第二十四节运动营养学之运动与能量平衡

运动营养学本内容仅供内部学术交流1第五章营养素与运动第一节运动与能量平衡第二节蛋白质和氨基酸与运动第三节脂肪与运动第四节碳水化合物与运动第五节水与运动第六节矿物质与运动第七节维生素与运动2运动员的运动能力不仅取决于科学训练、良好的身体素质和心理素质,而且取决于良好的健康状态和合理营养。3营养虽然不能取代训练,但合理营养是保证良好健康状况和运动能力的基础,有利于机体代谢的顺利进行和生理功能的调节,对运动员机能状态、体力适应、运动后恢复和伤病防治都有促进作用,而且合理营养有助于运动员充分发挥训练效果和竞技能力。4营养素缺乏与过量都会影响人体健康、生理功能和竞技状态,从而影响运动能力的发挥。合理营养与科学训练相结合,有利于运动竞技能力的提高;相反,营养不平衡会削弱科学训练的效果,不但降低运动竞技能力,还会影响运动后的恢复和健康水平。因此,制定全面科学的训练制度时应首先考虑运动员合理营养。5在全民健身体育运动中,科学的体育锻炼与合理的膳食营养相结合,对增强体质、提高健康水平和防治慢性病具有重要作用。研究证实,大多数慢性病,如肥胖、冠心病、高血压、血脂异常、2型糖尿病、骨质疏松、某些肿瘤等,与体力活动或运动不足及营养不合理有关。6合理膳食、保持适宜的体重和适量的体力活动,可有效预防和控制慢性病发生;适量运动和合理营养还具有促进儿童青少年生长发育、增强心肺功能、提高耐力、改善心理状态、预防抑郁症和焦虑症等作用。7因此,倡导体力活动和运动已成为许多国家提高国民健康水平与预防慢性病的一项重要举措,对提高全民身体素质、实现健康长寿目标具有重要意义。8竞技体育对运动员体能要求极高。运动时,机体处于应激状态,达到生理负荷极限,体内发生一系列变化,如能量消耗、糖原储备耗竭、体液大量丢失、神经和精神高度紧张、肾上腺皮质和髓质激素分泌增加、酶和辅酶活力增强、代谢过程增强、酸性代谢产物堆积等,可使营养素的代谢和需要发生变化。9研究已证实,合理营养提供适宜的能源,增加体内糖原储备,保证体内有充足的水分,提高血红蛋白水平及其携氧能力,调节器官组织、细胞的功能和物质代谢,清除自由基,有利于运动时物质代谢和能量代谢的顺利进行,从而提高运动能力,并促进运动后体能的恢复。10第一节运动与能量平衡一、运动员能量代谢的特点二、运动能量的来源及影响因素三、运动员的能量需要四、常见运动和体力活动的能量消耗11一、运动员能量代谢的特点运动员的能量代谢特点是强度大、消耗率高以及伴有不同程度的氧债等。氧债(oxygendebt)又称运动后恢复期过量氧耗,是指机体在运动过程中利用无氧代谢供应能量所欠下的并需要在运动后恢复期所偿还的氧。12体育运动的能量消耗可达到安静时的2～3倍,甚至100倍(如体操技巧和90kg抓举举重)以上,参加集训的优秀运动员在1小时训练课内的能量消耗可达418.4kJ～2510.4kJ(100kcal～600kcal)。13与不同强度体力劳动比较[轻体力劳动:502.08kJ/h(120kcal/h);中等体力劳动:711.28kJ/h(170kcal/h);重体力劳动:1129.68kJ/h(270kcal/h);

极重体力劳动:1548.08kJ/h(370kcal/h)],多数项目运动员在训练时间内的能量消耗率相当于或超出重体力或极重体力劳动的能量消耗率。14非机械化劳动每分钟的能量消耗为029kJ～1.26kJ(0.07kcal～0.30kcal),而短跑时,每秒的能量消耗高达12.55kJ(3kcal)。但运动与重体力劳动的高能量消耗不同,其能量消耗常常集中在短短的几分钟(如举重、体操)或几个小时内。15二、运动能量的来源及影响因素(一)运动能量的来源维持人体生命活动的能源物质包括碳水化合物、蛋白质和脂肪。运动中的能源物质是混合性的,但根据运动强度、类型及缺氧程度的不同,以一种能源物质供能为主。运动中最直接和最迅速的能量来源是ATP,最大强度运动时主要的能源物质是ATP。16骨骼肌ATP的储备量很小,1kg湿肌肉仅为4.6mmol/L～6.0mmol/L,只能维持0.5秒最大强度肌肉收缩。体内储备的磷酸肌酸(creatinephosphate,CP)量,1kg湿肌肉约17mmol/L,也只能满足几秒钟剧烈运动的需要。ATP-CP的容量虽小,但供能直接、迅速,可满足一些高强度运动的能量需要。17运动中ATP消耗后需要不断再合成,以维持运动的需要。糖和脂肪提供运动中ATP再合成所需的绝大部分能量。在无氧情况下,碳水化合物和肌肉内储备的CP,通过磷酸化反应也可提供能量合成ATP。蛋白质、酮体和乙酸仅在某些情况下提供少量能量。18ATP的不断补充是通过糖无氧酵解和脂肪与糖有氧氧化实现的。运动中的主要能源是糖和脂肪酸,两者的供能比取决于运动强度,在不同的系统(如神经、内分泌和心血管)中两者的供能比亦不同。19运动强度达到最大摄氧量(maximumoxygenuptake,VO2max)的75%或以上时,糖氧化供能的比例增加;运动强度降至最大摄氧量的65%以下时,脂肪供能的比例增加。体内脂肪酸的氧化利用必须在有氧条件下进行,运动强度加大、缺氧严重时,则利用很少(见表5-1)。20运动中能源物质代谢情况可通过呼吸商、血液中能源物质(包括葡萄糖、游离脂肪酸、乳酸、甘油等)水平、激素水平和肌肉活检等技术途径来了解。2122(二)影响运动时能量代谢的因素1.运动强度和持续时间运动强度大、时间短的运动以无氧代谢供能为主,而强度小、时间长的运动则以有氧代谢供能为主,除百米跑的能量绝大部分由磷酸原系统供给外,多数运动的能量供应是多系统混合性的。23运动强度达到85%～100%VO2max或大于100%VO2max时,主要依赖无氧供能,通过糖无氧酵解途径,ATP合成率高,为有氧供能的5～6倍,可满足短时间作功量高的运动,如冲刺跑和举重等。限制ATP合成的主要因素是时间短、CP消耗和无氧糖酵解生成的H+堆积。24当运动强度减小、运动时间延长时,糖和脂肪供能比例也发生变化,糖的利用减少,而脂肪的利用增加。运动冲刺时,糖供能占优势,此变化反映了运动的适应过程。。25糖是运动中能量供给必需的物质。肌肉中储备的糖原耗竭时,运动能力明显下降,且易发生运动损伤。增强长时间运动中动用脂肪的能力,可节约肌糖原,有利于提高运动能力.26272.肌纤维类型骨骼肌有3种纤维,即红肌(慢肌)和白肌(快肌)Ⅰ型、Ⅱ型。肌纤维构成不同,其供能系统也各异。红肌富含线粒体,由糖和脂肪有氧氧化供能;白肌由糖酵解供能。283.训练水平系统运动训练可改变人体对某一供能系统的依赖。例如,长跑运动员的有氧供能能力比短跑运动员强,而短跑运动员的无氧供能能力较强。有氧运动能力强的运动员对脂肪的利用能力亦强。294.体内能源物质的储备体内能源物质是骨骼肌能量代谢可利用的底物。肌糖原含量与运动能力,特别是运动耐力有密切关系。305.膳食构成富含碳水化合物的膳食有利于提高运动耐力。脂肪产能量虽高,但动用慢。此外,其他一些营养素如维生素B1、维生素B2、尼克酸、铁、镁等与能量代谢也密切相关。31三、运动员的能量需要运动员一日能量消耗由基础代谢、运动的能量消耗、食物热效应(thermiceffectoffood,TEF)以及适应性生热作用(facultativethermogene-sis)四部分组成。32(一)基础代谢对于非运动人群,基础代谢占每日总能耗的比例最大,约60%～75%;对于运动员,由于运动训练的能量消耗多,基础代谢的比例相对减少。33在能量消耗的构成中,运动的能量消耗变异最大,也最易发生变化。一个中等强度活动的人,运动能量消耗约占总能量消耗的15%～30%。高强度运动时,能量消耗增加可达到基础代谢的10～15倍。(二)运动的能量消耗

34运动员的运动能量消耗因运动量(包括运动强度、密度、运动持续时间)的不同有较大差异。集训队运动员在训练课内的能量消耗为1255kJ～10878kJ(300kcal～2600kcal),平均为4184kJ(1000kcal)左右,约占一日总能量消耗的40%,高者可达总能耗的50%。35(三)食物热效应食物热效应(TEF)以前称为食物特殊动力作用,是指进餐后数小时内发生的额外能量消耗,是由于摄入蛋白质、脂肪和碳水化合物三种能源物质引起的生热效应,即食物在消化、转运、代谢和储存过程中消耗的能量。TEF约占基础代谢的10%,运动员膳食中蛋白质含量较高,故常采用基础代谢的15%计算。36(四)适应性生热作用适应性生热作用也称兼性生热作用,是能量消耗的另一个重要部分,是由于环境温度、进餐、情绪应激和其他因素变化引起的能量消耗,此生热作用低于一日总能耗的10%～15%。适应性生热作用在人体还很难证明,但可能对长期体重变化有重要影响。37国内调查资料表明,运动员一日能量需要量范围为8368kJ～23012kJ(2000kcal～5500kcal),多在14644kJ～18410kJ(3500kcal～4400kcal),按体重计算为209kJ/kg～272kJ/kg(50kcal/kg～65kcal/kg)。一些运动项目如乒乓球、体操