大学生间歇跑运动中能量代谢特征

陶 坚，徐 杰

郑州师范学院体育科学系 郑州 450044

大学生间歇跑运动中能量代谢特征

陶 坚△，徐 杰

郑州师范学院体育科学系 郑州 450044

△男,1963年8月生，本科，副教授，研究方向：体育教育训练学、体质与健康，E-mail：443935971@qq.com

大学生；间歇跑；55%最大摄氧量强度；能量消耗

目的：探讨机体在中等强度运动中能量代谢变化特征，为普通人群运动健身、减肥等锻炼模式提供实践依据。方法采用德国产Cortex MetaMax 3B对20名普通大学生在个体55%最大摄氧量(VO2max)强度下，以气体代谢法监测60 min间歇跑运动中机体糖和脂肪能量消耗以及底物代谢变化特征，从环比和定基比的角度分析大学生在间歇跑中的机体供能特征。结果男生运动至31～50 min段总输出量高于女生[(156.64±8.45) cal/(min·kg)>(114.46±8.81) cal/(min·kg)；t=6.965,P<0.001]。第一个间歇期男女生糖、脂代谢差异无统计学意义，第二个间歇期男生糖供能量高于女生(t=4.685,P=0.001)。61～80 min段脂代谢环比值男女生差异有统计学意义(t=3.643,P=0.004)。结论55%VO2max强度下男大学生糖代谢增长的速度和幅度均高于女生，而脂代谢相反。男女生糖脂肪供能百分比超过50%约在第2个间歇期后的10 min。

跑步作为最受欢迎的健身项目之一，常在运动健身领域被多数学者所研究。对于特定条件下针对青年人个体机能运动强度专门制定的健身方案研究以往多以个体估测为主，并没有精确到个体相对强度[1]，因此，精确到个体健身强度的研究更有意义。该研究以普通大学生为研究对象，旨在分析和探讨普通大学生在个体机能达55%最大摄氧量(VO2max)强度下跑步健身的能量消耗和底物代谢变化特征，为普通人群运动健身、减肥等锻炼模式提供科学依据。

1 对象与方法

1.1研究对象普通大学生20名，其中男10名、女10名，受试者经相关健康检查后，心肺功能正常，无不适宜参加体育运动的疾病，每周参加体育运动1～3 h。在试验前24 h内受试者未从事剧烈或长时间的体力活动，无肌肉疲劳症状。试验前向所有受试者详细介绍该研究的目的与方法，让受试者熟悉试验流程和注意事项，最后签署志愿者安全和诚信协议书。研究对象基本情况见表1。

表1 研究对象基本情况

1.2研究仪器德国产便携式心肺功能仪、CORTEX MetaMax 3B心肺功能仪，德国产Mercury 4.0 Sports跑台，意大利Technogym D140跑台，芬兰产S810i心率遥测表。

1.3室内跑台VO2max测试室内温度控制在23～27 ℃，相对湿度为40%～50%。正式试验开始之前先让受试者在Mercury 4.0 Sports跑台上进行3～5 min适应练习，准备活动结束5 min后给受试者配戴心肺功能仪、心率遥测表，当各项数据完全正常时在Technogym D140跑台上进行测试。女生以7 km/h开始，男生以8 km/h开始，递增幅度为1 km/2 min，保持水平坡度不变，取VO2max稳定1 min数据值完成生理指标的测试。达到VO2max的条件(以下3项以上)：心率≥180 min-1；呼吸商(respiratory quotient，RQ)>1.05～1.10；随负荷增加，耗氧量(VO2)停止线性增加并达到一个稳定平台或开始缓慢下降；受试者主观感觉很疲劳并已尽最大能力，经激励仍无法保持预定负荷。通过上述测试确定个体在55%VO2max强度下间歇跑测试结果，以此为依据，确定运动方案：20 min运动期+10 min休息期+20 min运动期+10 min休息期+20 min运动期。采用每10 min气体来分析该负荷下机体能量消耗及其底物代谢情况。

1.4检测指标及方法生理指标选取心率、呼吸交换率(RER)、VO2、二氧化碳排出量(VCO2)。综合已有的关于能量消耗的计算公式及其修正的研究结果，结合现在国际上有关能量消耗研究的计算方法[2-3]。

1.5统计学处理采用平均每10 min段的气体指标，从定基比和环比的角度出发，分析男、女生在运动过程中机体能量消耗及其底物代谢变化特征。采用SPSS 12.0进行分析，应用t检验对男、女生在相同时段测试指标进行比较，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1男、女生VO2max强度下机体生理指标测试结果见表2。男、女生VO2max强度下机体生理指标测试结果差异无统计学意义。

表2 男、女生VO2max强度下机体生理指标测试结果(n=10)

2.2运动期和间歇期男、女生能量消耗及其底物代谢变化特征见表3、4。

2.3运动期和间歇期男、女生心率、能量代谢环比和定基比的变化特征运动开始的前20 min心率环比值男生(1.13±0.05)大于女生(1.07±0.03)，差异有统计学意义(t=2.989，P=0.024)。31～50 min段男、女生心率环比和定基比差异均无统计学意义。61～80 min段男生心率环比值为(1.29±0.08)，女生环比值(1.09±0.03)，差异有统计学意义(t=2.955，P=0.012)。1～20 min和61～80 min段心率定基比男女生差异无统计学意义。

运动前20 min男、女生糖代谢环比和定基比、脂代谢环比和定基比、总输出量环比和定基比差异均无统计学意义；31～50 min段脂耗量环比值男生(0.76±0.23)小于女生(1.39±0.30)(t=3.207，P=0.018)，总输出量环比值男、女生差异有统计学意义(t=4.579，P=0.004)。其他指标环比、定基比无明显差异。61～80 min段糖、脂代谢环比、定基比男、女生差异无统计学意义；总输出量定基比男生(1.98±0.49)高于女生值 (1.17±0.07)(t=2.192，P=0.042)。在整个运动期男生糖代谢环比值较为稳定，女生小幅度降低；脂代谢男、女环比增长幅度均不同程度降低，女生增长速度快于男生。

间歇期(51～60 min/21～30 min)男、女生总输出量从环比值可以看出男生动用脂肪的速度快于女生，但同一时间段脂肪消耗量明显小于女生。

表3 运动期和间歇期男女生能量消耗特征

*:与同一时间内女生比较,P<0.05;▲:男、女生环比比较,P<0.05；#：男、女生定基比比较，P<0.05。 1 cal=4.183 J。

表4 运动期和间歇期男女生底物代谢变化特征

*:与同一时间内女生比较,P<0.05;▲:男、女生环比比较,P<0.05；#：男、女生定基比比较，P<0.05。 1 cal=4.183 J。

3 讨论

有氧运动中，肌肉同时利用糖、脂类、蛋白质供能，其中糖和脂类是主要的供能物质[4]，对于持续时间长、运动强度较小或中等的运动项目，运动的前期以启动糖氧化供能为主，后期随着糖的消耗程度增加而逐渐过渡到以脂肪氧化供能为主。有学者[5]在运动营养学中提到当运动强度为25% VO2max时，脂肪组织动员利用的脂肪供能量最多，随运动强度增大，脂肪供能呈减少趋势。骨骼肌脂肪在25% VO2max强度时利用减少，当强度达到65% VO2max时，动员利用最多，达到85% VO2max强度时机体主要利用糖类供能。在该研究中机体在55% VO2max强度下60～80 min时脂肪供能百分比达到64%，男生达到49%，因受运动方案限制不能完成对文献[5]的验证，为机体供能留下探索空间。

王健[6]提到运动时间是影响糖和脂肪供能比例的一个重要因素，在长达90 min的中等强度运动时，随着运动持续时间的延长，糖分解供能比例逐渐减小，而脂肪分解供能比例逐渐增大。

该研究截取各阶段前10 min结果，发现间歇跑过程中随着运动时间的延长，运动期男、女生跑步时机体在55% VO2max强度下总能量消耗随时间延长呈不同程度增加，同一时间段男生糖代谢高于女生，且参与供能比例逐渐减少，脂肪参与供能比例逐渐增加。这一变化趋势与文献[7]提出的变化趋势相一致。

从环比和定基比的角度分析间歇跑中心率的变化，在第一间歇期过后男、女生心率环比和定基比均无差异，在61～80 min男生心率环比高于女生，总输出量环比值男生大于女生，脂肪供能环比男女生差异有统计学意义，男生糖脂代谢幅度快于女生。

第一间歇期(21～30 min)数据显示女生糖代谢、总输出量、脂肪供能百分比呈负值，与同一时间段男生相比差异有统计学意义。10 min间歇期后，男、女生机体动员、利用底物和消耗水平的能力基本可恢复到运动开始后10 min水平，这一发现为进一步研究机体供能代谢提出了新的研究课题。

运动至31～50 min段时，男生糖消耗量、供能量高于女生，男生总输出量、脂肪消耗量及供能量随运动时间延长呈逐渐下降趋势。男生糖代谢增长的速度和幅度均快于女生，脂代谢相反。这一时间段糖代谢的速度男生快于女生，脂代谢增长的速度和幅度低于女生。造成这一现象的原因可能是由于男生的体能水平一般高于女生，动用同一供能系统的能力高，持续时间长，能量利用率高，且体内能源物质的贮量多并动用快[8]。

糖代谢逐渐减少且出现显著差异的时间段在41～50 min 和61～70 min段，女生糖供能达到平衡的时间早于男生，通过脂肪氧化供能的趋势看，男生在40 min后脂肪供能量增多，男生动用脂肪的速度快于女生，脂肪动用量明显小于女生。而女生运动机体在达到稳定后，脂肪供能的增加没有差异，说明男生动用脂肪的能力大于女生，这也导致了男、女生总能量输出在40 min后同一时段的比较出现差异。

[1]赵之心,蔡涤华.有氧健身走[M].北京:北京出版社,2006:64

[2]Knechtle B,Muller G,Willmann F,et al.Fat oxidationin men and women endurance athletes in running and cycling[J].Int J Sports Med,2004,25(1):38

[3]Péronnet F,Massicotte D.Table of nonprotein respiratory quotient: an update[J].Can J Sport Sci,1991,16(1):23

[4]Al-Hazzaa HM,Chukwuemeka AC.Echocardiographic dimensions and maximal oxygen uptake in elite soccer players[J].Saudi Med J,2001,22(4):320

[5]袁海平.运动营养学[M].北京:北京体育大学出版社,2007:42

[6]王健.运动生理学研究技术[M].杭州:浙江大学出版社,2001:23

[7]福克斯 E.实用生理学[M].肖振享译.北京:人民体育出版社,1984:1

[8]王珍武,徐文静.长时间有氧运动中呼吸商与糖脂供能比例的研究[J].北京体育大学学报,2006,29(1):80

[9]张勇,李之俊,苟波,等.递增强度骑车机械效率与骑车经济性变化规律的研究[J].中国体育科技,2006,42(4):103

(2013-04-07收稿 责任编辑赵秋民)

Energy metabolism characteristic of intermittent running in college students

TAOJian，XUJie

DepartmentofPhysicalEducation,ZhengzhouNormalUniversity,Zhengzhou450044

college student；intermittent running；55%VO2maxstrength；energy consumption

Aim: To explore the energy metabolism characteristic in moderate-intensity exercises so as to provide practical basis for the general population sports and fitness,weight loss and other exercise modes.Methods: Using Germany Cortex MetaMax 3B, the body sugar and fat and substrate metabolism variations of 20 college students under the 55%VO2maxintensity, were monitored by gas metabolism during 60 min intermittent running,and the energy metabolism characteristic was analyzed from the chain perspective ratio and fixed base ratio. Results: In 31-50 min, the total output of male students[(156.64±8.45) cal/(min·kg)] was greater than female students (114.46±8.81) cal/(min·kg)(t=6.965,P<0.001). In the first intermission, sugar and fat metabolism of males and females had no significant difference. In the second intermission, sugar metabolism for males was significantly greater than that for females(t=4.685,P=0.001). In the 61-80 min segment, the chain perspective ratio of lipid metabolism was significantly different between males and females(t=3.643,P=0.004). Conclusion: Under 55%VO2maxintensity, the increasing velocity and amplitude of sugar for males are faster than those for females, but the change of lipid is quite the reverse. The sugar and fat consumption exceeds 50% at 10 min after the 2nd intermission for both male and female students.

10.13705/j.issn.1671-6825.2014.03.032

R872.8