桂曌環(huán)孫風華姒剛彥陳亞軍

1中山大學公共衛(wèi)生學院婦幼衛(wèi)生系（廣州510080）2香港教育大學體育健康系

運動中補充不同飲料對女子馬拉松運動員運動成績和生理機能影響

桂曌環(huán)1，2孫風華2姒剛彥2陳亞軍1

1中山大學公共衛(wèi)生學院婦幼衛(wèi)生系（廣州510080）2香港教育大學體育健康系

目的：比較21 km運動中補充碳水化合物-電解質(zhì)-蛋白質(zhì)飲料（Carbohydrate-electrolyte-pro?tein solution，CEPS）、碳水化合物-電解質(zhì)飲料（Carbohydrate-electrolyte solution，CES）和不含碳水化合物與蛋白質(zhì)的飲料（Placebo，PLA）對女性馬拉松運動員運動成績的影響。方法：研究對象為12名女性馬拉松運動員，年齡33.4±2.1歲，BMI 21.10±0.6 kg/m2，最大攝氧量（VO2max）48.5±1.9 mL/kg/min。選取CEPS（4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)）和CES（6%碳水化合物）作為實驗組飲料，兩組飲料總能量匹配；并選取無碳水化合物和蛋白質(zhì)的PLA作為對照組飲料。采用隨機交叉實驗設(shè)計完成3次21 km測試，每次測試間隔不少于28天。每次測試中，首5 km，受試者以其70%VO2max的速度跑步，其后的16 km，運動員可自由調(diào)節(jié)速度以最短時間完成。每次運動過程中，每2.5 km給予受試者150 mL指定的飲料（CEPS、CES或PLA）。每5 km采集血液和氣體樣本，記錄主觀測量指標和運動成績，并監(jiān)測心率和體核溫度。結(jié)果：與PLA相比，運動員攝入CES后跑步時間顯著縮短（97.8±1.6 min vs.102.4±2.4 min，P＜0.05），但CEPS組運動成績（100.7±2.9 min）與其他兩組飲料相比差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。CES組血糖高于PLA組（P＜0.05）。CEPS組呼吸交換率高于PLA組（P＜0.05）。三組間體核溫度、乳酸、心率、碳水化合物和脂肪氧化速度、碳水化合物和脂肪氧化總量差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。主觀測量指標包括主觀疲勞感評分，腹部舒適度評分和口渴評分在三組飲料間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結(jié)論：與不含能量物質(zhì)的對照組相比，運動中補充6%的含碳水化合物飲料，可以提高女子馬拉松運動員的運動成績，而未發(fā)現(xiàn)攝入4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)飲料在耐力運動中的積極作用。

耐力運動；碳水化合物；蛋白質(zhì)；運動成績；生理機能

糖是人體最直接、最經(jīng)濟的能量來源。由于體內(nèi)的糖儲備有限，當進行長時間耐力運動而未得到糖補充時，會造成骨骼肌糖原大量消耗和血糖水平的下降，從而限制運動員的運動能力。研究顯示，運動中補充碳水化合物-電解質(zhì)飲料（carbohydrate–electrolyte so?lution，CES）可以提高耐力運動成績[1，2]，其潛在機制可能是維持運動中正常血糖水平和較高的碳水化合物氧化速度[3，4]。

近年來有研究發(fā)現(xiàn)，在CES飲料中添加少量的蛋白質(zhì)，即碳水化合物-電解質(zhì)-蛋白質(zhì)飲料（carbohydrate–electrolyte–protein solution，CEPS），可以進一步提高運動耐力[5-7]。這可能與蛋白質(zhì)的補充可以增加氨基酸的生物利用率、提高胰島素和降低皮質(zhì)醇水平有關(guān)，這些代謝和激素水平的變化可以維持肌糖原貯存水平[8]，減少糖原利用，防止蛋白質(zhì)分解[9]。“澳大利亞馬拉松運動指南”提出，蛋白質(zhì)如低脂牛奶可以有效地修復(fù)受損肌肉，被認為是良好的補液飲料[10]。國際運動營養(yǎng)協(xié)會也認為以4︰1的比例攝入碳水化合物和蛋白質(zhì)，可以提高運動飲料的水合作用[11]。

補充CEPS與運動成績的關(guān)系已有不少研究報道，但結(jié)果仍不一致，并且研究大都基于男性運動員，對女性運動員的報道較少，而男女運動員在物質(zhì)代謝上存在差異[12]，所以研究結(jié)論并不完全適用于女性運動員。因此本研究旨在分析比較在21 km運動中補充CEPS、CES與不含碳水化合物和蛋白質(zhì)的對照飲品（Placebo，PLA）對女性馬拉松運動員運動耐力的影響。

1 研究對象與方法

1.1 原料來源和配置

從“可口可樂”公司產(chǎn)品名單中選取了兩種含糖量不同的運動飲料：零系水動樂（Aquarius zero）和水動樂（Aquarius）。Aquarius zero不含碳水化合物與蛋白質(zhì)，Aquarius含有4%的碳水化合物但不含蛋白質(zhì)，兩種飲料含有相同的電解質(zhì)成分，如，鈉、鉀、鎂、鈣等電解質(zhì)。Aquarius zero作為陰性對照組PLA，Aquarius中分別添加碳水化合物和蛋白質(zhì)作為實驗組。按照等能量的原則，配制成6%碳水化合物的CES以及4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)的CEPS，CES與CEPS的總能量相同。三種飲料分別為CEPS、CES、PLA，飲料均為水果口味，配置后的口感差異性盡量減少到最低限度。

1.2 研究對象

受試者為12名香港女子馬拉松運動員，年齡33.4±2.1歲，BMI 21.10±0.6 kg/m2，最大攝氧量（VO2max）為48.5±1.9 mL/kg/min。既往健康，無糖尿病、冠心病、高血壓等代謝疾病、心血管疾病病史及家族史，無肌肉關(guān)節(jié)損傷。運動員均有1年以上的訓練史，參加過至少一次馬拉松比賽，經(jīng)過對受試者的詢問核實，受試者平時專項訓練時長超過6 h/周，能按實驗要求完成運動測試。

1.3 研究方法

1.3.1 最大攝氧量測定

采用遞增負荷運動方式在跑臺（德國h/p/cosmos para graphics COS10198）上測定最大攝氧量。方法：受試者以6 km/h的速度進行2 min的熱身運動，跑臺起始坡度為3%，每分鐘高度遞增2%，保持10 km/h跑步速度不變。當受試者乳酸水平達到8.0 mmol/L、呼吸交換率達到1.10、心率達到（220－年齡）次/分，或主觀疲勞感評分（rating of perceived exertion，RPE）達到19，當4種情況中任意2種情況出現(xiàn)，同時在當前運動負荷下不能維持跑步速度，此時間點攝氧量即為受試者的最大攝氧量[13]。通過趨勢線確定攝氧量與運動速度的曲線方程，確定70%VO2max對應(yīng)的運動速度，并用于正式實驗中。

1.3.2 實驗前準備

運動員于第一階段實驗前48 h開始記錄每日膳食內(nèi)容，第二、第三實驗階段前48 h均采用相同的食物；每個實驗日前48 h中避免進食含酒精、咖啡因、尼古丁的食物，避免劇烈運動。實驗前2 h攝入500 mL的水，以保證實驗前良好的水合狀態(tài)。三次實驗均在一天的同一時間段和相同的生理周期內(nèi)進行。每兩次實驗之間至少間隔28天。

本研究中以網(wǎng)絡(luò)健康護理方式對觀察組患者進行干預(yù),患者入院后不僅常規(guī)24h接聽患者電話,做好指導與宣教;同時注重通過定時的電話隨訪、短信提醒、微信指導、知識講座等方式來及時了解患者情況,在為患者解疑答惑的同時為患者進行健康宣教與指導此外,通過微信指導健康知識講座視頻的上傳與分享,可為患者及時與醫(yī)護人員聯(lián)系提供方便,并便于患者隨時觀看專家指導;以便患者積極主動的配合、堅持各項干預(yù),養(yǎng)成正確的行為習慣,從而不斷改善自我效應(yīng)及自我管理能力。

1.3.3 正式運動

受試者以60%VO2max對應(yīng)的速度進行5 min熱身運動，隨后第一個5 km按照70%VO2max下對應(yīng)速度進行測試，剩下的16 km受試者可隨意調(diào)節(jié)速度。每次運動過程中，每2.5 km（0、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5 km）給予運動員150 mL已配制好的飲料（三次實驗依次分別提供CEPS、CES、PLA）。每5 km記錄主觀測量指標包括RPE評分[14]、口渴量表（Perceived thirst， PT）評分、腹部舒適度量表（Abdominal discomfort，AD）評分。使用運動心肺功能系統(tǒng)（Cortex MetalyzerⅡ-R，German）每5 km進行5 min氣體采集和分析，包括每分鐘耗氧量（VO2）、二氧化碳呼出量（VCO2）以及呼吸交換率（RER）。并通過VO2和VCO2指標利用公式計算碳水化合物和脂肪氧化速度[15]。最后碳水化合物總量=碳水化合物氧化速度×跑步時間，脂肪氧化總量=脂肪氧化速度×跑步時間。每5 km采集一次指尖血，測量血糖與乳酸。服用體核溫度感應(yīng)器小藥丸（Cor?Temp TM Ingestible Core Body Temperature Sensor），每5 km測量一次體核溫度。運動員佩戴心率檢測器（PolarTeam System，Polar Electroy，F(xiàn)inland）于臨近心臟的位置每5 km實時監(jiān)測心率。用秒表記錄運動員21 km運動成績。本研究的實驗方案見圖1。

圖1 本研究實驗設(shè)計示意圖

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析。所有數(shù)據(jù)用平均值±標準誤表示。三組飲料的比較采用重復(fù)測量設(shè)計方差分析（Repeated ANOVA）。所有檢驗顯著性標準均設(shè)置為0.05，雙側(cè)檢驗。

2 結(jié)果

2.1 1166 k k m m跑運動成績

三次實驗中第一個5 km均采用的是70%VO2max的速度，為固定運動速度，所以計算剩下的16 km作為本實驗的運動成績。運動員在CEPS、CES、PLA三組中的運動成績分別為100.7±2.9 min、97.8±1.6 min和102.4±2.4 min。與PLA相比，運動員攝入CES后，運動成績提高約4.5%（P＜0.05），但CEPS與其他兩組相比運動成績差異沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

從表1可以看出，運動員在21 km運動中的體核溫度、乳酸、心率、碳水化合物和脂肪氧化速度、碳水化合物和脂肪氧化總量三組間總體差異沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。運動過程中CES組血糖水平高于PLA組（P＜0.05）。CEPS組呼吸交換率高于PLA組（P＜0.05）。

表1 21 km運動中補充CEPS、CES和PLA對部分生理指標的影響

2.3 主觀測量指標

從表2得知，RPE在三組間差異沒有統(tǒng)計學意義（CEPS vs.CES vs.PLA：10.4±0.6 vs.10.1±0.7 vs.10.4±0.5；P＞0.05）。PT在CEPS、CES和PLA組間差異均無統(tǒng)計學意義（CEPS vs.CES vs.PLA：1.7 ±0.4 vs.1.5±0.3 vs.1.8±0.4；P＞0.05）。同樣，攝入CEPS、CES、PLA后，對AD的影響差異也未見統(tǒng)計學意義（CEPS vs.CES vs.PLA：1.3±0.3 vs.1.0± 0.3 vs.1.1±0.3；P＞0.05）。

表2 21 km運動中補充CEPS、CES和PLA對主觀測量指標的影響（分）

3 討論

本研究分析比較在21 km跑步中補充CEPS、CES和PLA三組飲料對女子馬拉松運動員運動成績的影響，結(jié)果顯示，與PLA相比，運動中補充CES可以提高運動耐力；但CEPS與CES和PLA相比，對運動成績影響差異沒有統(tǒng)計學意義。

碳水化合物具有易消化吸收、易運輸、易被動員的特征，是人類生理活動主要的能量代謝物質(zhì)。關(guān)于CES對運動成績的積極影響已得到研究證實[1，2]。研究認為攝入CES后，在長時間耐力運動中可以減少肌糖原利用，維持正常血糖水平和較高的碳水化合物氧化速度[3，4]。本次研究也觀察到，運動員補充CES后，在21 km運動中血糖水平明顯高于PLA組。另外，雖然兩組在碳水化合物和脂肪氧化總量影響上沒有差別，但CES組的碳水化合物氧化速度略高于PLA組，脂肪氧化速度略低于PLA組。在糖分能夠持續(xù)供應(yīng)的運動中，碳水化合物氧化速度越快，表明機體吸收利用碳水化合物的程度越高，從而能夠充分滿足機體此刻的能量需求，維持良好的運動狀態(tài)[16]，這也部分解釋了CES可以提高運動成績。

本研究并未發(fā)現(xiàn)攝入CEPS后，運動員的運動成績優(yōu)于CES組。這與其他研究結(jié)論相反。Ivy和Saunders等人發(fā)現(xiàn)攝入CEPS后與CES相比可以進一步提高運動成績[5-7]，結(jié)果差異的原因可能是實驗方法的不一致。Ivy和Saunders等人的研究中采用的是運動直至力竭（time to exhaustion，TTE）的運動方案。TTE一直是研究者們討論的話題，它并非是評價運動能力的敏感指標，因為TTE運動方案具有較高的變異系數(shù)（5.2%～55.9%）[17]；且TTE要求運動員在長時間運動中維持固定的運動速度，與運動員日常訓練比賽采用的方案不一樣，在可重復(fù)性和實際應(yīng)用性上有缺陷。此外，上述研究中，CEPS與CES總能量并未得到匹配，CEPS能量高出CES多達25%，這就表明CEPS增進機能可能是由于增多的卡路里而并非蛋白質(zhì)的作用。本研究采用計時賽（Time trial，TT）運動方案，TT是只要求運動員在盡量短的時間內(nèi)完成一段固定的距離，以此來評定其運動能力。TT變異系數(shù)較小（1%～5%）[17]，與運動員日常訓練方式一致，結(jié)果的可重復(fù)性和實際應(yīng)用較好，較為穩(wěn)定。此外本實驗匹配了CEPS和CES的總能量，平衡了能量不同造成運動結(jié)果的差異。另有兩篇研究采用TT運動方案[18，19]，但未發(fā)現(xiàn)CEPS進一步提高運動成績。Romano-Ely等[20]的實驗中匹配了CEPS與CES的總能量，也并未發(fā)現(xiàn)兩組間的TTE存在差異。這表明，當匹配CEPS和CES總能量后，采用TT運動方案，CEPS未必能進一步提高運動成績。

Jeukendrup等人[21]提出當攝取碳水化合物量在60～70 g/h范圍時，將達到人體最佳運輸和消化吸收碳水化合物的值，并發(fā)揮碳水化合物的最佳作用。而本研究中，運動員在CEPS實驗組每小時攝入碳水化合物量僅有24 g，明顯低于最佳攝入值。這也可能是未能發(fā)現(xiàn)CEPS組運動成績優(yōu)于PLA組的原因。同時，本次實驗招募的運動員為業(yè)余馬拉松運動員。而業(yè)余運動員與專業(yè)運動員相比，因較少接觸高強度訓練和比賽，在高強度耐力運動中，成績的穩(wěn)定性較差[22]，因而對攝入飲料的反應(yīng)敏感性較差，這可能是未發(fā)現(xiàn)CEPS提高耐力運動的原因之一。

4 結(jié)論

與不含能量物質(zhì)的對照組相比，運動中補充6%的碳水化合物飲料，可以提高女子馬拉松運動員的運動成績，而未發(fā)現(xiàn)攝入4%碳水化合物+2%蛋白質(zhì)飲料在耐力運動中的積極作用。

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Effectsof Different BeveragesConsumption on 21 km Running Performance and Physiological Functions in Female RecreationalM arathon Runners

GuiZhaohuan1，2，Sun Fenghua2，SiGangyan2，Chen Yajun1
1DepartmentofMaternaland Child Health，SchoolofPublic Health，Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510080，China 2DepartmentofHealth and Physical Education，The Education University ofHong Kong

Chen Yajun，Email：chenyj68@mail.sysu.edu.cn

ObjectiveTo compare the effect of a carbohydrate–electrolyte–protein solution（CEPS，2%protein plus 4%carbohydrate），carbohydrate–electrolyte solution（CES，6%carbohydrate），and non?caloric sweetened placebo（PLA）on 21 km running performance of female recreational marathon run?ners.MethodsIn a randomized cross-over design，12 female recreational marathon runners（age：33.4 ±2.1 years，body mass index：21.10±0.6 kg/m2，and maximal oxygen consumption：48.5±1.9 mL/kg/ min）performed a 21 km time trial（TT）run on three occasions separated by at least 28 days.During the first 5 km，participants ran on the treadmill with 70%VO2max.Thereafter，the participants ran atwhatever speed they wished for the remaining 16 km of the performance run.In each main trial，partici?pants ingested the CEPS，CES，or PLA at a rate of 150 mL every 2.5 km.The blood samples，gas sam?ples，heart rate，core temperature，and subjective measures were conducted every 5 km throughout the ex?ercise.ResultsTime of TT run completion was slightly shorter（P＜0.05）in the CES trial（97.8± 1.6 min）than in the PLA trial（102.4±2.4 min），with no significant differences between the CEPS tri?al（100.7±2.9 min）and the other two trials（P＞0.05）.There were no differences in core temperature，blood lactate，heart rate，CHO oxidation rate，fat oxidation rate，CHO oxidation amount，and fat oxidation amount among the different trials（all P＞0.05）.The average blood glucose was higher in CES trial than PLA trial（P＜0.05）.The average respiratory exchange rate was higher in CEPS trial than PLA tri?al（P＜0.05）.Conclusion Compared with ingesting the PLA，ingesting the 6%CES improves the 21 km TT run performance in recreational female runners.However，no additional benefit of CEPS was ob?served on endurance performance.

endurance performance，carbohydrate，protein，performance，physiological function

2016.10.17

Dean’s Research Fund（FLASS/DRF/ECR-2）

陳亞軍，Email：chenyj68@mail.sysu.edu.cn