宋永旺

不同血糖指數(shù)、血糖負(fù)荷的食物對(duì)人體耐力及代謝影響

宋永旺

探討運(yùn)動(dòng)前連續(xù)三天進(jìn)食不同血糖指數(shù)(GI)、血糖負(fù)荷(GL)食物對(duì)人體耐力及代謝的影響。方法采用平衡重復(fù)測(cè)試法。7名男子耐力運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行兩個(gè)主要實(shí)驗(yàn)，每個(gè)主要實(shí)驗(yàn)之前均進(jìn)行糖原耗竭運(yùn)動(dòng)，隨后受試者隨機(jī)進(jìn)食三天含相等熱量的低血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷(L－L)，高血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷(H－L)的碳水化合物(CHO)食物，每個(gè)實(shí)驗(yàn)間隔至少7天。L－L飲食組每天提供10.0gCHO/kg體重，H－L飲食組每天提供3.0gCHO/kg體重。測(cè)試日受試者安靜休息2h，首先在水平跑臺(tái)上以70%VO2max的強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)1h，隨后以最短時(shí)間完成10km耐力運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試。結(jié)果:連續(xù)三天進(jìn)食不同血糖指數(shù)、血糖負(fù)荷食物后，L－L與H－L相比運(yùn)動(dòng)時(shí)間明顯縮短(P﹤0.05);H－L實(shí)驗(yàn)組總的CHO利用量明顯低于L－L實(shí)驗(yàn)組(P﹤0.01)，總的脂肪利用量明顯高于L－L實(shí)驗(yàn)組(P﹤0.01)。

血糖指數(shù);血糖負(fù)荷;碳水化合物;非脂化脂肪酸;甘油;耐力運(yùn)動(dòng)

長(zhǎng)時(shí)間、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)引起疲勞的主要原因是由于體內(nèi)糖原耗竭或者是低血糖現(xiàn)象［1，2］。以往研究表明，運(yùn)動(dòng)前碳水化合物(CHO)填充可以提高隨后耐力運(yùn)動(dòng)能力［3］，尤其是對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)于90min、中等強(qiáng)度(70% ～80%VO2max)的耐力性運(yùn)動(dòng)作用更為明顯。其潛在機(jī)制可能是因?yàn)閿z入CHO使運(yùn)動(dòng)前糖原儲(chǔ)備增加，運(yùn)動(dòng)中血糖氧化水平保持穩(wěn)定狀態(tài)［3，4］。但先前攝入CHO主要是以單純的葡萄糖、果糖或者葡萄糖聚合體［5，6，7］進(jìn)行補(bǔ)充，該方式并不符合運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的實(shí)際應(yīng)用情況［4］。運(yùn)動(dòng)前能源物質(zhì)的最優(yōu)化主要是提高體內(nèi)的CHO儲(chǔ)備量以及在運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定利用［8］。耐力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目由于體內(nèi)能源物質(zhì)消耗過大，通常是通過攝入一些含CHO豐富的食物來增加體內(nèi)的糖原儲(chǔ)備，同時(shí)增加機(jī)體自身的飽腹感［9］。但此方法忽略了個(gè)體之間對(duì)含CHO食物吸收、消化能力的差異問題［10］。

近年來血糖指數(shù)在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域當(dāng)中已初步研究，并且具有重要的研究?jī)r(jià)值，它是指按進(jìn)食CHO后2h機(jī)體血糖反應(yīng)的大小排列CHO食物的一種方法［11］。隨著血糖負(fù)荷概念［12］的提出，更進(jìn)一步的把CHO補(bǔ)充的“質(zhì)”和“量”結(jié)合起來，但血糖負(fù)荷方法目前更多的應(yīng)用于流行病學(xué)的研究當(dāng)中，而在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域還只是探索階段。

另外，對(duì)于運(yùn)動(dòng)能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)――運(yùn)動(dòng)至力竭一直是研究的熱點(diǎn)，但運(yùn)動(dòng)至力竭的運(yùn)動(dòng)模式不一定是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)能力的敏感指標(biāo)。因?yàn)榱哌\(yùn)動(dòng)的方案變異系數(shù)較高［13］。目前運(yùn)用固定距離評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)力的方案還比較少，只有少數(shù)研究者運(yùn)用此方案［14，15］。另外運(yùn)動(dòng)的器具(跑臺(tái)、功率自行車)之間也存在一定的差異，跑臺(tái)能夠更多的調(diào)動(dòng)人體大群肌肉的活動(dòng)，能夠更準(zhǔn)確的反映最大攝氧量出現(xiàn)的可能，隨后準(zhǔn)確的制定受試者的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，而功率自行車相對(duì)偏差較大。有研究顯示這種測(cè)試方法較為可靠。

因此，本文研究中采用跑臺(tái)進(jìn)行固定距離最短時(shí)間完成的運(yùn)動(dòng)方案，并將血糖指數(shù)和血糖負(fù)荷方法結(jié)合起來，對(duì)受試者連續(xù)3天進(jìn)食GI/GL的含CHO食物，探討運(yùn)動(dòng)前攝入含CHO食物對(duì)耐力運(yùn)動(dòng)能力及代謝的影響，確定提高耐力運(yùn)動(dòng)能力的最優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充方式，為提高耐力運(yùn)動(dòng)能力提供更為可靠的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充手段。

1 研究對(duì)象與方案

1.1 研究對(duì)象

受試者為7名男性長(zhǎng)跑男運(yùn)動(dòng)員，年齡20.29±0.70歲，身高173±2.30cm，體重63.9 ±4.48kg，最大心率192 ±3 次/min，最大攝氧量(VO2max)65.1 ±2.38ml.kg－1.min －1，最大心率190±3次/min。所有受試者無糖尿病病史，為保持運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)能力，每周至少進(jìn)行三次運(yùn)動(dòng)，跑步距離不少于50km。

1.2 實(shí)驗(yàn)安排

進(jìn)行主要實(shí)驗(yàn)前，受試者首先了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的、操作規(guī)程以及意義，隨后進(jìn)行最大攝氧量實(shí)驗(yàn)，最大攝氧量－速度實(shí)驗(yàn)，以及GI/GL食物血糖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

1.3 飲食處理

實(shí)驗(yàn)采用平衡重復(fù)測(cè)試。糖原耗竭實(shí)驗(yàn)完畢后，受試者隨機(jī)連續(xù)3天飲用等熱量的不同血糖指數(shù)、血糖負(fù)荷的含CHO兩種食物中的一種。間隔至少一個(gè)星期，進(jìn)行糖原耗竭實(shí)驗(yàn)，隨后受試者隨機(jī)連續(xù)3天飲用GI/GL食物中的一種。以同樣方式相隔至少一個(gè)星期，進(jìn)行糖原耗竭實(shí)驗(yàn)，隨后隨機(jī)連續(xù)3天飲用GI/GL食物中的一種。兩種食物分別是:低血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷食物(L－L)［CHO=73%、GI=42、GL=249］;高血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷食物(H－L)［CHO=31%、GI=79、GL=227］，其中L－L食物每天提供CHO為 10.0g/kg－1體重，H－L組每天提供CHO為3.0g/kg體重。

1.4 訓(xùn)練控制

實(shí)驗(yàn)第一天受試者8:00點(diǎn)來到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行完全的糖原耗竭實(shí)驗(yàn)，包括30min80%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，緊接著進(jìn)行30min70%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。隨后兩天受試者進(jìn)行20min70%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。第四天進(jìn)行運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試:以70%VO2max的強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)1 h，隨后進(jìn)行自我最大運(yùn)動(dòng)耐力測(cè)試，以最短時(shí)間跑完10km。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中定時(shí)收集受試者呼出的氣體，采集血液樣本，記錄心率。跑步前后稱量受試者裸體重，評(píng)定體液平衡情況。

1.5 測(cè)試指標(biāo)及檢測(cè)方法

用氣體分析儀(Applied Electrochemistry，Ametek，USA)對(duì)收集的氣體進(jìn)行分析，得出呼吸代謝率(RER)。主要測(cè)試生化指標(biāo)及方法:血糖(Model 1500 Sidekick ，YSI，Ohio，U.S.A);血乳酸(Model 1500，YSI，Ohio，U.S.A);血清甘油(GY 105 kit Randox Laboratories Ltd，U.K.);血清非脂化脂肪酸(NFFA 115 kit，Randox Laboratories Ltd，U.K.)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤來表示;血糖、血乳酸、血清非脂化脂肪酸、血清甘油酯，以及RER等采用雙因素(處理方式×?xí)r間)ANOVA重復(fù)方差分析，用配對(duì)t檢驗(yàn)來檢驗(yàn)各組之間的顯著性差異，顯著性水平為P﹤0.05。

2 結(jié)果

2.1 三天攝入不同血糖指數(shù)、血糖負(fù)荷食物后運(yùn)動(dòng)能力的變化

表1的數(shù)據(jù)表明:進(jìn)食三種餐后，L－L組與H－L組相比較，L－L組10km的跑步時(shí)間明顯縮短(p﹤0.05)。

表1 三個(gè)主要實(shí)驗(yàn)中10km跑的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

表2的數(shù)據(jù)說明:最后一餐餐后2h，H－L組總的CHO氧化量明顯低于L－L組(P﹤0.05);運(yùn)動(dòng)中H－L組總的脂肪氧化量明顯高于L－L組(P﹤0.05)，總的CHO氧化量明顯低于H－H和L－L組(P﹤0.05)。

2.2 三天攝入不同血糖、血糖負(fù)荷食物后各血液指標(biāo)變化

2.2.1 血糖濃度變化

表3數(shù)據(jù)表明:運(yùn)動(dòng)20min時(shí)，10km和恢復(fù)期間，L－L組血糖濃度運(yùn)動(dòng)明顯高于H－L組(p﹤0.01)，運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程中L－L組血糖濃度保持穩(wěn)定，而H－L組運(yùn)動(dòng)過程中以及恢復(fù)期間明顯下降(p﹤0.01)

表2 三個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前、中及恢復(fù)期間飲用CHO和脂肪氧化量(克)

表3 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)期間血糖濃度(毫摩爾/升)

表4 三個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)期間血乳酸濃度(毫摩爾/升)

表5 三個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)期間非脂化脂肪酸、甘油濃度(毫摩爾/升)

2.2.2 血乳酸濃度變化

表4數(shù)據(jù)表明:兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)過程血乳酸濃度明顯高于餐后2h(p﹤0.01)，兩實(shí)驗(yàn)組之間沒有明顯差異(p﹥0.05)。

2.3.3 非脂化脂肪酸和甘油的變化

表5的數(shù)據(jù)表明:餐后2h，運(yùn)動(dòng)10km以及運(yùn)動(dòng)后2h恢復(fù)期間，L－L組血清甘油濃度明顯低于H－L組(P＜0.01)，兩實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)20min至恢復(fù)過程甘油濃度明顯高于餐后2h的濃度(P＜0.01)。運(yùn)動(dòng)20min后L－L血清非脂化脂肪酸(NFFA)濃度明顯低于H－L組(P＜0.01)，兩實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動(dòng)過程中非脂化脂肪酸濃度高于餐后2h濃度(P＜0.01)。

3 分析與討論

本研究中最重要的發(fā)現(xiàn)是:連續(xù)3天進(jìn)食等熱量的含CHO食物(10gCHO.kg－1體重)L－L與H－L的含CHO食物(3.0gCHO.kg－1體重)相比較，固定距離10km的運(yùn)動(dòng)時(shí)間明顯縮短(P﹤0.05)，提高了運(yùn)動(dòng)耐力。

在最近的研究當(dāng)中，有關(guān)血糖指數(shù)的含CHO食物對(duì)運(yùn)動(dòng)耐力影響受到運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)界人士的廣泛關(guān)注。不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，飲食數(shù)量以及飲食時(shí)間，對(duì)運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生了不同的效應(yīng)。研究表明:運(yùn)動(dòng)前攝入低血糖指數(shù)的含CHO食物提高了隨后的運(yùn)動(dòng)能力，具有良好的代謝反應(yīng)，同時(shí)也有持不同的觀點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)前攝入低血糖指數(shù)的含CHO食物對(duì)運(yùn)動(dòng)能力沒有任何影響，但卻具有良好的代謝反應(yīng)。從目前研究中可以看出運(yùn)動(dòng)前進(jìn)食低血糖指數(shù)的飲食對(duì)提高耐力運(yùn)動(dòng)能力具有潛在的益處，能夠保持CHO的穩(wěn)定利用、保持運(yùn)動(dòng)中血糖濃度的穩(wěn)定性。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)前進(jìn)食低血糖指數(shù)的CHO食物，比提供同等熱量的高血糖指數(shù)食物能更有效地提高長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)的能力，其結(jié)果與近期王香生等人的研究相同。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最后一餐餐后2h和運(yùn)動(dòng)過程中總的CHO的氧化量H－L組明顯低于L－L組(P﹤0.05)，而總的脂肪氧化量明顯的高于L－L組(P﹤0.05)。在L－L組的代謝反應(yīng)中，說明脂肪動(dòng)員的速度減慢，CHO的氧化加快，肌糖原分解加速。原因可能仍與運(yùn)動(dòng)前較高的胰島素水平有關(guān)。

近來來大多數(shù)的研究表明運(yùn)動(dòng)前不同時(shí)間攝入低血糖指數(shù)的食物能夠保持運(yùn)動(dòng)中高水平的血糖濃度，高血糖指數(shù)的食物可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)前較高水平的胰島素濃度，抑制脂肪代謝，增加CHO氧化，并且在隨后的運(yùn)動(dòng)中降低血漿葡萄糖的濃度，加快糖原的利用速率，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)前的低血糖反彈現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)開始20min時(shí)，H－L組血糖濃度出現(xiàn)明顯下降，隨后又趨于平緩，其下降的原因可能和運(yùn)動(dòng)前的高胰島素濃度有關(guān)，它會(huì)降低肝糖的產(chǎn)生，加快肌糖原的利用速率，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)前的血糖短暫降低現(xiàn)象，但對(duì)運(yùn)動(dòng)能力沒有明顯影響。該現(xiàn)象和先前的研究相同，雖然都出現(xiàn)了血糖濃度明顯降低的現(xiàn)象，但在隨后短時(shí)間內(nèi)逐漸趨于平緩，對(duì)運(yùn)動(dòng)能力沒有產(chǎn)生明顯影響。在我們的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)了L－L組在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中非脂化脂肪酸濃度和甘油濃度明顯偏低(P﹤0.01)，而H－L組中的濃度明顯偏高(P﹤0.01)，從中我們可以推斷出在運(yùn)動(dòng)過程中L－L組較高的利用CHO氧化供能，H－L組較多的利用脂肪供能。有研究表明低于30%VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，脂肪是主要的能源供應(yīng)來源［30］。隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，CHO的氧化供能明顯增加，脂肪的代謝明顯降低，中等到高強(qiáng)度(﹥70%VO2max)運(yùn)動(dòng)，CHO的利用程度增加［31］，利用游離脂肪酸供能相對(duì)減少。本次實(shí)驗(yàn)采用1h 70%VO2max的強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)行10km自我選擇速度運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)更多利用了運(yùn)動(dòng)前GI/GI食物補(bǔ)充所儲(chǔ)備的肌糖原。隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，非脂化脂肪酸和甘油濃度逐漸升高，可能原因是和血液中腎上腺素的濃度增加有關(guān)，腎上腺素能夠刺激脂肪分解，使分解產(chǎn)物非脂化脂肪酸和甘油的濃度隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加［32］。

4 小結(jié)

1)連續(xù)三天進(jìn)食低血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷的CHO食物，比提供同等熱量的高血糖指數(shù)、低血糖負(fù)荷的CHO食物能更有效的提高運(yùn)動(dòng)耐力。2)連續(xù)三天的高糖膳食(L－L)似乎可以為運(yùn)動(dòng)員提供更多的CHO供應(yīng)來源，使運(yùn)動(dòng)中血糖濃度保持在較高水平。

［1］Bergstrom，J.，Hermansen，L.，Hultman，E.，Saltin，B.(1967)Diet，muscle glycogen and physical performance［J］.Acta Physiologica Scandinavica，71(2):140－50.

［2］Burke，Louise M.，John A.Hawley，Elske J.Schabort，Alan St Clair Gibson，Inigo Mujika，and Timothy D.Noakes.Carbohydrate loading failed to improve 100－km cycling performance in a placebo－controlled trial［J］.J Appl Physiol 88:1284 –1290，2000

［3］Schabort，E.J.，Bosch，A.N.，Weltan，S.M.＆ Noakes，T.D.(1999).The effect of a preexercise meal on time to fatigue during prolonged cycling exercise［J］.Medicine and Science in Sports and Exercise，31:464 －471.

［4］Burke LM，Collier GR.Hargreaves M(1998)Glycemic index—A new tool in sport nutrition［J］.Int J Sport Nutr 8:401–415

［5］Ventura，J.L.，Estruch，A.，Rodas，G.＆ Segura，R.(1994).Effect of prior ingestion of glucose or fructose on the performance of exercise of intermediate duration［J］.European Journal of Applied Physiology，68:345 －349.

［6］Mitchell，J.B.，Braun，W.A.，Pizza，F(xiàn).X.＆ Forrest，M.(2000).Pre－exercise carbohydrate and fluid ingestion:influence of glycemic response on 10－km treadmill running performance in the heat［J］.Journal of Sports Medicine and Physical Fitness，40:41－50.

［7］Brundle，S.，Thayer，R.＆ Taylor，A.W.(2000).Comparison of fructose and glucose ingestion before and during endurance cycling to exhaustion［J］.Journal of Sports Medicine and Physical Fitness，40，343－349.

［8］Hargreaves，M.(2001).Pre —exercise nutritional strategies:effects on metabolism and performance［J］.Canadian Journal of Applied Physiology，26:S64－70.

［9］Hawley，J.A.＆ Burke，L.M.(1997).Effect of meal frequency and timing on physical performance［J］.British Journal of Nutrition，77:S91－S103.

［10］Febbraio MA，Keenan J，Angus DJ，Campbell SE，Garnham AP(2000)Preexercise carbohydrate ingestion，glucose kinetics，and muscle glycogen use:effect of the glycemic index［J］.J Appl Physiol 89:1845–1851

［11］Jenkins DJA ，Wolever TMS，Taylor RH，et al.Glycemic index of food —A physical basis for carbohydrate exchange［J］.AmJ Clin Nutr，1981，34:362 －366.

［12］Salmeron J，Manson JE，Stampfer MJ，Colditz GA，Wing AL，Willett WC.Dietary fiber，glycemic load，and risk of non－insulin —dependent diabetes mellitus in women［J］.JAMA.1997 Feb 12;277(6):472－7.

［13］McClellan TM，Cheung SS＆Jacobs I，Variability of time to exhaustion during submaximal exercise［J］.Can J Appl Physiol，1995，20:39－51

［14］Wee SL，Williams C，Gray S，Horabin J(1999)Influence of high and low glycemic index meals on endurance running capacity［J］.Med Sci Sports Exerc 31:393–399

［15］王香生，陳亞軍.運(yùn)動(dòng)前進(jìn)食不同血糖指數(shù)的食物對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響［J］.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2003，(5).

Effects of Different Glycemic Index and Glycemic Load on Human Endurance and Metabolism

SONG Yongwang
(Huangcun Sports Training Base，Guangzhou Guangdong，510663)

purpose:This study examined the effect of three days’meals with different glycemic index/glycemic load on endurance and metabolic.Methods:Seven endurance－trained male runners completed two main trials that were separated by at least seven days in a counter－balanced design.After an overnight fast for 10 to 12 hours，each subject completed glycogen－depleting exercise and consumed an isocaloric meal for three days containing low glycemic index and glycemic load(L －L)，high glycemic index and low glycemic load(H－L).L－L were provided 10.0g CHO(kg－1 body mass)，H－L provided 3.0g CHO(kg－1 body mass).After two hours，the subjects were required to run at 70%VO2max during the first one hour of the run.Then they completed the remaining 10－km as fast as possible.Results:A better performance was found in the L－L trial when compared with the H－L trail(P﹤0.05).Carbohydrate oxidation was lower(P﹤0.01)and fat oxidation was higher(P ﹤0.01)in H －L trials.

glycemic index;glycemic load;carbohydrate;NEFA;glycerol;endurance performance

G804.49

A

1003-983X(2011)06-0672-04

2011-09-07

宋永旺(1978－)，男，陜西渭南人，碩士，助理研究員，研究方向:運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)與營(yíng)養(yǎng).

廣東黃村體育訓(xùn)練基地，廣東廣州510663