運(yùn)動員非蛋白能量代謝平衡的研究

陸姣姣，邱 俊，徐 倩，王金昊

糖類、脂肪和蛋白質(zhì)是維持人體生命活動所必需的三大營養(yǎng)物質(zhì)，也是人體運(yùn)動能量的主要來源。在一般情況下，人體進(jìn)行有氧運(yùn)動時，由于達(dá)不到一定的運(yùn)動強(qiáng)度，蛋白質(zhì)只是作為人體機(jī)體的組成物質(zhì)，不參與供能，只有在碳水化合物儲量低而又沒有外界能量補(bǔ)充或運(yùn)動消耗量極大而體內(nèi)的糖和脂肪供能跟不上時，才動用蛋白質(zhì)作為燃料合成ATP來提供能量，因此，人體所需能量主要來源于體內(nèi)貯存的糖和脂肪，即人體內(nèi)的非蛋白供能系統(tǒng)?，F(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍項(xiàng)目對運(yùn)動員的體能要求很高，合理的營養(yǎng)補(bǔ)充對運(yùn)動員體能的恢復(fù)和儲備起著關(guān)鍵作用。運(yùn)動員非蛋白系統(tǒng)的供能研究旨在對不同運(yùn)動項(xiàng)目和不同運(yùn)動強(qiáng)度的能量消耗進(jìn)行比較，從而推動個性化運(yùn)動營養(yǎng)配餐的發(fā)展，促進(jìn)運(yùn)動訓(xùn)練的科學(xué)性、實(shí)效性，以適應(yīng)新時期科學(xué)訓(xùn)練的要求。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇上?，F(xiàn)代五項(xiàng)、擊劍項(xiàng)目優(yōu)秀運(yùn)動員，共17人，平均年齡為（24.5±3）歲。其中佩劍 5人，重劍 6人，現(xiàn)代五項(xiàng)6人，男性運(yùn)動員9名，女性運(yùn)動員8名。

1.2 研究方案

全部實(shí)驗(yàn)過程持續(xù)3 d。第1 d和第3 d清晨空腹測定靜息能量代謝 (resting energy expenditure，REE)，REE被認(rèn)為是包含了食物動力作用的人體基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。第1 d進(jìn)行身體形態(tài)檢查（身高、體重、體成分），體成分分析采用Inbody 3.0（韓國）進(jìn)行測試。連續(xù)3 d填寫飲食記錄表（dietary record，DR），采用食物稱重法計(jì)算膳食能量攝入（energy intake，EI）。

1.3 研究方法

1.3.1 REE測試

測試第1 d和第3 d的靜息能量代謝，晨起空腹（距離晚餐12 h以上）安靜時平臥位，采用 COSMED Quark PFT ergo心肺功能測試儀（意大利）以 breath by breath法進(jìn)行測試，測試前儀器分別進(jìn)行了環(huán)境空氣、流量和參考?xì)怏w校準(zhǔn)，連續(xù)測試30 min，取穩(wěn)定段的氧耗量和二氧化碳排出量，綜合已有的關(guān)于能量消耗計(jì)算公式及其修正結(jié)果，結(jié)合國際上有關(guān)能量消耗的計(jì)算方法[1，2]采用公式：碳水化合物的氧化量（g/min）=4.585VCO2（L/min）-3.226 VO2（L/min）；脂 肪 的 氧 化 量 （g/min）=1.695VO2（L/min）-1.701 VCO2（L/min）； 計(jì)算總能量輸出 （kcal/min）=脂肪的氧化量（g/min）×9+ 碳水化合物的氧化量（g/min）×4。 計(jì)算出靜息狀態(tài)下總能量輸出（REE，kcal/d）。

1.3.2 飲食攝入測定

通過連續(xù)3 d的DR，采用食物稱重法。計(jì)算各營養(yǎng)素的攝入量、總能量攝入量和供能比，計(jì)算指標(biāo)為平均飲食能量攝入 EI（kcal/d），蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物占總能量攝入百分比（%），以及糖脂供能比例。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

經(jīng)檢驗(yàn)所有連續(xù)變量數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布。所有數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，由 SPSS13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P<0.05表示顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 能量消耗與實(shí)際能量攝入比較

表1為靜息代謝測得的非蛋白能量消耗和總能量攝入一覽表，圖1顯示，從均數(shù)上分析，現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員REE是EI的85%，一般認(rèn)為REE占人體總能量代謝(total daily energy expenditure，TDEE)的 65%～70%[3]，反言之，在攝入與消耗平衡的情況下，人體EI僅65%～70%可以供REE，若超過這一比例則說明攝入不足。圖2顯示，在擊劍項(xiàng)目運(yùn)動員中REE占總能量攝入的87%，同樣可以認(rèn)為運(yùn)動員EI不足，實(shí)際攝入比實(shí)際消耗至少低15%～17%（以REE占TDEE的70%計(jì)算）。由于碳水化合物的消耗量是由靜息狀態(tài)測試得出，而實(shí)際攝入則是全天攝入的總量，考慮到人在活動時營養(yǎng)素的消耗量和消耗比例與靜息狀態(tài)是不同的，因此不能簡單比較單個營養(yǎng)素的消耗的和攝入是否均衡。

表1 靜息能量消耗與總能量攝入一覽表（單位：kcal/d）Table IResting Energy Expenditure and Total Energy Intake(kcal/d)

圖1 現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員靜息能量消耗與攝入比較（kcal/d）Figure 1 Comparison between the Resting Energy Expenditure and Intake of the Modern Pentathlon Athletes

圖2 擊劍運(yùn)動員靜息能量消耗與攝入比較（kcal/d）Figure 2 Comparison between the Resting Energy Expenditure and Intake of the Fencing Athletes

以REE占TDEE的70%換算，計(jì)算總能量消耗，分別比較兩個能量消耗與能量攝入，結(jié)果見表2?，F(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員的總能量消耗與攝入量之間無明顯差異（P=0.084），但從均數(shù)上可以看到，攝入量低于消耗量，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的原因可能在于樣本數(shù)量不夠、數(shù)據(jù)離散度高有關(guān)；擊劍項(xiàng)目運(yùn)動員的總攝入量與總能量消耗之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P=0.015），說明非蛋白能量物質(zhì)攝入明顯不足。

表2 能量消耗與能量攝入比較（單位：kcal/d）Table II Comparison between the Energy Consumption and Energy Intake(kcal/d)

2.2 能量攝入與推薦值的比較

之前已經(jīng)得出，現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍項(xiàng)目的運(yùn)動員在能量攝入總量上表現(xiàn)為攝入不足，不能滿足總的能量消耗，實(shí)際攝入比實(shí)際消耗至少低15%～17%。根據(jù)陳吉棣等[4]制定的《推薦的中國運(yùn)動員膳食營養(yǎng)素和食物適宜攝入量》，現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員平均每日能量攝入應(yīng)為3700～4700kcal（4200kcal），擊劍運(yùn)動員平均每日能量攝入應(yīng)為2700～4200kcal（3500kcal），與這一標(biāo)準(zhǔn)相比，現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員的攝入量僅為2372.65kcal，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于推薦低值3700kcal。按照推薦比例，一般項(xiàng)目的蛋白質(zhì)攝入量應(yīng)為總能量的12%～15%，本研究中現(xiàn)代五項(xiàng)運(yùn)動員平均蛋白質(zhì)攝入量為總能量的16.36%，接近推薦標(biāo)準(zhǔn)。但即使將這部分能量加入，總的能量攝入仍然不足3000kcal，也遠(yuǎn)低于推薦值；而擊劍運(yùn)動員的攝入量為2333.12kcal，本研究中擊劍運(yùn)動員平均蛋白質(zhì)攝入量為總能量的19.96%，略高于推薦標(biāo)準(zhǔn)，將這一部分加入，總能量攝入約為3370kcal，接近推薦平均值（3500kcal）。由此可見，去除蛋白質(zhì)攝入的部分，運(yùn)動員的非蛋白能量物質(zhì)攝入均低于推薦值，這與實(shí)際測得的能量消耗相比較，結(jié)果是一致的。

2.3 不同項(xiàng)目靜息能量消耗比較

分別比較現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍項(xiàng)目的REE及CHO和FAT氧化后提供的能量，結(jié)果顯示，現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍項(xiàng)目的REE沒有差異（P=0.935），碳水化合物和脂肪氧化后提供的能量也沒有顯著差異（P=0.862和P=0.897），供能比例分別為CHO：FAT=1.17：1和1.15：1（見表3）。由此可見，REE與運(yùn)動類型沒有明顯相關(guān)，在靜息狀態(tài)下運(yùn)動員體內(nèi)的碳水化合物和脂肪同為主要的供能物質(zhì)，這與運(yùn)動狀態(tài)下的供能比例是不同的。脂肪在人體內(nèi)是最大的儲能和供能物質(zhì)，其對人體安靜和運(yùn)動時都具有很重要的供能意義[5]。

表3 不同項(xiàng)目REE、糖、脂消耗量、糖脂供能比例的比較（單位：kcal/d）Table III Comparison between the REE,Sugar&Fat Consumption and the Energy Supply Proportion of Sugar&Fat of the Different Events

2.4 不同項(xiàng)目膳食能量攝入的比較

對運(yùn)動員進(jìn)行連續(xù)3 d的飲食調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同項(xiàng)目運(yùn)動員EI無明顯差異（P=0.929），碳水化合物和脂肪的攝入量和供能比例也無明顯差異，分別為 CHO：FAT=1.77：1和1.92：1（見表4）。按照推薦比例，碳水化合物提供的熱能占總熱能的55%～65%，脂肪提供熱能的合理比例為總熱能的25%～30%，即碳水化合物和脂肪的供能比例一般在2：1左右，與這一推薦標(biāo)準(zhǔn)相比，現(xiàn)代五項(xiàng)的糖脂供能比例明顯低于2：1（僅為1.77：1），碳水化合物攝入不足。而擊劍項(xiàng)目的糖脂供能比例接近2：1（為1.92：1），說明碳水化合物和脂肪的攝入比例合理。然而，由于現(xiàn)代五項(xiàng)是一項(xiàng)綜合性運(yùn)動項(xiàng)目，每個專項(xiàng)的供能特點(diǎn)并非一致，如擊劍是以ATP-CP系統(tǒng)供能、有氧氧化系統(tǒng)補(bǔ)充ATP-CP系統(tǒng)供能為主[6]，而200m自由泳則需要較強(qiáng)的無氧能力，平時訓(xùn)練中則更注重混氧能力的提升[7]。因此，對這一項(xiàng)目的能量平衡研究不能僅僅參比一般推薦的膳食比例，更需要結(jié)合每個專項(xiàng)實(shí)際運(yùn)動的能耗結(jié)構(gòu)來對膳食營養(yǎng)補(bǔ)充進(jìn)行指導(dǎo)。

表4 不同項(xiàng)目攝入總量、糖、脂攝入量、糖脂供能比例的比較（單位：kcal/d）Table IV Comparison between the Total Intake,Sugar&Fat Intake and the Energy Supply Proportion of Sugar&Fat of the Different Events

3 討論

人體日?；顒泳枰囊欢ǖ哪芰?，而運(yùn)動員在日常訓(xùn)練和比賽中更是對能量有極大的需求，且對能量物質(zhì)的需求又具有其特殊性，如耐力性項(xiàng)目對碳水化合物的需求較高，低強(qiáng)度、長時間的運(yùn)動項(xiàng)目則對脂肪的供能比例有一定的要求，而同一運(yùn)動項(xiàng)目的不同運(yùn)動強(qiáng)度對能量物質(zhì)的需求又不盡相同。因此，準(zhǔn)確測定和估算能量攝入與能量消耗，并維持二者之間的平衡是非常重要的[8]。有研究顯示，在籃球運(yùn)動中，85%VO2max和100%VO2max強(qiáng)度時消耗糖和脂肪的比例是不一樣的，隨著運(yùn)動強(qiáng)度的增加，糖類供能的比例越來越高[9]。這一點(diǎn)在運(yùn)動實(shí)際中利用氣體代謝法測試呼吸商時也可以得到證實(shí)。運(yùn)動代謝過程中的能量消耗是個復(fù)雜的過程，碳水化合物作為營養(yǎng)物質(zhì)除了直接提供能量外，還有一點(diǎn)常常被忽視，即碳水化合物對蛋白質(zhì)合成的影響。研究顯示，運(yùn)動后攝入復(fù)合碳水化合物/蛋白質(zhì)補(bǔ)劑的受試者蛋白質(zhì)合成的速率比攝入不含碳水化合物的蛋白質(zhì)飲料快38%[10]。碳水化合物具有增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成和減少蛋白質(zhì)降解的這一作用也是至關(guān)重要的。脂肪是機(jī)體中含量最多的燃料，與碳水化合物不同的是，機(jī)體儲存的脂肪能為運(yùn)動提供數(shù)小時的持續(xù)能量，但這一過程必須要在長時間運(yùn)動中才能實(shí)現(xiàn)，脂肪首先分解成脂肪酸，通過血液循環(huán)從脂肪組織轉(zhuǎn)運(yùn)到肌肉，然后穿過肌肉細(xì)胞膜，最后進(jìn)入線粒體，提供合成ATP所需要的能量，因此，脂肪酸代謝供能可以為長時間、低中強(qiáng)度的運(yùn)動提供能量。

合理的營養(yǎng)補(bǔ)充必須基于對能量消耗的準(zhǔn)確測量，本研究中，由于我們只測得靜息部分的能量消耗，人體在運(yùn)動時首先動用碳水化合物，其次是脂肪和蛋白質(zhì)，各部分能量物質(zhì)的供能比例與靜息狀態(tài)下并不一致，對運(yùn)動員非蛋白物質(zhì)能量代謝是否平衡也是理論推算值，要想更準(zhǔn)確地了解運(yùn)動員能量攝入與消耗是否均衡，各供能物質(zhì)的比例是否合理，都需要在今后的研究中同時監(jiān)測靜息和運(yùn)動部分的能量消耗，結(jié)合膳食調(diào)查，為不同項(xiàng)目運(yùn)動員膳食和營養(yǎng)補(bǔ)充提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

4 小結(jié)

4.1 上?，F(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍項(xiàng)目運(yùn)動員每天的飲食攝入低于實(shí)際能量消耗，非蛋白能量物質(zhì)攝入明顯不足。

4.2 現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍運(yùn)動員的非蛋白能量物質(zhì)攝入量均低于推薦值。

4.3 在靜息狀態(tài)下，現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍運(yùn)動員的靜息能量代謝無明顯差異，糖脂供能比均接近 1.1：1，碳水化合物和脂肪同為主要的供能物質(zhì)。

4.4 現(xiàn)代五項(xiàng)和擊劍運(yùn)動員的日均能量攝入無明顯差異，但與推薦糖脂供能比例相比，現(xiàn)代五項(xiàng)的碳水化合物攝入不足，而擊劍運(yùn)動員的碳水化合物和脂肪攝入比例相對合理。

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