大學(xué)生間歇跑運動中能量代謝特征

陶 堅，徐 杰

鄭州師范學(xué)院體育科學(xué)系 鄭州 450044

大學(xué)生間歇跑運動中能量代謝特征

陶 堅△，徐 杰

鄭州師范學(xué)院體育科學(xué)系 鄭州 450044

△男,1963年8月生，本科，副教授，研究方向：體育教育訓(xùn)練學(xué)、體質(zhì)與健康，E-mail：443935971@qq.com

大學(xué)生；間歇跑；55%最大攝氧量強度；能量消耗

目的：探討機體在中等強度運動中能量代謝變化特征，為普通人群運動健身、減肥等鍛煉模式提供實踐依據(jù)。方法采用德國產(chǎn)Cortex MetaMax 3B對20名普通大學(xué)生在個體55%最大攝氧量(VO2max)強度下，以氣體代謝法監(jiān)測60 min間歇跑運動中機體糖和脂肪能量消耗以及底物代謝變化特征，從環(huán)比和定基比的角度分析大學(xué)生在間歇跑中的機體供能特征。結(jié)果男生運動至31～50 min段總輸出量高于女生[(156.64±8.45) cal/(min·kg)>(114.46±8.81) cal/(min·kg)；t=6.965,P<0.001]。第一個間歇期男女生糖、脂代謝差異無統(tǒng)計學(xué)意義，第二個間歇期男生糖供能量高于女生(t=4.685,P=0.001)。61～80 min段脂代謝環(huán)比值男女生差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.643,P=0.004)。結(jié)論55%VO2max強度下男大學(xué)生糖代謝增長的速度和幅度均高于女生，而脂代謝相反。男女生糖脂肪供能百分比超過50%約在第2個間歇期后的10 min。

跑步作為最受歡迎的健身項目之一，常在運動健身領(lǐng)域被多數(shù)學(xué)者所研究。對于特定條件下針對青年人個體機能運動強度專門制定的健身方案研究以往多以個體估測為主，并沒有精確到個體相對強度[1]，因此，精確到個體健身強度的研究更有意義。該研究以普通大學(xué)生為研究對象，旨在分析和探討普通大學(xué)生在個體機能達(dá)55%最大攝氧量(VO2max)強度下跑步健身的能量消耗和底物代謝變化特征，為普通人群運動健身、減肥等鍛煉模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1研究對象普通大學(xué)生20名，其中男10名、女10名，受試者經(jīng)相關(guān)健康檢查后，心肺功能正常，無不適宜參加體育運動的疾病，每周參加體育運動1～3 h。在試驗前24 h內(nèi)受試者未從事劇烈或長時間的體力活動，無肌肉疲勞癥狀。試驗前向所有受試者詳細(xì)介紹該研究的目的與方法，讓受試者熟悉試驗流程和注意事項，最后簽署志愿者安全和誠信協(xié)議書。研究對象基本情況見表1。

表1 研究對象基本情況

1.2研究儀器德國產(chǎn)便攜式心肺功能儀、CORTEX MetaMax 3B心肺功能儀，德國產(chǎn)Mercury 4.0 Sports跑臺，意大利Technogym D140跑臺，芬蘭產(chǎn)S810i心率遙測表。

1.3室內(nèi)跑臺VO2max測試室內(nèi)溫度控制在23～27 ℃，相對濕度為40%～50%。正式試驗開始之前先讓受試者在Mercury 4.0 Sports跑臺上進(jìn)行3～5 min適應(yīng)練習(xí)，準(zhǔn)備活動結(jié)束5 min后給受試者配戴心肺功能儀、心率遙測表，當(dāng)各項數(shù)據(jù)完全正常時在Technogym D140跑臺上進(jìn)行測試。女生以7 km/h開始，男生以8 km/h開始，遞增幅度為1 km/2 min，保持水平坡度不變，取VO2max穩(wěn)定1 min數(shù)據(jù)值完成生理指標(biāo)的測試。達(dá)到VO2max的條件(以下3項以上)：心率≥180 min-1；呼吸商(respiratory quotient，RQ)>1.05～1.10；隨負(fù)荷增加，耗氧量(VO2)停止線性增加并達(dá)到一個穩(wěn)定平臺或開始緩慢下降；受試者主觀感覺很疲勞并已盡最大能力，經(jīng)激勵仍無法保持預(yù)定負(fù)荷。通過上述測試確定個體在55%VO2max強度下間歇跑測試結(jié)果，以此為依據(jù)，確定運動方案：20 min運動期+10 min休息期+20 min運動期+10 min休息期+20 min運動期。采用每10 min氣體來分析該負(fù)荷下機體能量消耗及其底物代謝情況。

1.4檢測指標(biāo)及方法生理指標(biāo)選取心率、呼吸交換率(RER)、VO2、二氧化碳排出量(VCO2)。綜合已有的關(guān)于能量消耗的計算公式及其修正的研究結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)在國際上有關(guān)能量消耗研究的計算方法[2-3]。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理采用平均每10 min段的氣體指標(biāo)，從定基比和環(huán)比的角度出發(fā)，分析男、女生在運動過程中機體能量消耗及其底物代謝變化特征。采用SPSS 12.0進(jìn)行分析，應(yīng)用t檢驗對男、女生在相同時段測試指標(biāo)進(jìn)行比較，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1男、女生VO2max強度下機體生理指標(biāo)測試結(jié)果見表2。男、女生VO2max強度下機體生理指標(biāo)測試結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 男、女生VO2max強度下機體生理指標(biāo)測試結(jié)果(n=10)

2.2運動期和間歇期男、女生能量消耗及其底物代謝變化特征見表3、4。

2.3運動期和間歇期男、女生心率、能量代謝環(huán)比和定基比的變化特征運動開始的前20 min心率環(huán)比值男生(1.13±0.05)大于女生(1.07±0.03)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.989，P=0.024)。31～50 min段男、女生心率環(huán)比和定基比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。61～80 min段男生心率環(huán)比值為(1.29±0.08)，女生環(huán)比值(1.09±0.03)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.955，P=0.012)。1～20 min和61～80 min段心率定基比男女生差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

運動前20 min男、女生糖代謝環(huán)比和定基比、脂代謝環(huán)比和定基比、總輸出量環(huán)比和定基比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；31～50 min段脂耗量環(huán)比值男生(0.76±0.23)小于女生(1.39±0.30)(t=3.207，P=0.018)，總輸出量環(huán)比值男、女生差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.579，P=0.004)。其他指標(biāo)環(huán)比、定基比無明顯差異。61～80 min段糖、脂代謝環(huán)比、定基比男、女生差異無統(tǒng)計學(xué)意義；總輸出量定基比男生(1.98±0.49)高于女生值 (1.17±0.07)(t=2.192，P=0.042)。在整個運動期男生糖代謝環(huán)比值較為穩(wěn)定，女生小幅度降低；脂代謝男、女環(huán)比增長幅度均不同程度降低，女生增長速度快于男生。

間歇期(51～60 min/21～30 min)男、女生總輸出量從環(huán)比值可以看出男生動用脂肪的速度快于女生，但同一時間段脂肪消耗量明顯小于女生。

表3 運動期和間歇期男女生能量消耗特征

*:與同一時間內(nèi)女生比較,P<0.05;▲:男、女生環(huán)比比較,P<0.05；#：男、女生定基比比較，P<0.05。 1 cal=4.183 J。

表4 運動期和間歇期男女生底物代謝變化特征

*:與同一時間內(nèi)女生比較,P<0.05;▲:男、女生環(huán)比比較,P<0.05；#：男、女生定基比比較，P<0.05。 1 cal=4.183 J。

3 討論

有氧運動中，肌肉同時利用糖、脂類、蛋白質(zhì)供能，其中糖和脂類是主要的供能物質(zhì)[4]，對于持續(xù)時間長、運動強度較小或中等的運動項目，運動的前期以啟動糖氧化供能為主，后期隨著糖的消耗程度增加而逐漸過渡到以脂肪氧化供能為主。有學(xué)者[5]在運動營養(yǎng)學(xué)中提到當(dāng)運動強度為25% VO2max時，脂肪組織動員利用的脂肪供能量最多，隨運動強度增大，脂肪供能呈減少趨勢。骨骼肌脂肪在25% VO2max強度時利用減少，當(dāng)強度達(dá)到65% VO2max時，動員利用最多，達(dá)到85% VO2max強度時機體主要利用糖類供能。在該研究中機體在55% VO2max強度下60～80 min時脂肪供能百分比達(dá)到64%，男生達(dá)到49%，因受運動方案限制不能完成對文獻(xiàn)[5]的驗證，為機體供能留下探索空間。

王健[6]提到運動時間是影響糖和脂肪供能比例的一個重要因素，在長達(dá)90 min的中等強度運動時，隨著運動持續(xù)時間的延長，糖分解供能比例逐漸減小，而脂肪分解供能比例逐漸增大。

該研究截取各階段前10 min結(jié)果，發(fā)現(xiàn)間歇跑過程中隨著運動時間的延長，運動期男、女生跑步時機體在55% VO2max強度下總能量消耗隨時間延長呈不同程度增加，同一時間段男生糖代謝高于女生，且參與供能比例逐漸減少，脂肪參與供能比例逐漸增加。這一變化趨勢與文獻(xiàn)[7]提出的變化趨勢相一致。

從環(huán)比和定基比的角度分析間歇跑中心率的變化，在第一間歇期過后男、女生心率環(huán)比和定基比均無差異，在61～80 min男生心率環(huán)比高于女生，總輸出量環(huán)比值男生大于女生，脂肪供能環(huán)比男女生差異有統(tǒng)計學(xué)意義，男生糖脂代謝幅度快于女生。

第一間歇期(21～30 min)數(shù)據(jù)顯示女生糖代謝、總輸出量、脂肪供能百分比呈負(fù)值，與同一時間段男生相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義。10 min間歇期后，男、女生機體動員、利用底物和消耗水平的能力基本可恢復(fù)到運動開始后10 min水平，這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究機體供能代謝提出了新的研究課題。

運動至31～50 min段時，男生糖消耗量、供能量高于女生，男生總輸出量、脂肪消耗量及供能量隨運動時間延長呈逐漸下降趨勢。男生糖代謝增長的速度和幅度均快于女生，脂代謝相反。這一時間段糖代謝的速度男生快于女生，脂代謝增長的速度和幅度低于女生。造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于男生的體能水平一般高于女生，動用同一供能系統(tǒng)的能力高，持續(xù)時間長，能量利用率高，且體內(nèi)能源物質(zhì)的貯量多并動用快[8]。

糖代謝逐漸減少且出現(xiàn)顯著差異的時間段在41～50 min 和61～70 min段，女生糖供能達(dá)到平衡的時間早于男生，通過脂肪氧化供能的趨勢看，男生在40 min后脂肪供能量增多，男生動用脂肪的速度快于女生，脂肪動用量明顯小于女生。而女生運動機體在達(dá)到穩(wěn)定后，脂肪供能的增加沒有差異，說明男生動用脂肪的能力大于女生，這也導(dǎo)致了男、女生總能量輸出在40 min后同一時段的比較出現(xiàn)差異。

[1]趙之心,蔡滌華.有氧健身走[M].北京:北京出版社,2006:64

[2]Knechtle B,Muller G,Willmann F,et al.Fat oxidationin men and women endurance athletes in running and cycling[J].Int J Sports Med,2004,25(1):38

[3]Péronnet F,Massicotte D.Table of nonprotein respiratory quotient: an update[J].Can J Sport Sci,1991,16(1):23

[4]Al-Hazzaa HM,Chukwuemeka AC.Echocardiographic dimensions and maximal oxygen uptake in elite soccer players[J].Saudi Med J,2001,22(4):320

[5]袁海平.運動營養(yǎng)學(xué)[M].北京:北京體育大學(xué)出版社,2007:42

[6]王健.運動生理學(xué)研究技術(shù)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2001:23

[7]?？怂?E.實用生理學(xué)[M].肖振享譯.北京:人民體育出版社,1984:1

[8]王珍武,徐文靜.長時間有氧運動中呼吸商與糖脂供能比例的研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報,2006,29(1):80

[9]張勇,李之俊,茍波,等.遞增強度騎車機械效率與騎車經(jīng)濟(jì)性變化規(guī)律的研究[J].中國體育科技,2006,42(4):103

(2013-04-07收稿 責(zé)任編輯趙秋民)

Energy metabolism characteristic of intermittent running in college students

TAOJian，XUJie

DepartmentofPhysicalEducation,ZhengzhouNormalUniversity,Zhengzhou450044

college student；intermittent running；55%VO2maxstrength；energy consumption

Aim: To explore the energy metabolism characteristic in moderate-intensity exercises so as to provide practical basis for the general population sports and fitness,weight loss and other exercise modes.Methods: Using Germany Cortex MetaMax 3B, the body sugar and fat and substrate metabolism variations of 20 college students under the 55%VO2maxintensity, were monitored by gas metabolism during 60 min intermittent running,and the energy metabolism characteristic was analyzed from the chain perspective ratio and fixed base ratio. Results: In 31-50 min, the total output of male students[(156.64±8.45) cal/(min·kg)] was greater than female students (114.46±8.81) cal/(min·kg)(t=6.965,P<0.001). In the first intermission, sugar and fat metabolism of males and females had no significant difference. In the second intermission, sugar metabolism for males was significantly greater than that for females(t=4.685,P=0.001). In the 61-80 min segment, the chain perspective ratio of lipid metabolism was significantly different between males and females(t=3.643,P=0.004). Conclusion: Under 55%VO2maxintensity, the increasing velocity and amplitude of sugar for males are faster than those for females, but the change of lipid is quite the reverse. The sugar and fat consumption exceeds 50% at 10 min after the 2nd intermission for both male and female students.

10.13705/j.issn.1671-6825.2014.03.032

R872.8