維生素/礦物質(zhì)補充劑善存片(Centrum)時,運動員應(yīng)該把一般人每日服用量在每次運動時服用,并在運動即后還要服用上述量的維生素E 和C[9]。
首先,運動后即刻恰當?shù)臓I養(yǎng)補充時機具有把肌肉組織的分解狀態(tài)轉(zhuǎn)化為促合成狀態(tài)的作用。一般來說,胰島素促進蛋白質(zhì)合成,增加氨基酸運輸載體,促進葡萄糖吸收,增加肝糖原儲藏,抑制皮質(zhì)醇分泌,增加骨骼肌中的血流量,最終提高身體機能,因此增加胰島素分泌就可以很容易增強肌肉的運動功能[10]。而刺激分泌胰島素最有效的方法是運動后攝入含有碳水化合物和蛋白質(zhì)的復(fù)合營養(yǎng)素。其次,運動后即刻恰當?shù)臓I養(yǎng)補充時機可以使骨骼肌中增加的血流量加快處理代謝產(chǎn)物。在恢復(fù)骨骼肌機能的過程中各種營養(yǎng)素和氧氣的供給是必要的,但是消除新陳代謝(如乳酸等)的產(chǎn)物也是非常重要的。通常運動中產(chǎn)生的乳酸等代謝產(chǎn)物會減緩磷酸肌酸的補充,延長骨骼肌功能的恢復(fù)速度。胰島素促進生成具有擴張血管作用的一氧化氮(NO),因此運動后即刻服用碳水化合物和蛋白質(zhì)的復(fù)合營養(yǎng)素可以增加血流量和消除代謝產(chǎn)物,從而加快骨骼肌機能的恢復(fù)速度[11]。第三,運動后即刻適當?shù)臓I養(yǎng)補充時機加快補充骨骼肌中的糖原。通常運動后即刻補充大量的碳水化合物可以加快刺激胰島素分泌,從而補充骨骼肌中更多的糖原。但是最近的研究表明,運動后服用碳水化合物和蛋白質(zhì)的復(fù)合營養(yǎng)素比起服用單純的碳水化合物更有助于加快刺激胰島素的分泌,補充糖原,延長運動時間[12]。第四,運動后即刻適當?shù)臓I養(yǎng)補充時機加快恢復(fù)損傷的肌肉組織,促進肌肉的增長。通常認為增加肌肉量和力量需要增加蛋白質(zhì)的合成,但是很多人卻忽視了肌肉中的蛋白質(zhì)量的減少情況。最近的研究表明,當肌肉的蛋白質(zhì)減少的量少于合成的蛋白質(zhì)量時肌纖維才會增粗,肌肉力量增長。運動后即刻用蛋白質(zhì)和碳水化合物的復(fù)合營養(yǎng)素的攝入比單純攝入蛋白質(zhì)或碳水化合物,更容易使損傷的肌肉組織加快恢復(fù)速度并增加力量和增強肌肉[13]。最后,運動后即刻恰當?shù)臓I養(yǎng)補充時機預(yù)防運動中肌肉的損傷,提高免疫力。為了增強肌肉力量進行的高強度、高負荷訓(xùn)練,機體始終伴隨著反復(fù)的肌肉組織損傷和“結(jié)構(gòu)重建”過程[14]。但是,過度的肌肉損傷反而阻礙糖原的儲藏和蛋白質(zhì)的合成,并伴隨著肌肉疼痛,延緩骨骼肌功能的恢復(fù)速度。為了預(yù)防肌肉組織的損傷和免疫力的下降,運動后即刻需要補充碳水化合物和蛋白質(zhì),以及維生素C和E的復(fù)合營養(yǎng)素,從而減少肌肉組織的損傷,增強體力和改善健康狀況。
運動后最有效的營養(yǎng)素有碳水化合物,蛋白質(zhì)(流體狀),氨基酸,鉀,鈉,鎂,維生素,水。在這里碳水化合物是指單糖和雙糖,如葡萄糖,蔗糖,麥芽糖等。由于比其他多糖類碳水化合物吸收較快,很適合作為增強肌肉過程中的重要能源。需要注意的是碳水化合物中,果糖和乳糖由于對胰島素的刺激作用不強,所以盡量避免在運動即后服用。蛋白質(zhì)是一種復(fù)雜的有機化合物,具有容易分解并通過血液循環(huán)傳達到肌肉組織和最大限度的抑制氧自由基生成的特性。氨基酸的攝入不僅對運動后肌肉組織蛋白質(zhì)的再合成有幫助,而且對肌肉功能的恢復(fù)具有重要的作用。谷氨酰胺不僅轉(zhuǎn)換為葡萄糖提供能源,還有助于免疫力的提高。過去雖然蛋白質(zhì)在運動即后基本上沒有被攝入,但是著名的運動科學(xué)專家們通過一系列的研究后,建議高水平的運動員應(yīng)以復(fù)合飲料的形式飲用[15]。另外抗氧化劑維生素C和E可以預(yù)防激烈運動帶來的氧自由基對肌肉蛋白質(zhì)的損傷和降低免疫力。
運動后的營養(yǎng)補充不管是以什么形式補充,如果總是等到有饑餓感或饑渴時在進行補充,將會失去最佳的營養(yǎng)素補充時機。通過研究表明,含有高血糖的碳水化合物,蛋白質(zhì),氨基酸,維生素和無機鹽的液態(tài)形式飲料更便于吸收和有效的消除疲勞物質(zhì),增強骨骼肌的功能。那么什么時候飲用上述復(fù)合飲料呢?Dr.Ivy 等運動科學(xué)家認為運動后45min之內(nèi)攝入適量的營養(yǎng)素,效果是最佳的[16]。同運動中的代謝相同,運動后ATP,CP,肌糖原繼續(xù)消耗,產(chǎn)生引起蛋白質(zhì)分解作用的兒茶酚胺(Cortisol, Epinephrine,norepinphrine)和氧自由基,并伴有疲勞物質(zhì)生成,從而削弱肌肉的功能,加深損傷。但是胰島素卻有防止和轉(zhuǎn)化肌肉組織進一步分解的作用,因此如果在運動后45min之內(nèi)及時的進行營養(yǎng)補充,肌肉組織和細胞可以加快蛋白質(zhì)的合成,使肌纖維增粗并能產(chǎn)生更大的收縮力量[17]。另外由于運動后血流量的增多,營養(yǎng)素的及時補充加快了疲勞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的消除使肌肉的功能盡快的得到恢復(fù)。嚴格來說,最佳的營養(yǎng)補充時機應(yīng)該是運動后20min之內(nèi),運動員飲用的飲料中所包含的基本營養(yǎng)素應(yīng)該是其在運動時飲用的營養(yǎng)素量的約2倍。
營養(yǎng)補充時機的第三個階段是恢復(fù)期提高階段。大部分肌肉的增長和力量的增加都是在這個階段,這個階段大約經(jīng)歷18-20h。如果在適當?shù)臅r機得到適當?shù)臓I養(yǎng)供給,那么訓(xùn)練的效果會得到加倍的回報。但是相反,如果沒有得到及時補充,血液中的胰島素水平下降,可的松(cortisol)水平反而升高,促使肌糖原持續(xù)處于不足的狀態(tài),導(dǎo)致肌蛋白減少和損傷的發(fā)生。另外還由于氧自由基的產(chǎn)生還會消弱免疫力。更重要的是,肌肉對胰島素的抵抗狀態(tài)代替本應(yīng)該有的肌肉對胰島素的敏感反應(yīng)狀態(tài),從而錯過肌肉增長和增強的最佳時機。一般來說,骨骼肌細胞組織進入對胰島素的抵抗狀態(tài)需要2h,但是不能在適當?shù)臅r機得到適宜的營養(yǎng)素補充,這種胰島素抵抗狀態(tài)將持續(xù)16h,結(jié)果將錯過肌肉組織超量恢復(fù)和增強的最佳時機。促合成階段以后4h之內(nèi)是快速提高階段,此后階段是持續(xù)提高階段。
肌肉的增長及合成周期雖然是分階段進行的,但是各個階段都是在前一階段的基礎(chǔ)上持續(xù)發(fā)展,所以掌握恰當?shù)臓I養(yǎng)補充時機是非常重要的。通常在這一階段適宜的營養(yǎng)補充時機維持肌肉對胰島素的感受性水平。運動后2h內(nèi)肌肉內(nèi)的肌糖原補充和蛋白質(zhì)的合成只完成一半。如果碳水化合物和蛋白質(zhì)的混合物得到及時的補充,蛋白質(zhì)合成量比原來的多2倍,但是得不到及時的補充,則只能合成原來合成量的10%?;謴?fù)初期肌肉對胰島素的感受性非常敏感,開始的時候隨著適宜的營養(yǎng)供給的形成,依靠碳水化合物維持感受性,肌肉的糖原恢復(fù)到一定程度時,轉(zhuǎn)換為依靠蛋白質(zhì)合成。因此,肌肉的增長和增強需要在恢復(fù)期的肌肉發(fā)達階段提高和維持胰島素水平?;謴?fù)期快速提高階段適當?shù)臓I養(yǎng)補充時機具有維持合成肌肉組織狀態(tài)的作用。運動后為了維持4h的肌肉合成狀態(tài),需要在h內(nèi)飲用碳水化合物和蛋白質(zhì)的混合飲料。如果始終保持高水平的胰島素水平,糖原和蛋白質(zhì)合成的時間最高可以維持6h。
促合成階段后持續(xù)的提高階段中適宜的營養(yǎng)補充時機具有使N+保持平衡,刺激蛋白質(zhì)合成的作用。運動后5h到進行下一次訓(xùn)練前需要每日攝入蛋白質(zhì)的量約為1.9g /kg體重才能維持N+水平的平衡。適宜的營養(yǎng)補充時機加快蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換,使肌肉更發(fā)達。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換包括蛋白質(zhì)的分解和新生成的過程。蛋白質(zhì)的這種轉(zhuǎn)換增加時,因運動而受損的肌肉組織得到補充而變的更強。雖然快速提高階段的時間短,但是如果有充分的營養(yǎng)素供應(yīng),還是有大量的蛋白質(zhì)合成發(fā)生。特別是在持續(xù)的提高階段,維持血液中一定的氨基酸水平是重要的。在正餐間歇攝入富含蛋白質(zhì)的營養(yǎng)素,可以提高血液中氨基酸水平,進一步增加體內(nèi)蛋白質(zhì)合成。但是氨基酸含量達到一定水平后,蛋白質(zhì)的合成不會持續(xù)再增加,因此一次性攝入過量的蛋白質(zhì)不但浪費而且是非效率性的[18]。
運動后恢復(fù)期主要的營養(yǎng)素有碳水化合物,蛋白質(zhì)(乳清蛋白 whey),氨基酸,維生素和水。碳水化合物對于提高胰島素水平具有重要的作用,但是過量攝入有轉(zhuǎn)換為脂肪儲存的危險,因此應(yīng)該稍微減少碳水化合物的攝入量。在恢復(fù)期的快速提高階段攝入蛋白質(zhì)(乳清蛋白,酪蛋白)和氨基酸不僅有助于構(gòu)成肌肉組織的蛋白質(zhì)的合成,還對提高免疫力起著重要的作用。在持續(xù)的提高階段中,為了抑制胰島素敏感性下降,應(yīng)及時的補充含有碳水化合物和氨基酸的復(fù)合飲料。
營養(yǎng)補充時機中,最基本的原則是維持新陳代謝的敏感性,因此特定營養(yǎng)素的新陳代謝作用根據(jù)營養(yǎng)素的補充時機不同而有明顯的不同。恢復(fù)期快速提高階段,最好在2h以內(nèi)飲用碳水化合物和蛋白質(zhì)(氨基酸)的復(fù)合飲料或主食?;謴?fù)期持續(xù)提高階段,運動后5小時到下一次運動開始前再次服用相同量的碳水化合物和蛋白質(zhì)(氨基酸)復(fù)合飲料可以維持血液中胰島素含量和肌蛋白合成量[19]。為了快速修復(fù)損傷的肌肉組織和提高肌肉力量,需要能量供給的動態(tài)平衡。以75kg體重的運動員為標準的復(fù)合飲料中,恢復(fù)期快速提高階段中包含的基本營養(yǎng)素應(yīng)包括水400ml(同運動中相同),蛋白質(zhì)(乳清蛋白)14g,leucine(白氨酸)3g, casein(酪蛋白)2g,glutamine(谷氨酰胺)1g, 高血糖碳水化合物約為蛋白質(zhì)的2-4倍。另外在恢復(fù)期持續(xù)提高階段,除了正常飲食以外再一次飲用相同量的復(fù)合飲料。
綜上所述,比賽或運動訓(xùn)練中每個階段需要補充哪些營養(yǎng)素成份和補充營養(yǎng)素的最佳時機以及搭配方法如下:
(1)運動員在運動前15min就開始,每隔約15-20min,在運動時間內(nèi)全部飲用大約400ml包含粉末狀蛋白質(zhì)、高血糖碳水化合物、鈉、,鉀、鎂、維生素、維生素E 的混合飲料。運動強度過強時,可以另外多飲用一般的飲料。
(2)運動員在運動后20-45分鐘之內(nèi)攝入含有碳水化合物、蛋白質(zhì)(流體狀)、氨基酸、鉀、鈉、鎂、維生素C和E以及水?;緺I養(yǎng)素量是在運動時飲用的營養(yǎng)素量的約2倍。
(3)運動員在運動后恢復(fù)期快速提高階段,應(yīng)該在2h以內(nèi)飲用400ml碳水化合物和蛋白質(zhì)為主的維生素和水的復(fù)合飲料或主食,其中碳水化合物約為蛋白質(zhì)的2-4倍。在運動后5h到下一次運動開始前的恢復(fù)期持續(xù)提高階段,再次服用相同量的碳水化合物和蛋白質(zhì)(氨基酸)復(fù)合飲料。
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