运动员的能量需要

一、运动的能量代谢

一个健康的成年男子正常时骨骼肌约占总体重的4%。静止状态的肌肉组织产能时的耗氧量为35%～40%。肌肉运动时其耗氧和耗能明显增加，以产生ATP供给其收缩过程中的能量需要。据估计，剧烈运动时的肌肉能量利用率比静止状态时高200倍以上。因此，肌肉必须有既能储存大量能量，又能在极短时间内提供剧烈运动所需能量的能力。不同的运动对能量有不同的需要量。高强度的耐力运动如越野跑、滑雪和马拉松，能量需要量最高。需要断续的强烈运动如足球、篮球、冰球等整队运动以及网球、击剑等的能量需要量也较高。强度高但时间较短的运动，如91．4m以上的游泳比赛、摔跤、下降滑雪、1．6～3．2km跑步，每天能量需要量为12．5～21MJ（3　000～5　000kcal）。长时间低强度的运动，或爆发性高强度的运动如跳远、跨栏、跳高、45．7～91．4m游泳、铁饼、链球、标枪，能量需要量最低，每天为16．7MJ（3　980kcal）。

运动员的能量需要量是根据体重、身高、年龄、性别和代谢率而变化的，而且还根据运动的类型、强度、频率和持续时间而变化。每天正规训练的运动员，其能量需要量比不训练者增加2～3倍。根据运动的性质和时间的长短，训练本身可使每天能量需要量增加5%～40%。估计上述的能量需要量可覆盖75%的男性运动员对能量的需要。而女运动员对各项运动的能量需要则较男子减少约10%。

二、运动的能量来源

运动中最直接和迅速的能量来源为三磷腺苷（ATP），但肌肉细胞中ATP储存量很小，大约为5．5mmol／kg，且需不断地从二磷腺苷（ADP）和无机磷酸合成。ATP的补充主要通过磷酸肌酸反应，糖的无氧代谢及蛋白质、脂肪和糖的有氧代谢途径实现。其最终来源是食物中的糖类、脂肪和蛋白质三大能源物质。

欧美国家人体的能量来源几乎是由等量的脂肪和糖类所组成，各占总能量的40%～45%，但体内能量储存的形式则几乎全是脂肪。人体内糖类的储存形式是糖原，肌糖原的储存是很有限的能量来源，只能为某些特殊肌纤维提供能量。如缺少葡萄糖-6-磷酸酶，则肌肉不能动员其糖原以供应血糖。

运动时，特别是在时间较长的运动时，蛋白质可以是能量来源，但其所提供能量的绝对量所占比例很小，最多仅占总量的5%～10%。在等热量状态下，糖类和脂肪酸是主要的能量来源，脂肪酸的有氧代谢提供了静止状态肌肉的能量需要，葡萄糖提供的能量不足此时所需的10%。运动时，储存的肌糖原、脂肪酸和血糖满足了肌肉对能量的要求，此三种能源的相对比例取决于运动的时间和强度，并受到运动员在准备竞赛时训练调节和摄食量的影响。

在剧烈运动的前5～10min，肌糖原是主要的供能物质。运动肌肉的血循环增加时，则血脂肪酸和血糖便逐渐变得重要起来。如果运动持续40min到1h，血糖和脂肪酸所供给的能量几乎相等，而肌糖原的供给能力则逐渐下降。运动若持续1h以上，则渐渐地只有很少的肌糖原作为能量来源，血糖则继续提供近1／3的能量，而脂肪酸的作用增加，成为主要的供能者。

三、运动对产热营养素的需要

1．糖类　从理论上讲，只有糖类可以从膳食中全部被省略，因为它可以由食物中的蛋白质和甘油进行合成，或者直接来自体内本身的储存。然而，众所周知，膳食糖类对维持肝糖原的储存和肌糖原的迅速再合成都是必需的。肝糖原丢失会引起血糖含量降低，肌糖原缺乏则会使运动能力下降。膳食中若没有糖类超过1d，则引起酮体产生增加，体内蛋白质降解，阳离子和水丢失。每天最少摄入100g糖类（600mol葡萄糖单位），即可抵消这些作用。

一般来说，要求糖类占总热量的60%～70%。耐力运动员（铁人三项、越野自行车、马拉松跑）对此比例应适当提高，因为人长时间竞技能力的限制因素之一是糖原耗竭。运动员的膳食中如糖类长期不足，则会有糖原储存进行性的耗竭，可引起耐力、精确度和速度的下降。

正常的混合膳食，运动员一般每天可摄取300～350g糖类（5．1～5．8MJ），但不足以补偿每天进行耗竭性训练所消耗的肌糖原。因此，建议采用500～600g糖类（8．3～16．7MJ）的高糖类膳食，它几乎能在24h内完全补偿所耗尽的肌糖原。若每天摄取超过600g的糖类（9．1MJ），并不一定能成比例地增加肌糖原量。过量的糖类可转化为脂肪并贮存起来。

2．脂肪　脂肪是中等强度运动时一种重要的能量来源。它的利用是随着运动的持续时间而增加，且取决于三酰甘油降解为游离脂肪酸的能力。体内大多数组织可以直接利用游离脂肪酸作为能量底物，但中枢神经系统的细胞和红细胞例外。中枢神经细胞可以利用糖类和酮体，但是红细饱和其他一些小细胞则完全依靠糖类。游离脂肪酸是体内最大的能量储存库，它是以三酰甘油形式储存于脂肪组织中。我国一般要求脂肪占总热量的20%～25%，国外亦要求脂肪摄入量不超过总热量的30%，而且其中8%～10%为多不饱和脂肪酸。

试图用摄入高脂肪膳食以提高人的耐久力并未获得良好的结果。这种膳食反会使人存在心脏疾患和某些癌症的长期危险。

3．蛋白质　膳食蛋白质为人体自身蛋白质和其他组织成分的合成提供氨基酸。蛋白质的交换是体内连续不断进行的一个过程，每天以尿素和氨基酸形式丢失氮，而且必须由含氮营养素来补偿。

从膳食中摄取的氨基酸主要用于合成，但过量时氨基酸则迅速降解，因此体内没有氨基酸储存。超过体内蛋白质合成的氨基酸过量摄入会引起尿素增加，通过尿和汗液排出体外，但是，氨基酸的碳架仍被保留，且可作为能量底物而被人体所利用。

人体产生能量是维持生命活动的基础。如果能量总摄入量低于需要量，则氨基酸将优先作为能量来源。因此，在计算膳食中蛋白质最小需要量时，食物中其他能量来源必须足以满足人体对能量的需要。

根据RDA报道，在训练或比赛期间，甚至在繁重的运动时，并不需要增加蛋白质的供给量。Lemon和Mullin估计，在长时间的繁重运动或工作中，当肌糖原和肝糖原浓度足够时，蛋白质损耗的增加仅为总能量消耗的4%；当糖原耗尽时，其损失的增加也只为10%。Rennie计算在长时间运动（3．75h）期间，氨基酸氧化所产生的能量为总能量消耗的4%～8%，与上述数字相似。因此在繁重的耐力训练期间，如果蛋白质需要量有所增加的话，其增加量限制在额外增加的能量需要量的10%显然是合理的。因为正常膳食蛋白质含量占总热量的11%～14%，因此按照能量需要的增加所消耗的蛋白质量即已足够，并不需要对实际的膳食结构进行调整。

然而，在运动员中常可见到蛋白质摄入量要高得多。当今，大多数运动员所获得的蛋白质为RDA的1．5～2倍。

运动员的膳食常常达到100g／d的过量蛋白质。如果这些蛋白质悉数用于肌肉蛋白质的合成，则肌肉每天将增加500g，当然不可能出现这种情况。过量蛋白质的摄入只会增加尿素的产生和排泄，从而增加肝脏和肾脏的代谢和排泄的负荷。通过计算显示，当正常膳食蛋白质已经超过人体能量和肌肉蛋白质合成的需要时，再过量摄取是毫无意义的。然而，这个现象在当今运动员和健美者中是很普遍的。

近来控制较好的研究明确支持耐力型和力量型运动员的蛋白质量有所增加，并指出他们的蛋白质RDA是不够的。现在对耐力型运动员的蛋白质推荐量范围为每千克体重1．2～1．5g／d，力量型运动员为每千克体重1．5g／d。没有资料支持在运动员营养中应用分离的氨基酸。营养学家告诫运动员，如摄取分离氨基酸数量远远超过平常食物中的含量，会产生潜在的毒性。