第二节　营养与体能

人体的运动能力既取决于先天的身体素质、心理素质，也与后天的训练、恢复和营养等因素有关。合理的营养影响运动训练的效果和运动能力的发挥，如充足的能源物质、优质的蛋白质、平衡的水分和微量营养素等营养因素，都与体能关系密切。

糖和脂肪是肌肉运动的主要能源物质，训练负荷强度和持续时间影响它们在肌肉产生能量的代谢途径，体能与膳食供给的差异也可影响肌肉代谢它们的能力和比例。力量性运动项目中需要合成更多的肌肉蛋白质，力量练习期间相应补充蛋白质则有助于肌肉蛋白的恢复。耐力训练可增加机体糖原和脂肪的储备，也会提高机体利用糖和脂肪的能力。在长时间运动中，相同运动负荷情况下，有训练者利用脂肪供能的比例较无训练者高。

一、能量及宏量营养素与体能

体能的能量需求

能量平衡是决定体能的重要因素之一，其中能量消耗与能量摄入对体能的影响受多种因素影响。

1.能量消耗与体能

能量消耗对体能的影响主要取决于热量控制的程度和时间，以及身体的营养状况。Garrow等人的研究发现，减重往往是通过能量控制达到减少脂肪组织与非脂肪组织的重量来实现，他们发现通过节食控重的个体中，大约25%的减重者其体重下降主要为非脂肪组织质量的减少，而在减少的脂肪组织中，与皮下脂肪相比，内脏脂肪优先被分解。

有关能量限制对人体肌肉功能的研究相对较少。Weiss等人对50～60岁的健康人群进行12个月的能量控制（16%～20%的能量限制），结果发现受试者的体重减少约8kg，同时其去脂体重、大腿肌肉量和膝屈肌力量均出现下降，但肌肉体积和肌肉力量与基线值没有差异。在进行持续4周，每日摄入544kcal能量的饮食控制中，32名肥胖女性在膝关节伸展过程中的肌肉耐力增加。相比于体重正常和超重人群，体重不足者节食后肌肉功能则下降。

适度低能量饮食似乎对于体重正常以及超重人群的有氧能力没有负面影响。研究通过对20名BMI为（24.3 ± 3.1）kg/m²的健康妇女进行8周的饮食干预，限制标准为400kcal/d，发现受试者的体重下降约2kg，但通过递增负荷的踏车测力计测试发现，饮食干预并没有影响最大有氧功率的输出。

2.能量消耗与体能

对超重或肥胖人群，相对于单一能量控制而言，能量控制和运动训练的结合对体能的影响更为有意义。最近的一项研究总结了饮食控制结合运动训练对减重和体成分的影响，它强调了适度的能量限制和运动相结合，比单独饮食限制更能诱导体重和脂肪的减少，同时保持非脂肪组织的质量。

饮食控制和运动对肌肉力量、肌肉耐力和心血管健康会产生积极的效果，研究表明，在能量限制的情况下，增加身体锻炼可以提高正常体重或超重者的肌肉力量和有氧能力，但是训练的最佳频率、持续时间和强度有待确定。

运动员可以采取能量控制来减重，进而提升运动技能相关的健康水平，或进入较低重量级别的竞赛中或达到相关项目所要求的美感。若运动员在持续7天或更长时间的能量控制中可能会导致体能的损害。Horswill等人对12名训练有素的受试者进行为期4天的能量控制，受试者减重约为体重的6%，但对速度训练、手臂摆动和情绪状态存在不良影响。同样，相似的研究采取7天的低碳水化合物食物，减少了柔道运动员左臂力量和30秒跳跃测试的成绩，耐力运动员的力竭时间也缩短。这些负面影响可能是碳水化合物摄入不足以及随后的糖原储备不足与血糖水平下降有关。

另外，对于女性运动员在特殊时期，若低能量摄取，可能会损害运动表现等，主要包括了低能量摄入（一般< 30kcal/kg非脂肪组织）、闭经和骨质疏松症，这些情况对女性运动员可能是单独存在，也可能同时发生，且低能量摄入还会影响生殖和骨骼健康等。

3.能量摄入与体能

高能量饮食会导致体重增加。在一项较早的研究中，最初身体脂肪为15%的男性志愿者在40周内将热量摄入增加到7 000kcal/d。研究结果发现，他们的体重增加了25%，体脂百分比翻了近一番。在增重的案列中，较瘦人群的去脂体重增加了60%～70%，而肥胖者的去脂体重增加了30%～40%。两项纵向研究已经评价了增重对非厌食者肌肉功能和有氧能力的关系，表明在非力量训练和正常体重受试者中，其体重增加的越高，体能水平越低。相反的，高能量饮食对低体重人群是有益的。

当结合体育锻炼，特别是耐力训练，高能量摄入可能增加瘦体重上升的比重。McArdle等人发现，700～1 000kcal/d的能量摄入增加到正常饮食的能量摄入量，其瘦体重每周增加0.5～1.0kg。Rozenek等人对73名健康非肥胖男性的研究，分别为高能量饮食组（2 010kcal/d）和对照组（正常饮食），他们都进行了一个4天/周的阻力训练，试验共持续8周。结果发现，高能量组的体重增加3kg（主要为瘦体重的增加），而对照组的体成分没有变化。且通过能量补充与抗阻训练的刺激，即使是年长者，其肌肉质量和功能也可能提高。

正常体重或超重者的低能量饮食可能引起脂肪和去脂体重的下降，其肌肉力量和有氧能力也会相对下降。然而，在体重不足的情况下，会降低有氧能力。高能量饮食对身体健康的负面影响主要是针对正常体重和超重者，而不是体重过低者。增加体力活动，无论是耐力还是抗阻运动，只要摄入足够的碳水化合物，都能起到增加和维持瘦体重的效果，同时改善肌肉质量和有氧能力。对于运动员来说，当饮食调整与抗阻运动同时进行，可以有效提高运动员的瘦体重。

二、短期宏量营养素的摄入与体能

运动训练的不同时期摄入宏量营养素对体能影响有差异，特别是碳水化合物和蛋白质的摄入。对于耐力运动项目而言，碳水化合物的摄入，目的是最大限度提高肌糖原含量，减少肌糖原的利用以及维持血糖水平。蛋白质的摄入是否会与碳水化合物有相关性，应考虑到促进肌肉蛋白的合成以及预防急性运动引起的肌肉损伤。

有关短期营养摄入对体能影响的研究存在一些局限，这些局限通常与研究样本较少，缺乏统计学支持；受试对象对营养补充的液体或固体的偏好差异；实验室检测和评定并不能反映实际的运动条件（温度、湿度、运动强度等）对运动能力的影响等。

（一）运动前的营养和运动能力

运动前2～4小时补充碳水化合物可以提高肌糖原和肝糖原的储存以及维持血糖平衡；且运动前单次补碳水化合物能够提高有氧代谢耐力。

运动前1小时内摄入碳水化合物可能的不良反应是血清胰岛素浓度升高，从而导致低血糖并降低运动能力。Hawley等人的研究发现，耐力运动前1小时内摄入碳水化合物可以增强耐力运动能力，另有研究结果表明会降低运动能力，而另有五项研究表明运动前1小时内摄入碳水化合物对耐力运动并没有什么影响。这些研究结果表明，运动前1小时摄入碳水化合物尚不足以提高运动能力，甚至应避免采用。

蛋白质或氨基酸结合碳水化合物的摄入，能够增强肌肉蛋白的合成、提高肌肉力量、提高去脂组织质量以及预防肌肉损伤。国际运动营养学会建议运动前3～4小时，摄入碳水化合物1～2g/kg和蛋白质0.15～0.25g/kg。美国运动医学会、美国营养学会以及加拿大营养师协会共同建议，竞赛前的饮食应为低脂、低纤维从而促进胃排空，同时保证充足的碳水化合物和适当的蛋白质摄入。为了提高运动表现能力，运动前3～4小时补充碳水化合物的量为200～300g。

（二）运动中的营养与运动能力

大部分研究表明运动中补充碳水化合物是有利的，其机制包括维持血糖水平，促进碳水化合物的氧化，维持糖原的储存以及低强度运动中糖原的合成。Jeukendrup等人认为碳水化合物的补充方案可能触发口腔味觉的刺激，进而反馈中枢神经系统的奖励或快乐中枢。为了提高运动能力，所需要的碳水化合物的量可能低至16g/h，而超过75g/h似乎没有更多益处。碳水化合物摄入的形式（固体或者液体）似乎与摄入频率一样对运动能力没有太大影响。

一项新的研究检测了不同碳水化合物的类型对其氧化速率的影响。葡萄糖的氧化速率大约是1g/min，果糖和半乳糖需要先转化成葡萄糖，然后被氧化。相反，碳水化合物的氧化过程中，葡萄糖和蔗糖的混合物氧化速率可以增加到1.2g/min，葡萄糖、果糖和蔗糖的混合物氧化速率甚至可以达到1.7g/min。Currel等人研究了碳水化合物的类型对运动能力的影响，他们将8名训练有素的自行车选手随机补充水、葡萄糖以及葡萄糖和蔗糖的混合物，以55%的最大摄氧量进行120分钟的自行车训练。葡萄糖和蔗糖混合补充能够提高8%的运动能力，这可能与内源性的糖原储存和外源糖的补充有关，而这一切的发生可能是通过改善胃的吸收能力或提高氧化效率。

在运动过程中补充碳水化合物并添加蛋白质来提高利用率是有争议的。在耐力运动中，与单独摄入碳水化合物相比，添加蛋白质或许不能改变运动表现能力。在抗阻训练中，研究表明添加蛋白质可以降低血清皮质醇水平，增加胰岛素水平，防止肌肉蛋白分解。

国际运动营养学会2008年建议：

（1）在阻力训练之前，摄入高血糖指数和高碳水化合物（600～1 000g或8～10g/（kg·d）可以促进最大的内源性糖原储备。单独摄入游离氨基酸和蛋白质或同时加碳水化合物，可以最大限度地刺激蛋白质合成。

（2）运动中必须以每小时30～60g的速率补充碳水化合物，每10～15分钟补充250～500ml浓度为6%～8%的碳水化合物液体。如果在碳水化合物溶液中加入蛋白质，其比例碳水化合物：蛋白质= 3～4：1，可以在一次或连续运动中，最大地增加耐力能力和最大限度地促进糖原再合成。

（3）阻力练习中，一次性或长期单纯摄入碳水化合物或摄入碳水化合物+蛋白质可以增加肌糖原，减少肌肉损伤，较好地帮助训练适应。

（4）运动后30分钟内大剂量的碳水化合物［8～10g/（kg·d）］，刺激肌糖原再补充合成。如果在此基础上加蛋白质［0.2～0.5g/（kg·d）］，达到碳水化合物：蛋白质= 3～4：1，可以进一步增加肌糖原再合成。

（5）运动后即刻到3小时摄入以必需氨基酸为主的氨基酸，可以刺激蛋白质合成增加。如果再加入碳水化合物，效果会进一步增强。另外，运动前再补充碳水化合物+蛋白质，可以使蛋白质合成到达峰值。

（6）在持续的长时间阻力运动中，运动后使用不同剂量的碳水化合物+蛋白质，可以增强力量和改善体成分。

（7）及时的能量摄入和某些营养素的补充，将有助于加速大运动量训练后的恢复及组织的修复，增加蛋白的合成，改善精神状态。

当运动持续时间超过60分钟时，摄入30～60g/h碳水化合物，建议在补充碳水化合物的同时添加蛋白质可以提高耐力运动水平；抗阻训练过程中补充葡萄糖或者与含有蛋白质的碳水化合物，能够提高肌糖原的储备并防止肌肉损伤。美国运动医学会、美国营养学会以及加拿大营养师协会共同建议在运动过程中摄入蛋白质，但没有确凿的证据可以推荐蛋白质的摄入量。

（三）运动后营养补充和体能

早期研究认为恢复肌糖原和肝糖原的储存达到运动前水平需要48小时。现在认为24小时为机体内糖原数量的恢复提供足够的时间，且达到最优化。与运动后两小时补充碳水化合物相比较，运动后即刻补充碳水化合物使糖原的合成效率最高。然而，依照每千克体重1.5g葡萄糖与每千克体重3.0g葡萄糖的摄入没有什么不同。摄入的碳水化合物的类型更为重要，葡萄糖和蔗糖可以引起相似水平的肌糖原合成，远远高于果糖的促进糖原的合成效率。此外，高血糖指数的碳水化合物在剧烈运动后的24小时内补充，比低血糖指数的碳水化合物更能促进肌糖原的储存。只要摄入足够的碳水化合物，碳水化合物摄入的频率和形式对糖原的合成并没有影响。

与单独摄入碳水化合物相比较，同时添加蛋白质对糖原的合成或储存没有影响。Berardi等研究，对6名男性自行车运动员在食用标准化早餐后做了一项耗糖运动，随后，他们被随机分到运动后立即进行安慰剂补充、碳水化合物补充、碳水化合物以及蛋白质混合物补充，以及运动后1小时和运动后2小时补充，后两组在4小时后再补充固体食物。6小时后，运动员再进行60分钟的训练。结果表明，摄入额外蛋白质可以增强糖原的合成，但不会影响再次运动能力。因此，即使额外补充蛋白质可能在糖原合成过程中产生有利的影响，而对运动后体能的恢复并没有提供可靠的证据。与单独摄入碳水化合物相比，碳水化合物和蛋白质的同时摄入能够增加肌肉蛋白的合成。

国际运动营养学会建议运动后30分钟内补充碳水化合物的量为8～10g/（kg·BW）。优先使用添加蛋白质的碳水化合物，从而促进糖原的储存和肌肉蛋白的合成。该建议意识到氨基酸对增加肌肉蛋白合成的潜力，以及碳水化合物和蛋白质同时补充对增加肌肉力量以及维持身体成分起到积极作用。美国运动医学会、美国营养学会以及加拿大营养师协会共同建议，运动后4小时内的恢复期补充碳水化合物更能提高运动能力。他们提倡添加蛋白质来帮助肌肉的修复以及更多的激素合成代谢，但否定了蛋白质补充对糖原合成速率的影响。

食用高碳水化合物者，运动后肌糖原的再合成能力增强，而选择低碳水化合物者的肌糖原含量则持续下降，3天后几乎消耗殆尽。Costil等做过一个经典的实验，让跑步者使用低碳水化合物（占40%总能量）和高碳水化合物（占70%总能量）两种不同的膳食，连续训练3天，每天训练2小时。采用高碳水化合物膳食者，训练后22小时内，肌糖原可以恢复到原来的水平；而采用低碳水化合物到第三天，肌糖原几乎耗竭。表明膳食中碳水化合物是影响运动后糖原再合成的主要来源及方式。

运动前、中、后碳水化合物的摄入有利于提高耐力运动和抗阻训练的运动能力。无论是运动前中后期进行的蛋白质补充都可以防止肌肉损伤并提高肌肉的合成率。对耐力运动而言，额外补充蛋白质的碳水化合物对运动能力的影响是存在争议的。表9-4和表9-5总结了美国运动医学、美国营养学会、加拿大营养师协会以及国际运动营养协会对短期内补充碳水化合物和蛋白质的建议。

三、体能训练与宏量营养素的长期补充

据美国运动医学学会、美国饮食协会、加拿大饮食协会的声明，运动个体的宏量营养素基本与常人相当。

（一）长期蛋白质摄取与体能训练

人体内源性蛋白质的来源主要有血浆、内脏组织和肌肉，而骨骼肌中含有人体总蛋白质储存量的65%。通常推荐成人蛋白质应摄入0.8～1.0g/kg体重或总能量的10%～15%。然而，目前一些人为了达到减重、控体重或增肌的目的，摄取了远超于需求的蛋白质。

一项Meta分析比较了高碳水或高蛋白对体重和身体成分的影响，研究发现，仅四周的高蛋白能量饮食控制可以改善肌肉流失和增加去脂体重，且每日摄入蛋白质1.05g/kg比每日摄入小于0.7g/kg，其去脂体重有明显改善。一个较早的研究证明蛋白质摄入量达到1.5g/kg体重将会减少去脂体重的流失，推测高蛋白饮食诱导的高体重丢失和去脂体重保留，主要是高蛋白饮食促进食物的热效应、降低食欲，从而导致食物摄入减少所致。也有实验表明相比于高碳水化合物饮食，高蛋白饮食会减少胰岛素分泌、进而减少去脂体重的分解代谢。然而，上述实验中并没有明确表示是否其结果只与蛋白质摄入有关，而不是因为减少了其他营养素摄入。

关于耐力训练后蛋白质补充量的问题，Friedman和Lemon以5名优秀的耐力运动员为对象，分别摄入两种不同量的蛋白质各6天，每天剂量分别为0.8g/kg和1.5g/kg。在此期间运动员采用规律的训练安排（每天跑11～16km），采用尿液和汗液中的氮排泄的测试显示，高蛋白质摄入时机体表现为明显的正性氮滞留，低蛋白质摄入时则明显减少，研究表明采用长期蛋白质RDA（0.8g/kg）不足以保证运动员从事高强度的有氧运动。为了使训练效果最大化，有氧耐力运动员应适时摄入蛋白质将更为有利。

对于补充不同蛋白质对体能的影响，一般研究认为动物蛋白优于植物蛋白。一些研究发现乳清蛋白较容易消化吸收，在服用后的1～2小时，所含的氨基酸很快地进入血液循环中，而在3～4小时消化完毕。相对而言，酪蛋白的消化吸收较慢，服用后约需1.5小时，所含的氨基酸才逐渐进入血液中，一直到7小时后，酪蛋白中的氨基酸仍然以稳定的速率进入血液循环。一项对女大学生篮球运动员进行为期8周的双盲试验，分别在运动前后补充24g乳清蛋白和酪蛋白的补充试验，测试身体成分、肌肉耐力、纵跳等运动能力，结果发现运动员的体成分及运动能力均在补充蛋白质和运动训练后出现显著性改善，但是补充乳清蛋白和酪蛋白没有显著性差异。

运动，特别是长时间离心运动容易引起骨骼肌超微结构的异常性变化，造成运动能力下降、身体疲劳，影响运动员的正常训练和比赛。王新颖等以高体能消耗的军人为研究对象，在试验期间两组志愿者每日进行5 000m无障碍跑和正常队列操练，试验组在开始的第1～7天的午餐及晚餐前口服蛋白强化的营养制剂，结果发现蛋白强化的营养制剂通过动员血胰岛素样生长因子（IGF-1）的利用，增加骨骼肌含量，同时减轻机体的氧化应激反应。研究认为对高强度训练的人员提供蛋白强化的营养制剂，可以使骨骼肌的修复加快，含量增多，同时IGF-1的利用增加，氧化应激损伤减轻，训练人员恢复加快。

关于增重和维持体重的蛋白质需要量争议很大，蛋白质需求与氮平衡研究有关，他们推荐耐力训练运动员需要1.1g/（kg·d），力量训练运动员需要1.3g/（kg·d）蛋白质。运动员需要更多的蛋白质是由于运动、肌肉修复和肌肉增长时氨基酸氧化增加，导致蛋白质消耗增多。反对者则认为这个氮平衡的理念并不能提供生理上的可靠结果。其他检测蛋白质需要量的方法，如同位素追踪法和蛋白质充足的功能指标等，在这些年来也引起了很大的争议。除此之外，反对者认为运动训练可以造成蛋白质水解的氨基酸再利用，如此可能导致蛋白质需求量减少。对于大部分运动项目，这场争论是毫无意义的，因为运动员实际摄入的蛋白质已经高于之前提出推荐量。但对于需要能量控制的运动项目上，这场争论还是有必要的，因为高蛋白摄入可能会降低碳水化合物的摄入，导致肌糖原储备不充足，最终损害体能。

美国运动医学学会（ACSM）、美国饮食协会（ADA）、JC20及国际运动营养学会（ISSN）推荐结果如表9-6。

我们应注意高蛋白摄入的安全问题，虽然目前没有直接证据表明其对肾脏有危害作用。Poortmans等比较了健美运动员（摄入蛋白质高达2.8g/kg）和常规饮食下的运动员肌酐清除率、尿素、白蛋白水平，发现并没有明显的差异。看来在一些情况下，高蛋白饮食仅仅只会导致血尿素升高，刺激氨基酸分解。但是，也应注意高蛋白饮食有导致尿酸和钙结石的倾向。另一个需要注意的问题是对血脂的影响。虽然大多数运动员过量摄入蛋白质，但也需要意识到有约20%的运动员仍然面临蛋白质摄入不足的风险。这些运动员往往由于减重项目或素食，连续的低蛋白摄入且没有合理的控制能量，可能会大量丢失瘦体重，引起免疫反应、神经肌肉功能和力量下降。

（二）长期碳水化合物摄入和体能

充足的碳水化合物能够减少组织蛋白消耗和酮体产生，降低后续酮症的发生几率。DRI推荐成年人应摄入总能量的55%～65%。由于碳水化合物是中等强度持续运动和高强度间歇运动的主要底物，目前研究主要通过优化糖储存来延缓疲劳的发生，从而促进运动能力。

需要注意的是合理的碳水化合物摄入量，以便于糖原储存。目前关于碳水化合物的补充指南已有发表（表9-7），但给出这些指南内容是较为困难的，尤其是在运动员不同糖原储存状态下，考虑补充量和运动能力等因素均存在很多争议。另外，目前碳水化合物推荐摄入量中所使用的占总能量百分比的说法，可能会产生歧义，应该用克来表达。例如，那些摄入能量低的运动员，按照百分比来计算可能摄入的碳水化合物会不足，而本来摄入高能量的运动员，碳水化合物摄入可能会过高。这些指南中也没有提及力量训练的运动员，如健美运动员等，除了Lambert等综合了之前的试验，推荐对此应摄入5～7g/（kg·d）碳水化合物。

糖原负荷可能是改善运动能力的重要方式。其原本是先通过低碳水化合物饮食和运动进行7天的糖原耗竭，然后进行3天的碳水化合物补充和休息，以提高糖原储备，后来对此方法进行了调整，去掉了糖原耗竭过程，只进行3天的高碳水化合物补充。一些研究表明进行1天的10～12g/（kg·d）糖原补充并伴随减少运动可以最大限度地进行肌肉糖原储备。

（三）长期脂肪摄入和体能

非超重个体体内脂肪通常占体重的10%～30%。大约90%的体脂都聚集在皮下脂肪组织中。脂肪供能主要是低或中强度训练中，DRI推荐脂肪摄入应占到总能量的20%～30%。很多实验检测了高脂饮食对运动能力的影响，理论上来说高脂饮食可以增强肌肉内三酰甘油水平，从而增加运动中对三酰甘油的利用率，增强糖原储备。

Johnson等综述了高脂膳食对运动能力的影响，发现至今没有证据表明肌肉三酰甘油的耗竭可以降低运动能力，但短期和长期的高脂低糖饮食可以通过增强酶水平、脂肪酸转运和β氧化来促进脂肪氧化；高脂饮食与高碳水化合物饮食相比，可能会降低运动耐力。除此之外，Burke等发现相比于高碳水化合物饮食，5天的高脂饮食可以减少肌肉对糖原的利用率（图9-2）。

ACSM、ADA和DC表明高脂饮食可以改变底物使用情况，但是对运动能力无益。一些研究调查了糖原负荷后对短期高脂饮食的影响，发现高脂饮食增加对脂肪作为底物的依赖，减少人体对肌肉糖原的利用，但是高脂饮食对运动表现的效果令人争议，且缺乏明显的运动表现变化。如长期的高脂饮食并没有提高耐力和力量，可能是因高脂饮食对于耐力和力量表现被碳水化合物摄入过低带来的不利影响所抵消了。

在有限的研究中并没有明确脂肪摄入的不同比例与运动能力的关系。但是大多数情况下运动员应摄入适宜的膳食脂肪，摄入太多的脂肪会使总能量超标，体重增加；如果摄入脂肪过少，运动能力也会降低。Horvath等测试了摄入等能量、不同脂肪含量的运动员有氧运动能力，以80%的最大摄氧量强度跑至力竭，运动前4周采用16%、31%和44%三种不同的脂肪摄入比例，结果发现31%的脂肪摄入者有氧耐力显著高于16%者，但与44%者没有差别。

总之，对于正常或超重个体来说，蛋白质摄入上述DRI推荐量似乎可以维持瘦体重和肌肉力量。至于运动员，摄入DRI推荐量是否可以增加肌肉合成，仍具有争议。在大部分实验中，运动训练时期或比赛前一星期进行糖原负荷可以增加肌糖原，改善运动表现。高脂饮食可以维持肌糖原储备，但是在糖类负荷后进行高脂饮食，并不能改善体能表现。