测定专项运动有氧、无氧供能比例的方法

刘海涛

(河南大学 体育学院，河南开封 475001)

长期以来，探寻某专项运动的能量代谢特征，明确其有氧、无氧供能比例是科学化训练的前提要素之一。因此，专项运动有氧、无氧供能比例测定也是体育界人士研究的关注点。将机体产生的能量尽可能多地用在专项运动是所有运动项目的一直追求的目标。因此，培养与专项运动特点相一致的有氧、无氧供能比例，是取得最佳运动成绩的前提条件。因此，测定运动过程中有氧、无氧供能比例可以为教练员制定科学合理的训练计划提供依据。

有氧代谢是指机体依靠能源物质的氧化分解提供能量。有氧供能是耐力运动的主要供能方式，虽然提供能量的速率慢，但供能时间长。无氧代谢是指机体在氧气不足情况下分解物质提供能量。包括ATP-CP供能和糖酵解供能。ATP-CP供能系统供能特点是速率快、功率大，在爆发力项目中占主要的供能比例；糖酵解供能在机体短时间大强度运动时占主要供能比例，终产物是乳酸。由于人体运动中所需的能量全部来自有氧供能和无氧供能，因此只要测定该项运动有氧代谢释放的能量和无氧代谢释放的能量，就可以计算出该项运动有氧、无氧供能的比例。运动开始后，肌肉中的ATP依靠有氧和无氧代谢不断的再度合成。运动过程中有氧代谢容易定量，因为有氧代谢产生的ATP与摄氧量之间存在直接关系，所以如果能够测出该项运动的耗氧量就可以计算出运动中有氧代谢供能。但是运动过程中无氧代谢却很难准确测定，直接测定无氧代谢供能带有损伤性，并且价格昂贵，因此，无氧代谢供能多采用间接测定法。目前测定运动过程中能量供应的方法主要有三种，分别是血乳酸——磷酸肌酸法、肌肉活检法和累积氧亏法。

1. 血乳酸——磷酸肌酸法

血乳酸浓度的变化情况可以间接反映机体的无氧代谢能力，是评估机体无氧代谢的常用指标。运动时血乳酸增高的原因是糖类的无氧酵解产生ATP，进而转化成CP, 为了不降低运动强度，ATP浓度不能降低，CP就会消耗增多，因为需要CP转化成ATP，所以糖酵解代谢就增强，恢复消耗的CP，造成血乳酸升高。

使用血乳酸-磷酸肌酸方法测定专项运动的有氧、无氧供能比例需要测试的指标有，运动前的基线血乳酸浓度，运动后的最大血乳酸浓度，受试者的体重、肌肉重量，完成该项运动的摄氧量。计算思路是，以运动过程中总的摄氧量来表示有氧供能的部分。无氧供能有两部分组成：一部分是糖无氧酵解供能，另一部分是ATP-CP系统供能。糖无氧酵供能的计算公式为，(运动后最大血乳酸浓度-运动前基线血乳酸浓度)mmol×3.0ml O2eq/kg体重；ATP-CP系统供能为37.0ml O2/kg肌肉重量。肌肉重量可以通过体成分分析仪、超声波、磁共振、双光子X线、皮褶厚度等方法来确定。因此，有氧供能比例=该运动的实际摄氧量/(该运动实际摄氧量+糖无氧酵供能+ATP-CP系统供能)x100%，无氧供能的比例=(糖无氧酵供能+ATP-CP系统供能)/(该运动实际摄氧量+糖原无氧酵供能+ATP-CP系统供能)×100%。这种测试方法比较简单，但不能准确反映肌肉中乳酸的含量，也不能反映肌肉中储存的ATP和CP分解供能的情况。这是因为想当然地认为运动后血乳酸浓度升高是因为糖酵解造成的，其实还应该包含CP的供能。还有研究表明，在血乳酸浓度较高的情况下，CP仍是主要的供能物质。

2. 肌肉活检法

肌肉组织活检技术是评估能量代谢类型的常用方法，该方法可以直接测定肌肉中ATP、CP、乳酸等，这可以帮助我们更加准确的把握运动过程中肌肉的内部代谢情况。通过测定运动前后肌肉中ATP、CP、乳酸等的变化可以计算出运动中无氧代谢供能的情况，由于肌肉活检测定的是肌肉中的血乳酸、ATP、CP等指标的变化情况，因此这种方法比血乳酸一磷酸肌酸方法的准确性高。利用肌肉活检法测定运动过程中有氧、无氧供能比例需要测试的指标有：运动前、后肌肉中ATP、CP、乳酸含量，该运动的实际摄氧量。缺点是，肌肉组织活检技术是有创伤性试验，较难被人体接受。因此，有研究者提出了经皮肌肉活检技术。经皮肌肉活检技术出现于18世纪中叶，关于经皮肌肉活检法与开放性活检技术的争论一直没有停止过。与经皮肌肉活检法相比，开放性活检可以直接观察到感兴趣的肌肉外观形态，并且可以获取较大体积的样本。但也存在着局限，只能有外科医生操作、需要手术室，还会导致疤痕形成。经皮肌肉活检法解决了开放性肌肉活检的这些弊端。

3. 累积氧亏法

累积氧亏法是一种无损伤性的检测无氧代谢能力方法，具有较高的实用性和有效性，也是目前国际上比较认可的方法，在实际运用中比较多。主要思路是，依据是运动强度与摄氧量存在的对应关系，首先计算出运动中的理论需氧量，再测量出实际摄氧量，最后获得无氧代谢供能比例。

在具体计算中，我们可以以该运动的实际摄氧量作为有氧供能的量，以该运动的累积氧亏作为无氧供能的量，以理论需氧量作为该运动总的能量消耗。由此，该项运动的有氧供能比例=该运动的实际摄氧量/该运动理论需氧量×100%，无氧供能比例=该运动的累积氧亏/该运动理论需氧量×100%。实际摄氧量可以通过气体代谢分析仪获得，理论需氧量可通过建立的运动强度——摄氧量的对应关系曲线外推获得，累积氧亏=理论需氧量-实际摄氧量。因此，利用累积氧亏法测定运动过程中的有氧、无氧供能比例的关键是求出该运动的理论需氧量。而理论需氧量获得的关键点是怎样构建出最好的线性关系。有研究指出，使用亚极限强度运动中的需氧量与输出功率呈线性关系推算出累积氧亏，可能会低估累积氧亏，因为从低运动强度到高运动强度需氧量是呈指数上升的。另一个弊端是，没有考虑亚极限强度运动时酶底物利用度的潜在变化。但目前有关累积氧亏的研究多见于国外，国内关注较少，发展缓慢。

4. 小结

血乳酸——磷酸肌酸法计算方法比较简单，但是很多研究证实，血乳酸的浓度与肌肉中乳酸的浓度差别较大，因此，血乳酸并不能准确反映肌肉的代谢情况，所以该方法只作为一种辅助方法。肌肉活检技术可以获得肌肉内部的代谢参数，准确性比较高，但是肌肉活检技术复杂、难度大，在运动实践之中较难广泛开展。累积氧亏法是一种无损伤性的检测无氧代谢能力的方法，具有较强的可操作性。但是由于理论需氧量是通过运动强度与摄氧量的对应关系曲线外推获得，较敏感，误差较大。总体来看，在测定专项运动的有氧、无氧供能比例时，以累积氧亏法为首选方法，血乳酸——磷酸肌酸法为辅助方法。