李奕，郭路，向祖坤，張博　(江漢大學(xué)體育學(xué)院，湖北 武漢 430056)

最大脂肪代謝強(qiáng)度在大學(xué)生耐力運(yùn)動(dòng)處方中的應(yīng)用

李奕，郭路，向祖坤，張博(江漢大學(xué)體育學(xué)院，湖北 武漢 430056)

[摘要]篩選無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷的江漢大學(xué)健康男、女大學(xué)生各10名,測(cè)定最大脂肪代謝強(qiáng)度FATmax,以此為依據(jù)制定8周最大脂肪氧化強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方,測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后功能能力(FunctionalCapacity,F.C.)、最大攝氧量、體脂百分比及安靜心率、血壓、肺活量來(lái)觀察鍛煉效果,旨在研究最大脂肪代謝強(qiáng)度的健身效果,為大學(xué)生健身鍛煉提供理論支持。研究發(fā)現(xiàn),男、女生在最大脂肪氧化速率和FATmax方面無(wú)顯著差異,女生在FATmax對(duì)應(yīng)的F.C.和跑步速度方面顯著低于男生。經(jīng)過(guò)8周最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方練習(xí),男生、女生的F.C.和最大攝氧量都顯著增加;安靜心率、肺活量指數(shù)、體脂百分比顯著改善,女生的變化比男生更為顯著。研究結(jié)果表明,FATmax不存在性別差異,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(男生7.22METs,女生5.25METs),跑步速度(男生9.73km/h,女生8.65km/h)可作為制定大學(xué)生健身運(yùn)動(dòng)處方的參考;基于FATmax制定的健身運(yùn)動(dòng)處方,能改善心肺機(jī)能、體成分,特別對(duì)女生健身效果較好,FATmax可作為制定健身運(yùn)動(dòng)處方的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度參考標(biāo)準(zhǔn)。

[關(guān)鍵詞]最大脂肪代謝強(qiáng)度;大學(xué)生;運(yùn)動(dòng)處方

最大脂肪代謝強(qiáng)度(FATmax)是指脂肪氧化率峰值所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，此峰值被稱為最大脂肪氧化速率(FATmaxRate)[1]。最大脂肪代謝強(qiáng)度多用最大攝氧量百分比表示，存在一個(gè)廣泛的范疇(33%~65%)[2]，其主要受運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、訓(xùn)練水平、身體成分、性別、運(yùn)動(dòng)方式和飲食補(bǔ)充等因素的影響。

最大脂肪代謝強(qiáng)度作為一種新的靶向性指標(biāo)的耐力訓(xùn)練模式已日趨成熟，并逐步實(shí)現(xiàn)了從理論研究到運(yùn)動(dòng)處方應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。耐力運(yùn)動(dòng)處方的制定都是以功能能力(Functional Capacity， F.C.)為核心，通過(guò)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)測(cè)定出F.C.后，參考ACSM的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(E.C.%)，然后代入運(yùn)動(dòng)能力(Exercise Capacity，E.C.)的計(jì)算公式(E.C.=F.C.×E.C.%)中算出E.C.，進(jìn)而確定運(yùn)動(dòng)處方的5要素，開(kāi)出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)處方[3]。目前廣泛采用遞增負(fù)荷模式(每級(jí)負(fù)荷持續(xù)3min)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定FATmax，其對(duì)應(yīng)的最大攝氧量百分比即為E.C.%，這為個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方的制定提供了可能。研究表明，普通男性、女性最大脂肪氧化強(qiáng)度可以精確的測(cè)量定位[4,5]，這比ACSM所推薦的健身運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度50%~70%的范圍更加準(zhǔn)確[6]。

目前對(duì)最大脂肪代謝強(qiáng)度的效果研究多見(jiàn)于對(duì)高血壓、糖尿病等代謝性綜合征的康復(fù)運(yùn)動(dòng)處方[7]，以最大脂肪代謝強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)制定的大學(xué)生健身運(yùn)動(dòng)處方的健身效果尚未見(jiàn)報(bào)道。下面，筆者以普通男、女大學(xué)生為研究對(duì)象，測(cè)定其FATmax，制定最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方，研究其健身效果，為大學(xué)生健身鍛煉提供理論支持。

1研究對(duì)象

以生活習(xí)慣良好，無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷的江漢大學(xué)健康男、女在校大學(xué)生各10名作為研究對(duì)象，進(jìn)行心血管危險(xiǎn)評(píng)估、A/B個(gè)性測(cè)試、PAR-Q問(wèn)卷調(diào)查。研究對(duì)象基本情況如表1所示。

表1　研究對(duì)象基本資料一覽表

2研究方案

2.1　最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方的制定與實(shí)施

向受試者介紹試驗(yàn)過(guò)程及注意事項(xiàng)等，在受試者有一定了解的基礎(chǔ)上得到同意并簽訂知情同意書(shū)。正式實(shí)驗(yàn)前對(duì)受試者先進(jìn)身高、體重、心率、血壓、肺活量測(cè)試，了解受試者的身體基本情況；再進(jìn)行功能能力測(cè)試，了解受試者運(yùn)動(dòng)能力。最后進(jìn)行最大脂肪氧化強(qiáng)度測(cè)定，以FATmax為E.C.%，以FATmax對(duì)應(yīng)的心率為靶心率，所有測(cè)試數(shù)據(jù)輸入奧美之路運(yùn)動(dòng)處方系統(tǒng)軟件中，為每位受試者制定的個(gè)性化的最大脂肪氧化強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方,每周運(yùn)動(dòng)5次；運(yùn)動(dòng)方式為跑步，全部在跑步機(jī)上進(jìn)行，運(yùn)動(dòng)中全程佩戴芬蘭產(chǎn)polar R400型進(jìn)行心率監(jiān)控,確保運(yùn)動(dòng)中心率在靶心率范圍內(nèi)，共進(jìn)行8周。

2.2　最大攝氧量測(cè)試

用意大利TECHNOGYM跑臺(tái)和美國(guó)MAX-Ⅱ心肺功能儀完成最大攝氧量測(cè)試。實(shí)驗(yàn)安排在上午完成，室內(nèi)溫度25℃，相對(duì)濕度為40%。受試者準(zhǔn)備活動(dòng)5min，先5km/h熱身3min，然后8km/h起，遞增幅度為1km/2min，至11km/h后，速度不變，坡度每2min增加1%。

2.3　最大脂肪氧化強(qiáng)度測(cè)定及判斷

休息48h后，受試者步行到實(shí)驗(yàn)室。采用意大利Technogym跑臺(tái)以及MAX-Ⅱ心肺功能儀，完成遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)氣體代謝指標(biāo)測(cè)試，確定最大脂肪氧化強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)安排在上午完成，室內(nèi)溫度25℃，相對(duì)濕度為40%。測(cè)試方案為男、女生5km/h開(kāi)始，遞增幅度為1km/3.5min，保持水平坡度不變，直至呼吸商達(dá)1.00以上。采用每級(jí)負(fù)荷后30s氣體代謝數(shù)據(jù)代入下面公式計(jì)算脂肪氧化率，通過(guò)3階數(shù)多項(xiàng)式擬合曲線確定脂肪氧化動(dòng)力曲線，脂肪氧化速率最大值對(duì)應(yīng)的攝氧量為FATmax。

脂肪氧化率公式[8]如下：

脂肪氧化率 =1.6946VO2-1.7012VCO2

其中，VO2為每分鐘攝氧量；VCO2為每分鐘二氧化碳呼出量。

2.4　功能能力的測(cè)試

功能能力即F.C.，是指機(jī)體在盡力活動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的代謝當(dāng)量(MET)值，或在有氧范圍內(nèi)，機(jī)體所能完成的最大強(qiáng)度活動(dòng)的MET值。采用改良Bruce跑臺(tái)測(cè)試方案測(cè)定F.C.[3]。

2.5　體成分測(cè)試

采用美國(guó)BC420型生物電阻抗測(cè)試儀，嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行測(cè)試。

2.6　數(shù)據(jù)處理

3研究結(jié)果

3.1　最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方測(cè)試結(jié)果

采用每級(jí)負(fù)荷后30s氣體代謝數(shù)據(jù)計(jì)算脂肪氧化速率，考慮到在實(shí)踐中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)均值進(jìn)行3階數(shù)多項(xiàng)式擬合曲線確定脂肪氧化動(dòng)力曲線和FATmax，結(jié)果如圖1和表2所示。圖1的結(jié)果表明男生、女生的脂肪氧化速率先上升后下降，呈現(xiàn)“鐘”型變化，都存在最大脂肪代謝強(qiáng)度。表2結(jié)果表明，男生脂肪氧化速率絕對(duì)值高于女生，但是由于體重高于女生，脂肪氧化率相對(duì)值低于女生；但是無(wú)論脂肪氧化率的絕對(duì)值、相對(duì)值還是FATmax，男生、女生之間對(duì)比均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；FATmax對(duì)應(yīng)的代謝當(dāng)量和跑步速度，男生均高于女生，有顯著性差異P<0.05。

圖1　大學(xué)男、女生脂肪氧化速率變化曲線

3.2　最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方對(duì)心肺耐力影響

表3結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)8周FATmax練習(xí)，男生、女生的F.C.和最大攝氧量均高于訓(xùn)練前水平，都有顯著性差異(P<0.05)，且女生比男生的變化幅度大；經(jīng)過(guò)8周最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方鍛煉，男、女大學(xué)生的的運(yùn)動(dòng)能力顯著提高，且女生的訓(xùn)練效果好于男生。

表2　最大脂肪氧化運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

注：*表示和男生比較有顯著性差異，P<0.05。

表3　8周最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方對(duì)大學(xué)生心肺耐力的影響

注：*表示同實(shí)驗(yàn)前比較有顯著性差異；**表示同實(shí)驗(yàn)前比較有非常顯著性差異。

3.3　最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方對(duì)身體機(jī)能的影響

表4結(jié)果表明，8周FATmax練習(xí)可顯著降低男生、女生的安靜心率，提高肺活量，同實(shí)驗(yàn)前比較均有顯著性差異(P<0.05)；男生、女生體脂百分比均下降，但是男生無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，女生有顯著性差異(P<0.05)。但是實(shí)驗(yàn)前后男生、女生血壓均無(wú)顯著性改變(P>0.05)。

表4　8周最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方對(duì)大學(xué)生身體機(jī)能的影響

注：*表示同實(shí)驗(yàn)前比較有顯著性差異。

4分析討論

4.1　最大脂肪代謝強(qiáng)度在運(yùn)動(dòng)處方中的制定實(shí)施

長(zhǎng)時(shí)間、周期性的持續(xù)性有氧運(yùn)動(dòng)是健身運(yùn)動(dòng)處方主要的運(yùn)動(dòng)方式，可有效的提高心肺耐力，燃燒脂肪保持良好體型。由于健身運(yùn)動(dòng)處方中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度選擇不當(dāng)，往往導(dǎo)致健身效果不佳，使很多人中途放棄。對(duì)于學(xué)業(yè)壓力大，時(shí)間少的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇一種科學(xué)合理的運(yùn)動(dòng)處方以達(dá)到科學(xué)健身的目的。

自從2003年Achten[1]提出了FATmax的測(cè)試方法后，得到了眾多研究學(xué)者的認(rèn)可，測(cè)試方法不斷的在被改良。FATmax測(cè)試的理論基礎(chǔ)是運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌中脂肪的供能比例隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大而降低，隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。在中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)(30min以上)，脂肪供能比例逐步超過(guò)糖。在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌則更多依賴無(wú)氧代謝供能。因此，脂肪的氧化速率會(huì)隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的變化而改變，而呈現(xiàn)出逐漸上升至頂點(diǎn)后下降的“鐘”型，脂肪氧化速率峰值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度就是FATmax。

在運(yùn)動(dòng)處方實(shí)施過(guò)程中，是以E.C.%為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鍛煉，以靶心率進(jìn)行監(jiān)控。因此，E.C.%是決定運(yùn)動(dòng)處方是否有效的關(guān)鍵點(diǎn)。按照ACSM的標(biāo)準(zhǔn)，E.C.%通過(guò)F.C.查表來(lái)決定，但是該標(biāo)準(zhǔn)是以歐美人群為標(biāo)準(zhǔn)制定的，未必適用于國(guó)人，況且還是一個(gè)區(qū)間，以此為標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)處方不夠科學(xué)。既然FATmax可以測(cè)量，用FATmax來(lái)確定E.C.%，制定的最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方更加科學(xué)和個(gè)性化。

4.2　最大脂肪代謝運(yùn)動(dòng)處方對(duì)心肺耐力的影響

F.C.是直接反映心肺功能的一個(gè)指標(biāo)，用其來(lái)評(píng)價(jià)心肺功能，更直觀、更具有可比性。最大攝氧量是指在人體進(jìn)行最大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，所能攝入的最大氧氣含量，既可作為人體有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要指標(biāo)，又可反映心肺功能的強(qiáng)弱。F.C.的測(cè)試方法一般為遞增負(fù)荷測(cè)試，同最大攝氧量一起可以客觀反映心肺機(jī)能的好壞。

以50%~80%強(qiáng)度進(jìn)行訓(xùn)練，可以對(duì)心臟產(chǎn)生最適宜的刺激，改善肌肉線粒體的功能，提高最大攝氧量水平。ACSM也推薦耐力運(yùn)動(dòng)處方的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度在50%~70%的范圍內(nèi)進(jìn)行。張勇等對(duì)年輕女性研究表明最大脂肪氧化率、FATmax、最大攝氧量三者存在正相關(guān)性[9]。筆者的研究結(jié)果大學(xué)男女生FATmax范圍分別在53.45%±2.61%%和54.65%±2.77%，不存在性別差異，和前人研究一致[10,11]。經(jīng)過(guò)8周最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)，可以顯著提高大學(xué)生的F.C.和最大攝氧量，改善心肺機(jī)能，表明最大脂肪代謝強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)處方的健身作用是有效的。

4.3　最大脂肪代謝運(yùn)動(dòng)處方對(duì)身體機(jī)能及體成分的影響

組成人體各器官組織的物質(zhì)構(gòu)成稱為體成分，包括脂肪、肌肉、水分的含量。一般來(lái)說(shuō)健康成年人的瘦體重(肌肉、水分等)相對(duì)穩(wěn)定，脂肪含量的變化是引起體成分改變的主要原因，減脂塑身也是參加健身鍛煉人群的重要目的。筆者的研究表明，經(jīng)過(guò)8周FATmax運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)，男生、女生同練習(xí)前相比體脂百分比都有所降低，其中女生練習(xí)前后有顯著性差異，男生練習(xí)前后無(wú)顯著性差異，但是有下降的趨勢(shì)。表明FATmax運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)可以加速脂肪氧化，改善身體成分，有利于減脂塑身，特別對(duì)于女性效果較好。出現(xiàn)這樣的差異與脂肪氧化利用能力增強(qiáng)有關(guān)。研究表明，長(zhǎng)期有氧練習(xí)可以提高骨骼肌激素敏感性脂肪酶、脂肪甘油三脂酶活性及降低甘油三脂、總膽固醇含量[12]。從女性角度來(lái)看，女性肌肉中甘油三脂含量比男性多，脂肪代謝相關(guān)酶的活性比男性強(qiáng)度，在長(zhǎng)時(shí)間的耐力運(yùn)動(dòng)中比男性更依賴脂肪酸供能[13]。因此，基于FATmax運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)對(duì)女性體成分的改變效果要好與男性。

經(jīng)過(guò)8周FATmax運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)，男生、女生同練習(xí)前相比安靜心率都顯著下降，表明FATmax強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可有效降低安靜心率。研究表明，安靜心率的降低與支配心臟的交感神經(jīng)的興奮性降低，迷走神經(jīng)的興奮性增加有關(guān)。安靜心率較低，對(duì)應(yīng)的心力儲(chǔ)備就大，提高心臟的工作效率和節(jié)約能量，機(jī)體更能適應(yīng)大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。肺活量指數(shù)是反映肺通氣機(jī)能的客觀指標(biāo)，指數(shù)越大表明呼吸機(jī)能越好。8周FATmax運(yùn)動(dòng)處方練習(xí)可提高大學(xué)生的肺活量指數(shù)，實(shí)驗(yàn)前后男、女生均存在顯著性差異，原因可能是長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的呼吸肌肌力，同時(shí)消耗了體脂，減輕了體重，進(jìn)而提高了肺活量指數(shù)。

5結(jié)語(yǔ)

在大學(xué)生中，F(xiàn)ATmax不存在性別差異，對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(男生7.22METs，女生5.25 METs)、跑步速度(男生9.73km/h，女生8.65km/h)可作為制定大學(xué)生健身運(yùn)動(dòng)處方的參考?；贔ATmax制定的健身運(yùn)動(dòng)處方，能改善心肺機(jī)能、體成分，特別對(duì)女生健身效果較好，F(xiàn)ATmax可以作為制定健身運(yùn)動(dòng)處方的強(qiáng)度參考標(biāo)準(zhǔn)。FATmax在運(yùn)動(dòng)處方中有廣泛的應(yīng)用范疇，可作為不同人群制定健身或康復(fù)運(yùn)動(dòng)處方運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度重要參考，值得進(jìn)一步進(jìn)行研究。

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[編輯]張濤

[引著格式]李奕，郭路，向祖坤，等.最大脂肪代謝強(qiáng)度在大學(xué)生耐力運(yùn)動(dòng)處方中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2015,12(28)：67～70，74.

[中圖分類號(hào)]G804.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)28-0067-04

[作者簡(jiǎn)介]李奕(1980-)，男，博士，講師，現(xiàn)主要從事運(yùn)動(dòng)心臟內(nèi)分泌與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的教學(xué)與研究工作；

通信作者：郭路，1159003758@qq.com。

[基金項(xiàng)目]湖北省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題(201411072009)。

[收稿日期]2015-06-25