桂曌環(huán)孫風(fēng)華姒剛彥陳亞軍
1中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院婦幼衛(wèi)生系(廣州510080)2香港教育大學(xué)體育健康系
運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充不同飲料對(duì)女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)成績(jī)和生理機(jī)能影響
桂曌環(huán)1,2孫風(fēng)華2姒剛彥2陳亞軍1
1中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院婦幼衛(wèi)生系(廣州510080)2香港教育大學(xué)體育健康系
目的:比較21 km運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充碳水化合物-電解質(zhì)-蛋白質(zhì)飲料(Carbohydrate-electrolyte-pro?tein solution,CEPS)、碳水化合物-電解質(zhì)飲料(Carbohydrate-electrolyte solution,CES)和不含碳水化合物與蛋白質(zhì)的飲料(Placebo,PLA)對(duì)女性馬拉松運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)成績(jī)的影響。方法:研究對(duì)象為12名女性馬拉松運(yùn)動(dòng)員,年齡33.4±2.1歲,BMI 21.10±0.6 kg/m2,最大攝氧量(VO2max)48.5±1.9 mL/kg/min。選取CEPS(4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì))和CES(6%碳水化合物)作為實(shí)驗(yàn)組飲料,兩組飲料總能量匹配;并選取無(wú)碳水化合物和蛋白質(zhì)的PLA作為對(duì)照組飲料。采用隨機(jī)交叉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成3次21 km測(cè)試,每次測(cè)試間隔不少于28天。每次測(cè)試中,首5 km,受試者以其70%VO2max的速度跑步,其后的16 km,運(yùn)動(dòng)員可自由調(diào)節(jié)速度以最短時(shí)間完成。每次運(yùn)動(dòng)過程中,每2.5 km給予受試者150 mL指定的飲料(CEPS、CES或PLA)。每5 km采集血液和氣體樣本,記錄主觀測(cè)量指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)成績(jī),并監(jiān)測(cè)心率和體核溫度。結(jié)果:與PLA相比,運(yùn)動(dòng)員攝入CES后跑步時(shí)間顯著縮短(97.8±1.6 min vs.102.4±2.4 min,P<0.05),但CEPS組運(yùn)動(dòng)成績(jī)(100.7±2.9 min)與其他兩組飲料相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。CES組血糖高于PLA組(P<0.05)。CEPS組呼吸交換率高于PLA組(P<0.05)。三組間體核溫度、乳酸、心率、碳水化合物和脂肪氧化速度、碳水化合物和脂肪氧化總量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。主觀測(cè)量指標(biāo)包括主觀疲勞感評(píng)分,腹部舒適度評(píng)分和口渴評(píng)分在三組飲料間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論:與不含能量物質(zhì)的對(duì)照組相比,運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充6%的含碳水化合物飲料,可以提高女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī),而未發(fā)現(xiàn)攝入4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)飲料在耐力運(yùn)動(dòng)中的積極作用。
耐力運(yùn)動(dòng);碳水化合物;蛋白質(zhì);運(yùn)動(dòng)成績(jī);生理機(jī)能
糖是人體最直接、最經(jīng)濟(jì)的能量來源。由于體內(nèi)的糖儲(chǔ)備有限,當(dāng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)而未得到糖補(bǔ)充時(shí),會(huì)造成骨骼肌糖原大量消耗和血糖水平的下降,從而限制運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。研究顯示,運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充碳水化合物-電解質(zhì)飲料(carbohydrate–electrolyte so?lution,CES)可以提高耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)[1,2],其潛在機(jī)制可能是維持運(yùn)動(dòng)中正常血糖水平和較高的碳水化合物氧化速度[3,4]。
近年來有研究發(fā)現(xiàn),在CES飲料中添加少量的蛋白質(zhì),即碳水化合物-電解質(zhì)-蛋白質(zhì)飲料(carbohydrate–electrolyte–protein solution,CEPS),可以進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)耐力[5-7]。這可能與蛋白質(zhì)的補(bǔ)充可以增加氨基酸的生物利用率、提高胰島素和降低皮質(zhì)醇水平有關(guān),這些代謝和激素水平的變化可以維持肌糖原貯存水平[8],減少糖原利用,防止蛋白質(zhì)分解[9]?!鞍拇罄麃嗰R拉松運(yùn)動(dòng)指南”提出,蛋白質(zhì)如低脂牛奶可以有效地修復(fù)受損肌肉,被認(rèn)為是良好的補(bǔ)液飲料[10]。國(guó)際運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)協(xié)會(huì)也認(rèn)為以4︰1的比例攝入碳水化合物和蛋白質(zhì),可以提高運(yùn)動(dòng)飲料的水合作用[11]。
補(bǔ)充CEPS與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)系已有不少研究報(bào)道,但結(jié)果仍不一致,并且研究大都基于男性運(yùn)動(dòng)員,對(duì)女性運(yùn)動(dòng)員的報(bào)道較少,而男女運(yùn)動(dòng)員在物質(zhì)代謝上存在差異[12],所以研究結(jié)論并不完全適用于女性運(yùn)動(dòng)員。因此本研究旨在分析比較在21 km運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充CEPS、CES與不含碳水化合物和蛋白質(zhì)的對(duì)照飲品(Placebo,PLA)對(duì)女性馬拉松運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)耐力的影響。
1.1 原料來源和配置
從“可口可樂”公司產(chǎn)品名單中選取了兩種含糖量不同的運(yùn)動(dòng)飲料:零系水動(dòng)樂(Aquarius zero)和水動(dòng)樂(Aquarius)。Aquarius zero不含碳水化合物與蛋白質(zhì),Aquarius含有4%的碳水化合物但不含蛋白質(zhì),兩種飲料含有相同的電解質(zhì)成分,如,鈉、鉀、鎂、鈣等電解質(zhì)。Aquarius zero作為陰性對(duì)照組PLA,Aquarius中分別添加碳水化合物和蛋白質(zhì)作為實(shí)驗(yàn)組。按照等能量的原則,配制成6%碳水化合物的CES以及4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)的CEPS,CES與CEPS的總能量相同。三種飲料分別為CEPS、CES、PLA,飲料均為水果口味,配置后的口感差異性盡量減少到最低限度。
1.2 研究對(duì)象
受試者為12名香港女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員,年齡33.4±2.1歲,BMI 21.10±0.6 kg/m2,最大攝氧量(VO2max)為48.5±1.9 mL/kg/min。既往健康,無(wú)糖尿病、冠心病、高血壓等代謝疾病、心血管疾病病史及家族史,無(wú)肌肉關(guān)節(jié)損傷。運(yùn)動(dòng)員均有1年以上的訓(xùn)練史,參加過至少一次馬拉松比賽,經(jīng)過對(duì)受試者的詢問核實(shí),受試者平時(shí)專項(xiàng)訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)超過6 h/周,能按實(shí)驗(yàn)要求完成運(yùn)動(dòng)測(cè)試。
1.3 研究方法
1.3.1 最大攝氧量測(cè)定
采用遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)方式在跑臺(tái)(德國(guó)h/p/cosmos para graphics COS10198)上測(cè)定最大攝氧量。方法:受試者以6 km/h的速度進(jìn)行2 min的熱身運(yùn)動(dòng),跑臺(tái)起始坡度為3%,每分鐘高度遞增2%,保持10 km/h跑步速度不變。當(dāng)受試者乳酸水平達(dá)到8.0 mmol/L、呼吸交換率達(dá)到1.10、心率達(dá)到(220-年齡)次/分,或主觀疲勞感評(píng)分(rating of perceived exertion,RPE)達(dá)到19,當(dāng)4種情況中任意2種情況出現(xiàn),同時(shí)在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下不能維持跑步速度,此時(shí)間點(diǎn)攝氧量即為受試者的最大攝氧量[13]。通過趨勢(shì)線確定攝氧量與運(yùn)動(dòng)速度的曲線方程,確定70%VO2max對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度,并用于正式實(shí)驗(yàn)中。
1.3.2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備
運(yùn)動(dòng)員于第一階段實(shí)驗(yàn)前48 h開始記錄每日膳食內(nèi)容,第二、第三實(shí)驗(yàn)階段前48 h均采用相同的食物;每個(gè)實(shí)驗(yàn)日前48 h中避免進(jìn)食含酒精、咖啡因、尼古丁的食物,避免劇烈運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)前2 h攝入500 mL的水,以保證實(shí)驗(yàn)前良好的水合狀態(tài)。三次實(shí)驗(yàn)均在一天的同一時(shí)間段和相同的生理周期內(nèi)進(jìn)行。每?jī)纱螌?shí)驗(yàn)之間至少間隔28天。
本研究中以網(wǎng)絡(luò)健康護(hù)理方式對(duì)觀察組患者進(jìn)行干預(yù),患者入院后不僅常規(guī)24h接聽患者電話,做好指導(dǎo)與宣教;同時(shí)注重通過定時(shí)的電話隨訪、短信提醒、微信指導(dǎo)、知識(shí)講座等方式來及時(shí)了解患者情況,在為患者解疑答惑的同時(shí)為患者進(jìn)行健康宣教與指導(dǎo)此外,通過微信指導(dǎo)健康知識(shí)講座視頻的上傳與分享,可為患者及時(shí)與醫(yī)護(hù)人員聯(lián)系提供方便,并便于患者隨時(shí)觀看專家指導(dǎo);以便患者積極主動(dòng)的配合、堅(jiān)持各項(xiàng)干預(yù),養(yǎng)成正確的行為習(xí)慣,從而不斷改善自我效應(yīng)及自我管理能力。
1.3.3 正式運(yùn)動(dòng)
受試者以60%VO2max對(duì)應(yīng)的速度進(jìn)行5 min熱身運(yùn)動(dòng),隨后第一個(gè)5 km按照70%VO2max下對(duì)應(yīng)速度進(jìn)行測(cè)試,剩下的16 km受試者可隨意調(diào)節(jié)速度。每次運(yùn)動(dòng)過程中,每2.5 km(0、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5 km)給予運(yùn)動(dòng)員150 mL已配制好的飲料(三次實(shí)驗(yàn)依次分別提供CEPS、CES、PLA)。每5 km記錄主觀測(cè)量指標(biāo)包括RPE評(píng)分[14]、口渴量表(Perceived thirst, PT)評(píng)分、腹部舒適度量表(Abdominal discomfort,AD)評(píng)分。使用運(yùn)動(dòng)心肺功能系統(tǒng)(Cortex MetalyzerⅡ-R,German)每5 km進(jìn)行5 min氣體采集和分析,包括每分鐘耗氧量(VO2)、二氧化碳呼出量(VCO2)以及呼吸交換率(RER)。并通過VO2和VCO2指標(biāo)利用公式計(jì)算碳水化合物和脂肪氧化速度[15]。最后碳水化合物總量=碳水化合物氧化速度×跑步時(shí)間,脂肪氧化總量=脂肪氧化速度×跑步時(shí)間。每5 km采集一次指尖血,測(cè)量血糖與乳酸。服用體核溫度感應(yīng)器小藥丸(Cor?Temp TM Ingestible Core Body Temperature Sensor),每5 km測(cè)量一次體核溫度。運(yùn)動(dòng)員佩戴心率檢測(cè)器(PolarTeam System,Polar Electroy,F(xiàn)inland)于臨近心臟的位置每5 km實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率。用秒表記錄運(yùn)動(dòng)員21 km運(yùn)動(dòng)成績(jī)。本研究的實(shí)驗(yàn)方案見圖1。
圖1 本研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。三組飲料的比較采用重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)方差分析(Repeated ANOVA)。所有檢驗(yàn)顯著性標(biāo)準(zhǔn)均設(shè)置為0.05,雙側(cè)檢驗(yàn)。
2.1 1166 k k m m跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)
三次實(shí)驗(yàn)中第一個(gè)5 km均采用的是70%VO2max的速度,為固定運(yùn)動(dòng)速度,所以計(jì)算剩下的16 km作為本實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。運(yùn)動(dòng)員在CEPS、CES、PLA三組中的運(yùn)動(dòng)成績(jī)分別為100.7±2.9 min、97.8±1.6 min和102.4±2.4 min。與PLA相比,運(yùn)動(dòng)員攝入CES后,運(yùn)動(dòng)成績(jī)提高約4.5%(P<0.05),但CEPS與其他兩組相比運(yùn)動(dòng)成績(jī)差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
從表1可以看出,運(yùn)動(dòng)員在21 km運(yùn)動(dòng)中的體核溫度、乳酸、心率、碳水化合物和脂肪氧化速度、碳水化合物和脂肪氧化總量三組間總體差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。運(yùn)動(dòng)過程中CES組血糖水平高于PLA組(P<0.05)。CEPS組呼吸交換率高于PLA組(P<0.05)。
表1 21 km運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充CEPS、CES和PLA對(duì)部分生理指標(biāo)的影響
2.3 主觀測(cè)量指標(biāo)
從表2得知,RPE在三組間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(CEPS vs.CES vs.PLA:10.4±0.6 vs.10.1±0.7 vs.10.4±0.5;P>0.05)。PT在CEPS、CES和PLA組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(CEPS vs.CES vs.PLA:1.7 ±0.4 vs.1.5±0.3 vs.1.8±0.4;P>0.05)。同樣,攝入CEPS、CES、PLA后,對(duì)AD的影響差異也未見統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(CEPS vs.CES vs.PLA:1.3±0.3 vs.1.0± 0.3 vs.1.1±0.3;P>0.05)。
表2 21 km運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充CEPS、CES和PLA對(duì)主觀測(cè)量指標(biāo)的影響(分)
本研究分析比較在21 km跑步中補(bǔ)充CEPS、CES和PLA三組飲料對(duì)女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)成績(jī)的影響,結(jié)果顯示,與PLA相比,運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充CES可以提高運(yùn)動(dòng)耐力;但CEPS與CES和PLA相比,對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)影響差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
碳水化合物具有易消化吸收、易運(yùn)輸、易被動(dòng)員的特征,是人類生理活動(dòng)主要的能量代謝物質(zhì)。關(guān)于CES對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的積極影響已得到研究證實(shí)[1,2]。研究認(rèn)為攝入CES后,在長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)中可以減少肌糖原利用,維持正常血糖水平和較高的碳水化合物氧化速度[3,4]。本次研究也觀察到,運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充CES后,在21 km運(yùn)動(dòng)中血糖水平明顯高于PLA組。另外,雖然兩組在碳水化合物和脂肪氧化總量影響上沒有差別,但CES組的碳水化合物氧化速度略高于PLA組,脂肪氧化速度略低于PLA組。在糖分能夠持續(xù)供應(yīng)的運(yùn)動(dòng)中,碳水化合物氧化速度越快,表明機(jī)體吸收利用碳水化合物的程度越高,從而能夠充分滿足機(jī)體此刻的能量需求,維持良好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[16],這也部分解釋了CES可以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
本研究并未發(fā)現(xiàn)攝入CEPS后,運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)優(yōu)于CES組。這與其他研究結(jié)論相反。Ivy和Saunders等人發(fā)現(xiàn)攝入CEPS后與CES相比可以進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)[5-7],結(jié)果差異的原因可能是實(shí)驗(yàn)方法的不一致。Ivy和Saunders等人的研究中采用的是運(yùn)動(dòng)直至力竭(time to exhaustion,TTE)的運(yùn)動(dòng)方案。TTE一直是研究者們討論的話題,它并非是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)能力的敏感指標(biāo),因?yàn)門TE運(yùn)動(dòng)方案具有較高的變異系數(shù)(5.2%~55.9%)[17];且TTE要求運(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中維持固定的運(yùn)動(dòng)速度,與運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練比賽采用的方案不一樣,在可重復(fù)性和實(shí)際應(yīng)用性上有缺陷。此外,上述研究中,CEPS與CES總能量并未得到匹配,CEPS能量高出CES多達(dá)25%,這就表明CEPS增進(jìn)機(jī)能可能是由于增多的卡路里而并非蛋白質(zhì)的作用。本研究采用計(jì)時(shí)賽(Time trial,TT)運(yùn)動(dòng)方案,TT是只要求運(yùn)動(dòng)員在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成一段固定的距離,以此來評(píng)定其運(yùn)動(dòng)能力。TT變異系數(shù)較?。?%~5%)[17],與運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練方式一致,結(jié)果的可重復(fù)性和實(shí)際應(yīng)用較好,較為穩(wěn)定。此外本實(shí)驗(yàn)匹配了CEPS和CES的總能量,平衡了能量不同造成運(yùn)動(dòng)結(jié)果的差異。另有兩篇研究采用TT運(yùn)動(dòng)方案[18,19],但未發(fā)現(xiàn)CEPS進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。Romano-Ely等[20]的實(shí)驗(yàn)中匹配了CEPS與CES的總能量,也并未發(fā)現(xiàn)兩組間的TTE存在差異。這表明,當(dāng)匹配CEPS和CES總能量后,采用TT運(yùn)動(dòng)方案,CEPS未必能進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
Jeukendrup等人[21]提出當(dāng)攝取碳水化合物量在60~70 g/h范圍時(shí),將達(dá)到人體最佳運(yùn)輸和消化吸收碳水化合物的值,并發(fā)揮碳水化合物的最佳作用。而本研究中,運(yùn)動(dòng)員在CEPS實(shí)驗(yàn)組每小時(shí)攝入碳水化合物量?jī)H有24 g,明顯低于最佳攝入值。這也可能是未能發(fā)現(xiàn)CEPS組運(yùn)動(dòng)成績(jī)優(yōu)于PLA組的原因。同時(shí),本次實(shí)驗(yàn)招募的運(yùn)動(dòng)員為業(yè)余馬拉松運(yùn)動(dòng)員。而業(yè)余運(yùn)動(dòng)員與專業(yè)運(yùn)動(dòng)員相比,因較少接觸高強(qiáng)度訓(xùn)練和比賽,在高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)中,成績(jī)的穩(wěn)定性較差[22],因而對(duì)攝入飲料的反應(yīng)敏感性較差,這可能是未發(fā)現(xiàn)CEPS提高耐力運(yùn)動(dòng)的原因之一。
與不含能量物質(zhì)的對(duì)照組相比,運(yùn)動(dòng)中補(bǔ)充6%的碳水化合物飲料,可以提高女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī),而未發(fā)現(xiàn)攝入4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)飲料在耐力運(yùn)動(dòng)中的積極作用。
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Effectsof Different BeveragesConsumption on 21 km Running Performance and Physiological Functions in Female RecreationalM arathon Runners
GuiZhaohuan1,2,Sun Fenghua2,SiGangyan2,Chen Yajun1
1DepartmentofMaternaland Child Health,SchoolofPublic Health,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510080,China 2DepartmentofHealth and Physical Education,The Education University ofHong Kong
Chen Yajun,Email:chenyj68@mail.sysu.edu.cn
ObjectiveTo compare the effect of a carbohydrate–electrolyte–protein solution(CEPS,2%protein plus 4%carbohydrate),carbohydrate–electrolyte solution(CES,6%carbohydrate),and non?caloric sweetened placebo(PLA)on 21 km running performance of female recreational marathon run?ners.MethodsIn a randomized cross-over design,12 female recreational marathon runners(age:33.4 ±2.1 years,body mass index:21.10±0.6 kg/m2,and maximal oxygen consumption:48.5±1.9 mL/kg/ min)performed a 21 km time trial(TT)run on three occasions separated by at least 28 days.During the first 5 km,participants ran on the treadmill with 70%VO2max.Thereafter,the participants ran atwhatever speed they wished for the remaining 16 km of the performance run.In each main trial,partici?pants ingested the CEPS,CES,or PLA at a rate of 150 mL every 2.5 km.The blood samples,gas sam?ples,heart rate,core temperature,and subjective measures were conducted every 5 km throughout the ex?ercise.ResultsTime of TT run completion was slightly shorter(P<0.05)in the CES trial(97.8± 1.6 min)than in the PLA trial(102.4±2.4 min),with no significant differences between the CEPS tri?al(100.7±2.9 min)and the other two trials(P>0.05).There were no differences in core temperature,blood lactate,heart rate,CHO oxidation rate,fat oxidation rate,CHO oxidation amount,and fat oxidation amount among the different trials(all P>0.05).The average blood glucose was higher in CES trial than PLA trial(P<0.05).The average respiratory exchange rate was higher in CEPS trial than PLA tri?al(P<0.05).Conclusion Compared with ingesting the PLA,ingesting the 6%CES improves the 21 km TT run performance in recreational female runners.However,no additional benefit of CEPS was ob?served on endurance performance.
endurance performance,carbohydrate,protein,performance,physiological function
2016.10.17
Dean’s Research Fund(FLASS/DRF/ECR-2)
陳亞軍,Email:chenyj68@mail.sysu.edu.cn
中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志2017年3期