当前运动生化与营养的几个问题.docx

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当前运动生化与营养的几个问题

当前运动生化与营养的几个问题

——运动生物化学动态

　运动生物化学与运动营养关系十分密切,从生化角度说,营养学是以代谢为基础的,是“个体水平的生物化学”。

近年来,在运动营养学中,用代谢研究和分子生物学方面的技术方法,从宏观转向微观,从亚细胞水平到分子水平有了很大发展,运动生化的研究为运动营养提供了生物学基础。

加上近年来竞技体育的发展和反兴奋剂的开展,对运动营养的发展起着推动作用,通过营养加速消除运动疲劳,提高运动能力,增强体力,这是反兴奋剂的最有力手段。

目前,在运动营养研究中,关于口服肌酸、重碳酸盐、咖啡因、中药等的应用有大量研究成果,如何在此基础上加速运动营养的发展,从运动生化角度就下面几个问题提出看法。

1　运动员平衡膳食的生化问题

　　平衡膳食是指能保证人体摄食的热能和各种营养素全面达到营养生理需要量,又在各种营养素之间建立代谢协调的生理平衡。

运动能加速物质和能量代谢,对营养提高了质和量的要求。

多年来,在运动员的膳食调查中,发现糖、脂肪、蛋白质三大热能比例不合理,如糖类严重不足,只占总热量的

40%左右;脂肪过多,占60%;蛋白质占20%或多一些。

均衡膳食的基本作用是在各营养素消化、吸收、运输、利用的动态过程中使身体各组织都能正常作用,或使各营养素达到某一运动时所需的浓度。

任何一种营养素过多或不足都会影响平衡功能。

1.1　糖脂肪的代谢平衡　高糖和低糖膳食对代谢会产生不同的代谢影响,高糖膳食可以保持赛后血糖正常和血脂肪酸、甘油水平较低,而低糖膳食则会引起血脂肪酸增加,赛后血糖下降,使运动员较早出现疲劳,运动能力下降。

这种营养素供给比例不同使身体内代谢物浓度不同,从而影响运动能力,这是当前的突出问题。

1.2　补水与代谢平衡　水是营养物质代谢的内环境,水是六大营养素之一,要认识到体内代谢都是在水环境中进行的,缺水时体内各器官主要代谢不能正常进行,水可以列在六大营养素之首。

水来之不难,但运动员又常因缺水而影响运动能力,正确补水是维持代谢平衡之基本,目前在国外已十分重

视。

1.3　体液酸碱平衡和食物选择　对运动员来说,通过食物来维持体内酸碱平衡是保持运动能力的重要因素,在运动员的食物中应注意酸性食物和碱性食物的比例。

在运动前应注意如何调整食物以适应运动时肌肉和血液酸化造成的影响等。

1.4　平衡膳食

1.4.1　平衡膳食是一个过程　运动员的平衡膳食,不仅要注意量的平衡,更要注意质的平衡。

平衡膳食要求满足人的生理和心理的进食欲望,又能满足生理和心理上的物质需要。

运动员平衡膳食要和不同运动项目、不同训练水平等的要求相适应。

平衡膳食是人类理想的膳食,是运动营养学中的一个长远追求目标。

在具体掌握中,问题是一日三餐的平衡（一天总的平衡）还是随身体运动训练的周期安排平衡膳食。

在临床上,除初生至6个月之内的婴儿用母乳喂养可以取得均衡膳食外,当今世上很难找出单一的人类均衡食物。

平衡膳食指的是一个过程,因此,现在提出:

为了切合生活实际,均衡膳食可以用“周”作时间单位进行动态的衡量与估量。

故良好的运动员平衡膳食的内涵是什么?

重点在哪里?

如何操作?

这些问题应如何认识?

1.4.2　平衡膳食要突出专项的特点　平衡膳食是一个系统,运动应激导致营养的需求适应,在临床上,某一疾病对营养又有特别的需求,从代谢上看,两者是有区别的。

临床上可能有某一疾病引起营养不良,用膳食来补充营养,针对性是很强的,如糖尿病人要限糖,要低脂膳食。

而运动员在运动后的营

养补充,要注意全面的营养要求。

体育锻炼,增强体质,是整体水平上的变化,故在营养上考虑,要有突出某一重点的全面协调,要长期与短期配合,如提高耐力时,既要有糖,也要有一定的脂肪和蛋白质,相应地增加维生素、无机盐和微量元素等,如提高耐力的Endura（美国产）,除含糖70%～80%外,从全面均衡营养上考虑增加牛磺酸、柠檬酸、甘氨酸、镁、钠、钙、磷等和维生素B1、B2、B6、C、E、等20余种成分。

又如国产的冲剂能量泵,由糖、柠檬酸、苹果酸、牛磺酸、无机盐、维生素、肌酸等配成,其效果会比单一的肌酸好。

这种“拼盘”或“套餐”要有合理配比,我们不能只用单一的营养补充品,过多的单一补充会导致不平衡的进一步发展,反而对身体不利。

因此,运动员的营养要有科学的平衡。

1.4.3　运动员平衡膳食宝塔　1997年4月10日中国营养学会通过了《中国居民膳食指南—平衡膳食、合理营养、促进健康》,根据膳食指南原则并参照平衡膳食宝塔来安排日常饮食,是通往健康的光明之路。

要求每日膳食应包括宝塔中的各类食物,各类食物的比例也应基本与膳食宝塔一致,在运动员膳食中应当经常按宝塔各层各类食物比例配餐。

但运动员是个特殊人群,在这个基础上,运动员营养的宝塔应如何改进?

　Portugalor认为:

水平I是营养素组成和主要营养物质（蛋白质、糖、脂肪、维生素和无机盐）和水。

水平II是特殊的营养物质,如高蛋白、蛋白质加糖、糖蛋白、纯氨基酸、肉碱等。

水平III是指常用特殊营养补充品,而不是兴奋剂。

这个运动营养宝塔和平衡膳食宝塔的关系怎样?

对我国运动员是否适用?

图1　平衡膳食宝塔图2　运动营养宝塔

1.4.4　运动员营养膳食供给量（RDA）和膳食参考摄取量（DRI）　制定运动员膳食供给量或称允许量（recommendeddietaryallowance,RDA）时,营养素供给量的标准是选择食物数量和品种的基础。

平衡膳食是全面达到营养供给量的膳食。

近年来我国已初步制定了运动员的RDA,1994年以来,国外对RDA提出了补充修改意见,他们认为:

1）某些营养素过多会引起慢性病,如脂肪过多会导致冠心病、脑血管病,肉食过多会产生直肠癌和痛风等。

2）在RDA中应有营养素的上限,如维生素A和铁等,以免中毒。

3）有些不属六大类营养素,但和健康有关的,也应列入RDA.。

如在当前运动员营养中,明显存在脂肪过多,糖不足（包括纤维素）,蛋白质较多,盲目服用营养补充品（运动保健食品）等现象,故易造成以下情况:

（1）短期会造成膳食不平衡,影响训练后的体力恢复、影响训练效果和竞赛能力等。

（2）长期会导致慢性病,如运动员退役后,有的有心血管病和痛风病等。

　因此,在1985年,有关一般营养,国外已提出用膳食参考量（dietaryreferenceintake,RDI）来代替RDA,RDI包括RDA,估计平均需要量（EAR）,适应摄取量（AI）和可耐受的营养摄取量上限（UL）。

其涵义为:

RDA:

膳食中摄取的营养素足够维持不同性别、年龄人中98%人的健康。

EAR:

膳食中摄取的营养素足够维持不同性别、年龄人中50%人的健康。

AI:

在婴儿和少年中要保证生长发育。

在成年人中保证营养状况良好,体内血、尿营养指标正常,故AI量要求能保持生长发育、防止营养缺乏病和减少慢性病。

UL:

目前,在发达国家易发生因营养过剩和过多摄取膳食补充品（保健食品）而导致的慢性病。

2　运动营养补充品问题

2.1　运动营养补充品的定义　运动营养补充品是专门为运动员用的。

可加到膳食中的一些物质有维生素、矿物质、草药、植物性物质、氨基酸、活菌、代谢产物、食物组成物或提取物等制成的一类有特定功能的食品。

目前,在美国也有运动营养补充品,我们用运动营养补充品这个词的理由是:

1）不用“保健食品”,因为在我国市场上出售的保健食品是具有调节人体生理活动的特定功能和特殊要求的食品。

顾名思义,保健食品在调节人体生理功能时,其对预防疾病、促进健康的目的性很强。

在运动员中,当然也存在改善调节功能,也存在预防运动性疾病的问题,但更重要的是要不断提高

体能,增强体力,创造优异运动成绩。

故运动营养补充品是指专门为运动员研制的食品,尽管也会加入某些食药两用的中药或提取物,但不是药物。

　2）不用“运动补剂”,因为在我国早就认为“毒药攻邪,五谷为养、五果为助,五畜为益,五菜为充,气味合而服之,以补精益气”（黄帝内经素问）,可见药物与食物之区别,食物作用在于补精益气,药物在于攻邪（治病）,“食补”主要讲的是营养补充,但在中医治疗中有“虚则补之”的治疗原则,尤其在阴阳学说指导下,身体阴或阳不足时,用“补其不足”,这是治疗时

的用药原则,所用之药称为补剂（中药方剂）,采用运动补剂这个词,不易表明是食物还是药物,况且中医中有“食药两用”的食物,在概念上还需进一步明确,故我们暂且用“运动营养补充品”这个词,强调这种食品的营养功能。

2.2　营养素的代谢特点与补充　这里只谈糖、蛋白质和氨基酸类食物的特性与代谢关系。

2.2.1　糖的代谢特性和补充效果　糖类食物中含有单糖、双糖和多糖等不同结构物质,食糖后,正常的消化、吸收、运输、储存和氧化过程的速率,可以概括。

一般认为糖摄入的正常速率不宜超过3g/min,在胃肠消化道中消化和吸收的最大速率为1.2～1.7g/min,葡萄糖可经门静脉进入肝脏,在肝可转变为糖原,进入肝和血流的最大速率约为1.0g/min,骨骼肌吸收和氧化葡萄糖的最大速率也约1.0g/min。

糖的消化、吸收、运输和利用速率受很多因素影响。

2.2.1.1　糖的消化吸收　

食物中淀粉在肠中酶的水解能力与下列因素有关。

　1）淀粉结构:

直链淀粉氢键的结构比较紧密,而支链淀粉结构相对松散,因此,支链淀粉易受酶水解。

支链淀粉的血糖指数大于直链淀粉,整粒豆含直链淀粉30%～40%,而谷类含25%～30%,故豆类的血糖指数低于谷类。

在谷类食物中,直链淀粉增多,餐后血糖曲线显得平坦。

米饭和豆类血糖

指数较低,面包和土豆血糖指数较高。

血糖指数低的糖类食物对胰岛素效应较低,有助于脂肪动员,使血脂浓度上升，称这种特性的糖为慢糖。

当按每公斤体重1g服用慢糖后,长时间耐力运动的成绩提高,其效果比相应血糖指数高的好。

2）煮熟的淀粉:

可溶性淀粉的水化程度提高,消化率随水化程度提高而增大,熟淀粉比生淀粉氧化速率大20%～25%。

应用澎化技术或淀粉在弱酸性条件下水解可溶性的淀粉,使其水化程度提高,以增加肠道葡萄糖的吸收。

2.2.1.2　糖在体内的氧化

1）氧化速率:

用标记的糖补充后,在中等强度运动负荷时,运动开始5min后,内源性糖氧化开始增加而达到最高水平,随后不会继续增加。

外源性糖对运动时氧化速率的影响:

一不受补糖的时间限制,如运动前15min或120min补糖对氧化速率影响都很小;二受补糖量的影响,高糖食物可以加速达到最大氧化速率;目前许多研究证明补糖方法可以影响糖在胃肠道的消化和吸收速率。

2）各种糖的氧化速率:

外源性糖的氧化速率约1g/min,但不同的糖和烹调方法会对氧化速率有不同影响

　　由此,关于运动员补糖的效果问题,除考虑糖类食物的基本性理化性能,如分子量、渗透压、溶解性等外,更要考虑糖类食物在体内的代谢及影响代谢的因素,除上述的氧化速率和烹调技术外,还有内分泌及与之相关的营养素、抗营养素的影响都要考虑。

需要研究的问题还有许多。

2.2.2　蛋白质和氨基酸代谢与补充的效果　蛋白质是生命现象活动的基础,是身体的基本构成成分。

成人总量约10～11kg,在人体总蛋白中约有3%是“储存蛋白”或0.91称“不稳定蛋白”,这些不稳定蛋白质能与体液中氨基酸池快速交换,对调节组织蛋白质合成和分解具有重要作用。

人体在饥饿时,首先消耗不稳定蛋白质,血清中亮氨酸下降,然后是消耗肌肉组织蛋白质,肌肉蛋白质调节能力下降和衰老情况相似。

在临床上补充氨基酸能迅速恢复功能,运动员在负荷量度和强度过大时,出现血清尿素持续升高,尿中尿素氮排出增加,继之体重下降,身体机能下降。

这和饥饿时因缺乏膳食蛋白质,使最初3～5d内只依靠消耗不稳定蛋白来保持氮平衡的现象相似。

在运动生化研究中,用同位素灌注的方法,说明1h和3h运动尿素氮的增加不是蛋白质分解增加,而是氨基酸分解加强。

大运动量训练时,血清中游离氨基酸下降,主要表现为亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、谷氨酰胺的明显下降。

谷氨酰胺持续下降是评定过度训练的指标。

运动引起血清氨基酸下降时,不稳定蛋白质是否减少,影响蛋白质合成和正常功能,导致运动能力下降,应进一步研究。

因此,在蛋白质和氨基酸营养中,在测定氮平衡时,应如何从代谢方面评定蛋白质、不稳定蛋白质和氨基酸营养的合理补充更为科学合理。

2.3　对运动营养品研究的建议　运动营养补充品的主要作用是改善调节功能。

在近年来,主要研究内分泌对代谢的调节作用,尤其集中在:

下丘脑—垂体—肾上腺轴和下丘脑—垂体—性腺轴以及两轴之间的相互调节作用。

这种调节是生命现象中的一部分。

目前已经知道“物质、能量和信息在生命系统中无时无刻不在变化,在三个量相互影响和有秩序地活动,即为生命现象。

而其中的信息流恰恰是生物活动的主导,起着调控物质和能量代谢的作用”。

“细胞信息传导和调控是研究生命现象的基础”。

细胞间信息传递有神经和液递两条途径,神经传导存在电传导和神经递质（如乙酰胆碱、甘氨酸、谷氨酸、C-氨基丁酸等30余种）。

在液递途径中有许多信息分子参与,信息分子可分为第一信使:

细胞外信息分子,包括激素、细胞因子等,将细胞外的信息从一种细胞传递到另一种细胞;

第二信使:

细胞内的信息分子将细胞外来的信息传递到细胞内各部位,引起相应的化学反应,如CAMP、cGMP、IP3（三磷酸肌醇）、DAG（甘油二酯）、Ca++等;第三信使:

负责细胞核内信息传递的分子,是一类可与靶基因结合的核蛋白,调节基因的转录水平。

由此可见,当前运动营养品的研究还是初步的,大多在第一信使的水平上,如运动激素某些细胞因子的变化,对第二信使的调节作用研究尚未开展。

例如运动员血红蛋白下降时,只注意到促红细胞生成素（EPO）的作用。

但血红素合成中的限速酶—ALA酶（D氨基-C酮戊二酸合酶）尚未见报告。

酶在第二信使中具有重要的调节作用,现在才开始有报告运动时睾丸中的5A-还原酶和Ca++信号传递的影响,这是个好的开始。

为了提高运动营养补充品的应用效果,应加强对第二信使信息分子的研究,并且在第三信使水平上,将调节基因转录水平的营养补充品开发出来,才能适应当前的竞技运动和全民健身的要求。

3　总　结

运动生化与运动营养是密不可分的科学。

从代谢水平上研究运动营养,有助于运动员平衡膳食和膳食供给量等从分子水平上提高,对运动营养补充品的选择和合理应用是必备的知识,并为运动营养补充品的开发提供理论基础。