運動員膳食營養(yǎng)管理研究進(jìn)展

荊西民

(河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院體育健康學(xué)院，河南 鄭州 451100)

合理的膳食營養(yǎng)是保障運動員能量供給順暢進(jìn)行，維系機(jī)體各類代謝活動的主要途徑。研究[1-2]表明，過低的能量攝入將引起肌體關(guān)節(jié)疲勞損傷、內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂及其肌肉酸性物質(zhì)積累等不良生理反應(yīng)，進(jìn)而影響運動員的健康狀況與競技表現(xiàn)。此外，過高的能量補(bǔ)充則會導(dǎo)致個別項目的選手運動反應(yīng)衰退、身體負(fù)擔(dān)加劇、綜合運動能力下降等負(fù)面影響[3]。Joy等[4]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，處于劇烈運動狀態(tài)下運動員更易引發(fā)日常飲食失調(diào)、膳食營養(yǎng)過度(或不足)，這就為針對運動員膳食營養(yǎng)監(jiān)控與管理領(lǐng)域的相關(guān)研究與開發(fā)應(yīng)用提出了現(xiàn)實要求。運動營養(yǎng)學(xué) (Sports Nutrition)這一旨在優(yōu)化調(diào)節(jié)運動員日常訓(xùn)練及其競賽期間身體機(jī)能、維持高水平競技水平，結(jié)合運動學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、體育醫(yī)學(xué)以及生物化學(xué)等跨學(xué)科的應(yīng)用科學(xué)應(yīng)運而生，在行業(yè)應(yīng)用逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)的重要分支之一[5-6]。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2017年度以“sports nutrition”為關(guān)鍵詞，在SCI、SCCI、PubMed、Google Scholar等英文文獻(xiàn)檢索平臺上查得相關(guān)論文總數(shù)達(dá)2 082篇之眾[7]。然而，筆者通過中國知網(wǎng)，以“運動營養(yǎng)學(xué)”為檢索主題，得出截止目前該領(lǐng)域的期刊發(fā)表論文僅有93篇，從中可看出中國該領(lǐng)域研究與國際同行仍然具有非常明顯的差距。

以2008年北京奧運會的盛大召開為重要標(biāo)志，近年來中國運動員在國際大型賽事中多次獲得優(yōu)異成績，在競技體育方面取得重要進(jìn)展。截至2018年底，中國運動員在奧運會、世界杯、世界錦標(biāo)賽等各類國際大賽中，共獲得世界冠軍3 458個，奧運冠軍237個，累計創(chuàng)超世界紀(jì)錄1 332次[8]。2019年9月2日，國務(wù)院印發(fā)《體育強(qiáng)國建議綱要》[9]，提出“建立中國特色現(xiàn)代化競賽體系、推進(jìn)職業(yè)體育發(fā)展等方面，提升競技體育綜合實力”，為包括競技體育在內(nèi)的體育事業(yè)全面發(fā)展指明了新的方向。作為現(xiàn)代職業(yè)體育領(lǐng)域的重要環(huán)節(jié)之一，運動員膳食營養(yǎng)管理對于保障運動員訓(xùn)練水平與競技表現(xiàn)具有突出地位[10-11]。早在20世紀(jì)90年代末期，中國自主研發(fā)設(shè)計的“運動營養(yǎng)生化監(jiān)控恢復(fù)系統(tǒng)”，主要監(jiān)測運動員綜合體能、血液、自由基、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)以及肌肉蛋白代謝等參數(shù)變化，已被應(yīng)用于女子曲棍球等部分體育項目中[5,12]。此外，大量學(xué)者以探究運動過程中碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)(類)、維生素、電解質(zhì)等功能性成分代謝活動與生理機(jī)制為主導(dǎo)方向的理論研究[12-14]，和以研發(fā)運動營養(yǎng)食品制備工藝為主要目標(biāo)的應(yīng)用層面[15-17]，共同推動了中國運動營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域不斷邁向獨立學(xué)科發(fā)展之路。

基于上述新的時代背景，為進(jìn)一步提升運動員膳食營養(yǎng)精細(xì)化管理水平，文章擬通過在PubMed、SCI、Google Scholar、中國知網(wǎng)、維普等文獻(xiàn)檢索網(wǎng)站以“sports nutrition”和“運動營養(yǎng)學(xué)”為關(guān)鍵詞或主題，開展文獻(xiàn)查閱、整理，并對這些文獻(xiàn)進(jìn)行較為系統(tǒng)的梳理、歸納，厘清運動營養(yǎng)管理研究的發(fā)展脈絡(luò)、最新進(jìn)展及其存在問題，并為后續(xù)研究提出相關(guān)展望。

1 運動營養(yǎng)領(lǐng)域發(fā)展概論

現(xiàn)代意義上的運動營養(yǎng)研究起源于近代體育事業(yè)的逐漸興起和西方營養(yǎng)學(xué)體系的建立，至19世紀(jì)中后葉，隨著有機(jī)化學(xué)物定量檢測技術(shù)的不斷完善，為糖類、脂肪和蛋白質(zhì)三大能源物質(zhì)為核心內(nèi)容的運動營養(yǎng)監(jiān)控與人為干預(yù)研究框架逐漸形成。早在20世紀(jì)20年代就已發(fā)現(xiàn)，碳水化合物作為能源可明顯促進(jìn)馬拉松運動員比賽表現(xiàn)和緩解低血糖疲勞[18]；1975年，英國運動與訓(xùn)練學(xué)學(xué)會(BASES)創(chuàng)立，大量探究葡萄糖飲料對自行車項目運動員競技表現(xiàn)的影響；1984年，囊括當(dāng)時世界各地知名學(xué)者和營養(yǎng)師在內(nèi)的“運動食品基金會”(SNF)在倫敦成立，為傳播運動營養(yǎng)知識和制定營養(yǎng)指導(dǎo)指南作出了重要貢獻(xiàn)；1991年瑞士洛桑展開的“食品·營養(yǎng)和運動表現(xiàn)”的運動營養(yǎng)學(xué)術(shù)會議上形成共識——“膳食對運動員的競技表現(xiàn)具有顯著影響，即優(yōu)質(zhì)、合理的膳食配給，無論是在訓(xùn)練，還是比賽前、中、后各階段，都有助于促進(jìn)運動員比賽潛力的發(fā)揮”[19]。經(jīng)過近一個世紀(jì)的不斷發(fā)展，隨著肌肉活檢、放射性同位素示蹤、核磁共振、高血糖鉗微透等試驗檢測技術(shù)的相繼投入應(yīng)用，膳食中的基礎(chǔ)能源物質(zhì)、電解質(zhì)、激素以及維生素等代謝過程與作用機(jī)制越來越得以深入認(rèn)識與理解。

中國運動營養(yǎng)領(lǐng)域研究整體上晚于國際20～30年。中國首個運動營養(yǎng)學(xué)專門研究機(jī)構(gòu)—北京醫(yī)科大學(xué)運動醫(yī)學(xué)研究所運動營養(yǎng)生化研究室，是由陳吉棣教授在20世紀(jì)50年代后期創(chuàng)建的，為中國運動營養(yǎng)學(xué)科體系的創(chuàng)建、發(fā)展與營養(yǎng)食品工藝研發(fā)作出了突出貢獻(xiàn)。1987年成立的國家體委運動醫(yī)學(xué)研究所運動營養(yǎng)中心，目前已發(fā)展成為中國運動營養(yǎng)領(lǐng)域科研水平最為出眾的官方研究機(jī)構(gòu)[20]。近年來，隨著中國競技體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及國際反興奮劑要求的不斷提升，各大綜合性大學(xué)與體育專門性院校陸續(xù)開設(shè)運動營養(yǎng)學(xué)本科課程及科研課題，基于現(xiàn)代精密儀器分析技術(shù)和分子生物學(xué)、代謝組學(xué)等方法的應(yīng)用，全面推動了中國運動營養(yǎng)領(lǐng)域向著定量試驗、精準(zhǔn)預(yù)測以及高效管理等更高階段邁進(jìn)[13-14,21-22]。

2 運動營養(yǎng)學(xué)研究基本范疇

現(xiàn)代運動營養(yǎng)學(xué)奠基人之一的Clyde Williams認(rèn)為，運動營養(yǎng)學(xué)主要研究“營養(yǎng)對人體賽前、賽中、賽后恢復(fù)能力影響的程度、強(qiáng)度、幅度與持續(xù)性”[23]。傳統(tǒng)運動營養(yǎng)學(xué)的研究內(nèi)容主要包括：① 運動過程中能量消耗、代謝規(guī)律及其需求狀況；② 蛋白質(zhì)、脂肪、糖類三大熱源物質(zhì)在運動狀態(tài)下代謝過程、作用機(jī)制以及與運動表現(xiàn)的關(guān)系；③ 水和電解質(zhì)對運動狀態(tài)的影響；④ 維生素對運動狀態(tài)的影響；⑤ 微量元素對運動狀態(tài)的影響。近年來隨著競技體育活動風(fēng)靡全球，應(yīng)用營養(yǎng)學(xué)知識研發(fā)、制備各類運動功能性食(藥)品[24-25]以及研制、制訂相關(guān)輔助醫(yī)療器材[26]、營養(yǎng)供給指南[27]等成為當(dāng)前該領(lǐng)域的新興熱點之一?；诜肿由飳W(xué)、計量化學(xué)以及精密測試儀器藝術(shù)的臨床運動營養(yǎng)學(xué)、應(yīng)用運動營養(yǎng)學(xué)等將成為未來研究重點。

3 運動員營養(yǎng)供給管理及代謝機(jī)制

3.1 能量

長期以來，運動營養(yǎng)領(lǐng)域主要集中于通過營養(yǎng)攝入來保障運動員在運動過程中所造成的卡路里消耗，并賽后及時補(bǔ)充，以此優(yōu)化訓(xùn)練和比賽成績[28-30]。研究[31]發(fā)現(xiàn)，在中度以上的訓(xùn)練環(huán)境下(每周5～6次，每次2～3 h)，每小時約需要消耗能量2 508～5 016 kJ，個別運動量較大的項目(例如自行車、舉重等)所需能量值更高。研究[32-33]表明，在參加環(huán)法自行車賽中，運動員的能量消耗最高可達(dá)50.160 MJ/d，即一名體重約為60～80 kg的運動員每日、每千克體重所耗能量為627～836 kJ。體重更高的運動員(約100～150 kg)每日卡路里消耗量高達(dá)25.080～50.160 MJ[34]。

對于能量補(bǔ)給具體方式而言，長期存在著兩種截然不同的觀點：其中一方認(rèn)為，“通過合理的日常膳食供給及營養(yǎng)管理，運動員所消耗的能量基本能得以恢復(fù)”[35-36]；另一類較為主流的看法認(rèn)為，“就大部分集體項目和運動消耗較高的個人項目而言，僅采用膳食營養(yǎng)調(diào)控方式，難以達(dá)到能量需求”[33-34,37]。另一方面，在極端訓(xùn)練和比賽狀況下，運動員很難適時補(bǔ)充足夠的膳食營養(yǎng)，并可能引發(fā)腸胃不適[38]。Loucks[31]研究發(fā)現(xiàn)，運動員在訓(xùn)練過程中食用能量較低的膳食，將導(dǎo)致諸如游離脂肪團(tuán)損耗、睡眠質(zhì)量降低、荷爾蒙代謝紊亂等生理病癥，以及訓(xùn)練專注度下降、情緒焦慮等心理問題。

對運動員膳食的營養(yǎng)學(xué)分析進(jìn)一步證實，運動員能量補(bǔ)給的功效與個人差異、文化背景、項目類型等諸多因素具有密切關(guān)聯(lián)[39-40]。過低或降低的能量可利用率(LEA)，近年來被用于評估女性運動員因能量攝入不夠合理而引發(fā)下丘腦功能紊亂，并造成的少經(jīng)/無經(jīng)等臨床癥狀[41]。然而，就運動員日常訓(xùn)練和膳食管理而論，盡管獲取運動員個體能量消耗狀況并無技術(shù)性障礙，但是在劇烈訓(xùn)練狀態(tài)下，運動員機(jī)體通常會發(fā)生一系列應(yīng)激性生理驟變，例如抑制食欲、改變饑餓感接受模式等，從而誘使運動員對膳食的接受力降低[40]。

3.2 碳水化合物

一般地，在訓(xùn)練及比賽過程下，運動員的體能保障主要通過碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪三大能源物質(zhì)的消耗[7,15]。碳水化合物及其分解質(zhì)作為主要的供能物質(zhì)，大量研究集中于探究碳水化合物對運動員，特別是參加耐力性或集體性項目選手，提升競技能力的作用機(jī)理[42-44]。Romijn等[45]運用穩(wěn)定同位素示蹤和間接測熱法探討了運動員體內(nèi)內(nèi)源性脂肪與葡萄糖代謝之間的關(guān)系，表明血漿葡萄糖的組織攝取和肌肉糖原氧化與訓(xùn)練強(qiáng)度呈正相關(guān)；相反地，外圍脂肪團(tuán)在最低訓(xùn)練強(qiáng)度下被最大程度激活，血漿中脂肪酸濃度隨著訓(xùn)練強(qiáng)度的升高呈降低趨勢。

通常而言，成年人通過日常膳食[45%～55%葡萄糖3～5 g/(kg·d) ]就可基本達(dá)到所需碳水化合物的需求。但是隨著訓(xùn)練強(qiáng)度的增加，職業(yè)運動員每日所需碳水化合物當(dāng)量將達(dá)到8～10 g[46]，且膳食中碳水化合物的供給最好以谷物、蔬菜和水果等植物原為主[47]。在碳水化合物的運動代謝機(jī)理方面，Cermak等[48]研究發(fā)現(xiàn)，在整個訓(xùn)練期內(nèi)，運動員經(jīng)過2～3 h的滯后期后，對碳水化合物的氧化速率可達(dá)到60 g/h，建議處于訓(xùn)練期內(nèi)的運動員每小時補(bǔ)充碳水化合物為0.7 g/kg。研究[49-52]表明，不同類型的碳水化合物因參與轉(zhuǎn)運的蛋白差異，在骨骼肌等組織的氧化速率存在明顯差異，且葡萄糖、蔗糖或麥芽糖和果糖的混合產(chǎn)物具有更高的外源性碳水化合物氧化速率。一些研究[53-55]也發(fā)現(xiàn)，高分子量支鏈淀粉有利于在胃中形成較低的滲透壓，導(dǎo)致碳水化合物的氧化速率顯著升高(通?？蛇_(dá)100 g/h)。

關(guān)于碳水化合物氧化速率與最佳訓(xùn)練狀態(tài)的持續(xù)間隙周期的關(guān)系，也是近年來的熱點方向。已有報道[48,56-57]發(fā)現(xiàn)，中等以上訓(xùn)練強(qiáng)度下，運動員訓(xùn)練前、后碳水化合物的攝入與補(bǔ)充的間隙時長應(yīng)控制在60～90 h。

3.3 蛋白質(zhì)

運動員日常膳食中所需蛋白質(zhì)的建議供給量，一直是運動營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域長期爭論的焦點[58-59]。早期研究[7]建議，人體膳食營養(yǎng)中每日蛋白質(zhì)供給量(RDA)以0.8～1.0 g/kg為宜；近年來，大量研究[58-60]發(fā)現(xiàn)，就在職運動員而言，其每日蛋白質(zhì)供給推薦值應(yīng)達(dá)到1.4～1.8 g/kg才能維持機(jī)體正常蛋白質(zhì)代謝平衡。一旦運動員攝入蛋白質(zhì)不足，將會誘發(fā)機(jī)體氮循環(huán)失衡，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)異化代謝受阻，最終導(dǎo)致肌組織耗損、受傷，甚至出現(xiàn)對訓(xùn)練不耐性等癥狀[61-63]。對于參加健身或者有意愿提升個人健康的普通群體而言，近期一些研究[60,64-65]表明，每日蛋白質(zhì)的建議攝入量需達(dá)到1.2～2.0 g/kg。Morton等[66]對49篇文獻(xiàn)中1 863名受訪者開展meta分析發(fā)現(xiàn)，每日蛋白質(zhì)的最佳攝入量閾值為1.62 g/kg，超過該值將不會增加體內(nèi)脫脂質(zhì)量。年齡較高、不參加訓(xùn)練的居民(53～71歲)每日蛋白質(zhì)攝入推薦量高于DRA值(達(dá)到1.0～1.2 g/kg)。研究[67-68]發(fā)現(xiàn)，年長的人群肌肉代謝較慢，需要40 g劑量的蛋白質(zhì)攝入才能有效刺激肌蛋白的合成。Moore等[69]調(diào)查未參加過體育活動的青少年群體后發(fā)現(xiàn)，20 g劑量就能最大限度地促成肌蛋白的合成。因此，在中等強(qiáng)度訓(xùn)練下，建議運動員每日蛋白質(zhì)攝入量維持在1.2～2.2 g/kg。

就蛋白質(zhì)代謝特性而言，因其來源、組成氨基酸的譜系以及合成和分離方法上的差異，決定分解產(chǎn)物氨基酸和多肽的可利用率，進(jìn)而對一系列重要合成蛋白(諸如α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、糖巨肽、免疫球蛋白、乳過氧化物酶等)生理活動造成影響[60]。與此同時，外源性蛋白質(zhì)的消化、合成以及參與各類代謝活動的速率也是影響其代謝機(jī)制的重要因素。例如，Tang等[70]研究表明，提取自干酪素、乳清、大豆等的不同類型蛋白質(zhì)，由于其消化速率的差異，對機(jī)體一系列代謝以及肌蛋白的合成造成不同程度的影響。

3.4 脂肪

運動員日常膳食攝入的脂肪建議值與非運動人群無明顯差異。為了維持能量均衡、儲備肌內(nèi)三酰甘油以及補(bǔ)充必需的外源性脂肪酸，在運動營養(yǎng)領(lǐng)域脂肪供給也是重要議題之一[71]。不同項目的運動員所需脂肪的推薦值因訓(xùn)練狀態(tài)和目標(biāo)而存在一定差別。已有研究[72-73]證實，攝入高含量脂肪的膳食對于維持體內(nèi)睪丸酮代謝濃度具有緊密關(guān)系。Fry等[74]研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生訓(xùn)練過度的情景下，較高的脂肪攝入將會引起睪丸酮生理活動抑制。因此，在高密度訓(xùn)練下，運動員脂肪攝入量應(yīng)達(dá)到日常能量供給的50%左右[71]。在運動員實施減脂訓(xùn)練情況下，其每日膳食中脂肪攝入量應(yīng)控制在0.5～1.0 g/kg，即當(dāng)天總熱量輸入的20%[75]。因此，對于運動員脂肪調(diào)控來看，指導(dǎo)其各類食物所含有的類型以及估算其重量是應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)實策略[34,75]。另一方面，以往運動員長期攝入高脂肪食物，越來越多的證據(jù)表明并沒有產(chǎn)生明顯的功效，并且還有可能增加腸胃消化的負(fù)擔(dān)[76]。

然而，近年來一些研究披露，關(guān)于運動狀態(tài)下高脂肪攝入與代謝機(jī)理的認(rèn)識發(fā)生嚴(yán)重翻轉(zhuǎn)。其中一種觀點認(rèn)為，對于脂肪的管理策略應(yīng)遵循“訓(xùn)練低，比賽高”，指的是通過嚴(yán)格的周期性飲食建立的一種精準(zhǔn)化管理模式：在再次攝入碳水化合物之前，運動員進(jìn)行1～3周以高脂肪、低碳水化合物為營養(yǎng)搭配的膳食計劃。然而，來自肌肉內(nèi)適應(yīng)的證據(jù)[77]表明，上述脂肪管理策略并非與觀測資料相吻合。關(guān)于脂肪的膳食營養(yǎng)管理的認(rèn)識還不夠清晰，例如不同學(xué)者[77-78]關(guān)于生酮節(jié)食功效及其作用機(jī)制的研究結(jié)果存在明顯差異，今后該方向的研究需要開展更加深入與微觀的探討。

4 結(jié)束語

隨著國家對體育事業(yè)的重視力度不斷提高，以及人們的參與熱情持久不息，針對運動員，特別是職業(yè)優(yōu)秀運動員的膳食營養(yǎng)管理呈越來越專業(yè)化、精細(xì)化和計量化的特征。盡管制約運動員競技水平的因素眾多，但是優(yōu)質(zhì)的、科學(xué)的膳食營養(yǎng)供應(yīng)與管理是取得優(yōu)異比賽成績的必要條件。作為運動營養(yǎng)管理領(lǐng)域的核心所在，能量、碳水化合物、蛋白質(zhì)及其脂肪的攝入—消耗的代謝平衡與精準(zhǔn)監(jiān)控，使運動員營養(yǎng)策略建立與應(yīng)用成為可能。除了文中所綜述的碳水化合物等基本能源物質(zhì)的代謝機(jī)制及其管理建議，目前眾多的新興功能性運動食品的作用機(jī)理、功效狀況以及日常管理也值得進(jìn)一步梳理與探究。