定量负荷状态下不同年龄段女性物质代谢特征分析

杨 洁，陈乐琴



定量负荷状态下不同年龄段女性物质代谢特征分析

杨 洁，陈乐琴

山西师范大学体育学院，山西临汾，041000。

目的：研究递增负荷功率不同运动方式下，机体能量代谢及底物消耗的特征及差异。方法：利用递增负荷方案对60名女性进行递增负荷功率自行车运动。结果：在递增负荷功率的自行车运动中：（1）随着负荷的递增，糖消耗供能及供能百分比逐渐增大，脂肪消耗量及供能逐渐减少；（2）20-29岁女性与40-49岁、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-40岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05。在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05；（3）在安静状态下，20-29岁女性与40-49岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-40岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05。在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05。结果：在递增负荷功率自行车运动中：随着女性年龄的增大，脂肪消耗率下降越来越快，对碳水化合物的消耗率及补充速度越来越快。20-29岁女性与30-39岁女性的脂肪消耗量与碳水化合物消耗量整体趋势好于40-49岁女性和50-59岁女性。

定量负荷；不同年龄；女性；物质代谢

随着社会经济的不断发展与人民生活水平的日益提高，人们对健康的意识也日益增强。目前利用跑步和自行车进行运动健身的方式受到广大健身爱好者的青睐，因此，对其运动过程中能量代谢及底物消耗特征的研究就具有一定的现实指导意义。相关研究资料显示，很多学者在定量负荷状态下研究受试者在不同运动方式下能量代谢及底物消耗特征，他们认为，采用不同运动方式进行测试，跑台运动的脂肪消耗明显高于自行车运动，而脂肪最大消耗强度不具有差异。由于不同的运动方式，递增负荷方案设置具有一定的差异，机体承受的负荷强度是不一样的。同时，研究对象的差别也可能使研究结果具有一定的差异，尤其是长期运动的人群与不经常参与运动的人群负荷强度差异较为明显。本研究以60名女性（20-29岁15名、30-39岁15名、40-49岁15名、50-59岁15名）为研究对象，采用递增负荷功率的自行车运动测试，旨在探讨不同年龄段受试者在递增负荷功率不同运动方式测试中，受试者的能量代谢、底物消耗特征及其差异，为进一步探究在不同运动方式下机体最大脂肪消耗特征以及实施科学的健身方式提供一定的理论及实践依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

40-49岁女性，受试者要求身体健康，无严重心血管病、肺脏或代谢疾病的症状无疾病史的60名女性为研究对象（表1）。

表1 研究对象基本情况一览表

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过网络查阅中国知网、维普期刊、万方数据等平台相关力竭运动或恒定负荷的骑功率自行车运动中能量代谢或物质消耗的文献资料，并对其进行分类整理。

1.2.2 实验法（1）实验器材：身高体重计、功率自行车（型号：Custo-Med 3000）、气体分析仪（运动心肺技能测试仪），运用所有仪器之前进行校准。

（2）主要测试指标：基础测试包括受试者在安静状态下测试身高、体重、脂肪消耗量（FAT消耗量）、糖消耗量（CHO消耗量）；递增运动负荷测试指受试者采用功率Custo-Med 3000型自行车，以60rpm骑蹬进行逐级递增负荷运动测试。具体负荷安排见表2。

表2 运动负荷安排一览表

本实验采取的是逐级递增负荷试验，受试者年龄较大，因此采用限制性运动负荷试验终止的标准：（1）血压异常：≥200/110mmHg或者舒张压下降20mm以上；（2）心率达到预计最大心率；（3）受试者提出停止测试；（4）受试者主观感受（RPE）≥17；（5）不能维持所要求的速度10s。安静血压和心率为坐在功率自行车上静坐1min的测试值。出现上述其中某一终止标准时，立即停止测试。

实验前及实验过程中注意事项：向受试者介绍实验过程和相关注意事项，征得同意并在知情同意书上签字。测试前48h不得参加剧烈运动、不吸烟、不喝酒、不喝咖啡，保证正常饮食，未服任何治疗药物。实验前熟悉实验程序。

1.2.3 数据分析法 数据采用SPSS17.0统计软件进行处理，结果均表示为平均数±标准差形式。

2 结 果

2.1 脂肪消耗率分析

由表3可知，在安静状态下，20-29岁女性与40-49岁、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-40岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05。在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05。在100W负荷时，40-49岁女性与30-39岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05。同时，在不同年龄阶段，随着负荷的递增，脂肪消耗率在不断下降，负荷越大，脂肪消耗越多，下降速度越快；随着年龄的增大，女性身体各器官、系统整体呈现下降趋势，对脂肪消耗需要也越来越多。

表3 脂肪消耗率均值方差一览表（Mean±Std.Deviation）

注：*表示与20-29岁年龄段人群与40-49岁、50-59岁年龄段人群相比存在非常显著性差异，P＜0.01

▲表示与30-39岁年龄段人群与40-49岁、50-59岁年龄段人群相比存在显著性差异，P＜0.05

＃表示与40-49岁年龄段人群与20-29岁、50-59岁年龄段人群相比存在显著性差异，P＜0.05

图1 不同年龄负荷下FAT消耗趋势图

由图1可知，在安静状态下，不同年龄阶段的女性脂肪消耗量总体都在60mg/min/kg以上，趋于高脂肪消耗量状态。随着负荷的不断增高，都呈现出下滑趋势，在25W负荷强度下，30-39岁女性与50-59岁女性出现了脂肪消耗量的交汇。在负荷为100W时，20-29岁女性与30-39岁女性出现了脂肪消耗量的交汇。随着负荷的继续递增，脂肪消耗率在不断下降；在125W负荷时，不同阶段女性脂肪消耗量将逐渐趋于0。

2.2 碳水化合物消耗率分析

表4 碳水化合物消耗率均值方差一览表（Mean±Std.Deviation）

注：*表示与20-29岁年龄段人群与40-49岁、50-59岁年龄段人群相比存在非常显著性差异，P＜0.01

▲表示与30-39岁年龄段人群与40-49岁、50-59岁年龄段人群相比存在显著性差异，P＜0.05

＃表示与40-49岁年龄段人群与20-29岁、50-59岁年龄段人群相比存在显著性差异，P＜0.05

由表4可知，在安静状态下，20-29岁女性与40-49岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-49岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在100W负荷时，40-49岁女性与50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在125W负荷时，40-49岁女性与20-29岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05。在不同年龄阶段，随着负荷的递增，碳水化合物消耗量在不断上升，负荷越大，碳水化合物消耗量增加越快；随着年龄的增大，女性身体各器官、系统整体呈现下降趋势，对碳水化合物消耗量的及时补充也越来越多。

图2 不同年龄负荷下CHO消耗趋势图

由图2可知，在安静状态下，不同年龄阶段的女性碳水化合物消耗量总体都在40mg/min/kg范围内。随着负荷的不断增高，都呈现出上升趋势，在25W负荷强度下，30-39岁女性与50-59岁女性出现了碳水化合物消耗量的交汇；在负荷为75W时，各年龄段女性出现了CHO消耗量的峰值状态。随着负荷的继续递增，脂肪消耗率在不断下降，碳水化合物消耗量在逐步增长；在100W负荷时，30-39岁、40-49岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量出现下滑。

3 讨 论

3.1 不同年龄阶段脂肪消耗率分析

无论采用跑台还是蹬功率自行车进行各种递增负荷的运动测试，随着运动强度或需要完成功率的逐渐增加，机体摄氧量和总能量消耗也逐渐增加，供能物质参与供能的比例也会发生变化。

在运动训练和体育锻炼过程中，主要的供能代谢底物为碳水化合物、脂类、蛋白质。碳水化合物是大强度运动和长时间运动的重要能量资源，以糖原的形式存在肌肉内被作为一种能量资源储备，同样以肝糖原的形式储存于肝脏内。肝糖原的储备同样受饮食和运动的影响以至于会因为高碳水化合物的摄入而增加，或者因运动时间的长短或空腹而降低。相对于碳水化合物，脂类是能量的最主要的储存形式，因为每一个脂分子含有38KJ的能量，是碳水化合物中所有糖供能能量密度的两倍还要多。脂类以甘油三酯作为存储形式，主要由一分子的甘油和三分子的脂肪酸构成，甘油三酯主要储存在脂肪组织，但是他们同样可以在肌肉细胞中找到。虽然甘油三酯是脂类的主要存储形式，但脂肪酸在消化的角度上来讲，却是更有用的形式。甘油三酯是在摄入大量的脂肪或者摄入大量的碳水化合物时产生的。即由摄入食物中的脂肪酸与甘油相连产生的。蛋白质代谢的主要储存形式为肌肉。当然蛋白质包括各种酶，肤类激素，血红蛋白和肌红蛋白分子以及细胞膜的重要组成部分。但是这些物质不会被分解作为能源物质。蛋白质每克提供能量为17KJ，至于蛋白质被用作能量来源的意义就是肌肉分解自身来提供能量。在一般运动中，蛋白质很少参与供能。

对于能量代谢的研究，许多研究者己从不同的角度对其进行了探索，也取得了一定的认识。但多数研究都将重点放在能量消耗的原理、测定方法以及有关能量消耗的能源物质、供能系统等方面。有关长时间运动过程中的脂肪氧化量、糖氧化量以及它们在运动过程中随运动强度、运动时间的变化等相关研究报道虽然也比较多，但是已有的研究主要是以专业运动员为主要研究对象或者以小动物为实验对象开展的，有关普通人群长时间运动物质代谢消耗和底物代谢的研究报道甚少，国内、外的研究结果也不尽相同。随着人类社会的不断发展，体育不光是更高、更快、更强的体能超越，更是健康生活的一种有效手段。另外在体育研究层面上，探求不同年龄阶段的女性运动过程中底物代谢的特点，为我们更深刻的认识人类活动机能和原理也有着不可替代的作用。

易东平等对从事耐力项目的男运动员和女运动员研究发现，无论男性还是女性，相同强度下采用跑台运动方式脂肪酸氧化数大于自行车运动方式，自行车运动方式产生更多的血乳酸。同时，还发现无论自行车还是跑台，强度脂肪酸氧化率均大于和强度[3]。可见，采用相同强度不同方式运动骑车和跑步，机体能量消耗和底物代谢存在一定差异。主要表现为，相同强度运动时，跑步能量消耗和脂肪氧化量高于骑车，骑车糖消耗高于跑步但是能够使得最大脂肪氧化强度的大小在骑车和跑步之间没有差异。王健考察了中等运动强度下糖代谢与脂肪代谢的变化情况，在长达90min的中等强度运动时，随着运动持续时间的延长，糖分解供能的比例逐渐减小，而脂肪分解供能的比例逐渐增大[9]。运动初期第10min，糖、脂肪分解供能的比例约为45%和55%，但到第90min时，糖分解供能的比例下降到约为20%的水平，而脂肪分解供能的比例则提高到80%左右。对这一现象原因的探析，目前认为，造成这一现象的原因可能与肌肉中可利用能源物质的数量以及糖、脂肪分解代谢的机制差异和呼吸链氧化磷酸化等因素有关。

本研究中，在安静状态下，20-29岁女性与40-49岁女性、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-40岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05；在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05；在100W负荷时，40-49岁女性与30-39岁女性脂肪消耗率之间存在显著性差异P＜0.05。同时，在不同年龄阶段，随着负荷的递增，脂肪消耗率在不断下降，负荷越大，脂肪消耗越多，下降速度越快；随着年龄的增大，女性身体各器官、系统整体呈现下降趋势，对脂肪消耗需要也越来越多。不同年龄阶段的女性脂肪消耗量总体都在60mg/min/kg以上，趋于高脂肪消耗量状态。随着负荷的不断增高，都呈现出下滑趋势，在25W负荷强度下，30-39岁女性与50-59岁女性出现了脂肪消耗量的交汇；在负荷为100W时，20-29岁女性与30-39岁女性出现了脂肪消耗量的交汇。随着负荷的继续递增，脂肪消耗率在不断下降，在125W负荷时，不同阶段女性脂肪消耗量将逐渐趋于0。碳水化合物供能比例逐渐增加，脂肪参与供能比例逐渐减少。同时，随着输出功率的增加，要求机体供能的速度也要增加，而碳水化合物作为快速供能的代谢底物，其动员和使用就不断增加，以满足机体能量消耗的需求。从运动形式看，自行车运动主要是下肢的向心收缩，上肢和躯干相对较为固定，运动范围小，动用的肌肉主要是下肢肌肉（股三头肌、股四头肌、腓肠肌等）。因此，在做自行车运动时，血液循环下肢较为活跃，时间久了更容易产生疲劳。相关研究证明，完成相同递增负荷强度时，全身运动的能量消耗明显高于其他运动形式，全身运动与腰部运动、下肢运动、上肢运动都有显著性差异。根据递增负荷的设定，时间越长，运动负荷功率及运动强度越大，在高强度运动时，机体主要是依靠糖酵解供能。

3.2 不同年龄阶段碳水化合物消耗率分析

相关研究结果表明，运动强度对总能量消耗和供能底物选择利用具有重要作用，在一定负荷的时候，脂肪的氧化程度是可以抑制碳水化合物消耗量的多少，这样可能会影响碳水化合物的利用和消耗。因此，在同等级负荷时，不同年龄阶段受试者机体物质、能量代谢差异可能与机体的氧化酶活性、线粒体数量、脂肪的动用能力有关。进入成年后，机体通气能力、摄氧能力、心输出量、肌肉氧化能力等随着年龄的增加逐渐下降。大量研究表明，即使进行身体锻炼，不同阶段女性的最大摄氧量在每10 年平均大约下降 10%，通过高强度训练可以降低这种损失，但是对大部分人来说很难长时间保持高强度锻炼。这也使得40-49岁女性和50-59岁女性在125W就达到了力竭状态。在安静状态下，20-29岁女性与40-49岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.01。在25W负荷时，30-39岁女性与40-40岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在50W和75W负荷时，40-49岁女性与20-29岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在100W负荷时，40-49岁女性与50-59岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05；在125W负荷时，40-49岁女性与20-29岁女性碳水化合物消耗量之间存在显著性差异P＜0.05。随着负荷的不断增高，整体呈现出上升趋势，在25W负荷强度下，30-39岁女性与50-59岁女性出现了碳水化合物消耗量的交汇；在负荷为75W时，各年龄段女性出现了CHO消耗量的峰值状态。随着负荷的继续递增，脂肪消耗率在不断下降，碳水化合物消耗量在逐步增长。在100W负荷时，30-39岁、40-49岁、50-59岁女性碳水化合物消耗量出现下滑。在不同年龄阶段，随着负荷的递增，碳水化合物消耗量在不断上升，负荷越大，碳水化合物消耗量增加越快；随着年龄的增大，女性身体各器官、系统整体呈现下降趋势，对碳水化合物消耗量的及时补充也越来越多。由于此负荷阶段强度较大，此时，脂肪氧化供能及碳水化合物的有氧氧化供能不能满足机体能量需求，需要有碳水化合物和更快速的能量补充供应。运动能量消耗和底物代谢特征与运动强度、运动方式、以及参加运动者的性别、年龄、肥胖程度和身体机能水平等有着密切关系。从运动模式和运动方式来看，随着运动强度的增加，机体的能耗逐渐增加，碳水化合物参与供能比例逐渐增加，脂肪参与供能比例逐渐减少。在整个蹬车运动中，20-29岁女性和40-49岁女性在脂肪消耗率和碳水化合物消耗率之间有显著性差异（P˂0.05）。不同年龄阶段的女性随着运动负荷的递增，总能量输出始终在不断增加。并且，随着运动时间的持续进行，脂肪消耗率在逐渐减少，碳水化合物消耗率在负荷为100W时开始下降。在力竭负荷阶段，要求机体快速提供能量，根据底物（碳水化合物和脂肪蛋白质）的供能特征来看，碳水化合物是主要的供能物质，主要以糖酵解的方式提供能量，因此碳水化合物的消耗量急剧上升。随着运动强度的逐渐增加，机体的能量代谢总需求逐渐增加，而供能物质参与供能的比例也发生变化，碳水化合物参与供能比例逐渐增加，脂肪参与供能比例逐渐减少。

4 结 论

在递增负荷运动中，随着运动负荷的增加，总物质代谢始终在不断增加，脂肪消耗量在不断减少，碳水化合物消耗率在不断增加，使机体维持平衡在相对稳定的状态下。在运动负荷25W阶段出现脂肪消耗最大值，而碳水化合物的消耗最大值出现在75W。

在以相同负荷强度蹬车运动过程中，相同运动时段，20-29岁女性的脂肪消耗量、碳水化合物消耗量和总供能量比例均高于40-49岁女性。由此表明，在长时间运动中，20-29岁女性能源物质消耗效率较高，表明20-29岁女性更不易造成脂肪堆积。

在日常运动训练和健身锻炼实践中，不同年龄运动者不同运动方式和运动模式均会对运动能量消耗和底物代谢特征产生一定程度的影响。

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Analysis of Metabolic Characteristics of Female in Different Age Groups under the Condition of Quantitative Load

YANG Jie, CHEN Leqin

Institute of P.E., Shanxi Normal University, Linfen Shanxi, 041000, China.

Objective: To study the incremental load power of different ways of movement and energy metabolism and substrate consumption characteristics and differences of methods.: using incremental load program load cycle ergo meter for incremental 60 females. Results: in the incremental load power cycling: (1) with the increased load, sugar consumption and energy percentage increases, consumption of fat and energy supply gradually reduced; (2)of women aged 20-29 and 40-49 years old, 50-59 year old female fat consumption rate between different P < difference of 0.01. in 25W when the load of women aged 30-39 and 40-40 years old female fat consumption there is a significant difference between the P 0.05. and 75W 50W in the "load rate between women aged 40-49 and 20-29 years old, 50-59 year old female fat consumption rate was significantly different between P <0.05. (3)in a quiet state, women aged 20-29 and 40-49 years old, 50-59 year old female carbohydrate consumption there are significant differences in the 25W P < 0.01. load between the amount of women aged 30-39 and 40-40 years old female carbohydrate consumption there is a significant difference between the 0.05. 50W and 75W P < in the load between the amount of women aged 40-49 and 20-29 years old, 50-59 Year old female carbohydrate depletion between exist significant difference P < 0.05. Results: in the incremental cycle ergo meter exercise: with increase of the woman's age, fat consumption rate declined more and more quickly, the consumption of carbohydrates rate and faster and faster.20-29 - year-old female with 30-39 female fat consumption quantity and carbohydrate consumption overall trends in the 40-49 years old women and 50 to 59 years old women.

Quantitative load; Fat consumption rate; Carbohydrate consumption rate; Female

G80-05

A

1007―6891（2016）06―0046―05

2016-06-07