碳水化合物摄入与体能训练效能最大化

张文栋，杨则宜

(北京康比特运动营养研究所，北京 100029)

我国竞技体育发展到今天，运动员体能的优劣已经成为运动成绩提高的制约因素。因此体能训练越来越多地得到教练员和运动员的重视。国外体能训练方法的引进，为我国向体育强国迈进提供了有力的科学训练支持。与此同时，体能训练对运动营养也提出了更新和更高的要求。目前，运动员膳食营养中存在突出问题之一就是碳水化合物摄入不足，与体能训练的能源需求相比，存在很大的差距。碳水化合物摄入问题需要同训练方法的改进一样，引起竞技界的高度重视。本文将比较国内外体能训练运动员在碳水化合物营养上的差异，分析碳水化合物供给不足对运动员机体代谢和体能恢复的危害，从不同的角度阐述运动员需要采用的不同的碳水化合物补充策略，为我国运动员提供膳食营养改进的科学建议。

1 我国运动员碳水化合物摄入状况及国内外比较

一般人群碳水化合物的推荐量是其供能占总能量的50～55%。运动员由于运动的特殊需求，其推荐量则为55% ～65%，甚至更高。我们汇集了一些国内外运动员膳食调查的结果(表1、2)，可以看出碳水化合物摄入不足是普遍现象。中国运动员的情况更为严重，几乎找不到超过55%的结果［1－9］。国外运动员的情况优于我国运动员，澳大利亚的奥林匹克选手、肯尼亚和埃塞俄比亚的优秀长跑运动员达到了这一比例［10－17］。

2 碳水化合物摄入不足给体能训练带来严重的负面作用

2．1 肌糖元消耗得不到及时的再合成，影响体能恢复

合理膳食碳水化合物的提供，是运动后糖元再填充的主要来源。食用高碳水化合物膳食者，运动后肌糖元的消耗能够很好再填充，而低碳水化合物者的肌糖元含量持续下降，3天后几乎消耗殆尽。Costil等做过一个经典的实验，他让跑步运动员使用低碳水化合物(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时，训练后22小时内，肌糖元可以恢复到原来的水平;采用低碳水化合物到第三天，肌糖元几近耗竭(图 1)［18］。

表1 我国运动员膳食营养状况调查结果汇集

表2 国外运动员膳食营养状况调查结果汇集

图1 不同碳水化合物含量的膳食对运动后肌糖元再合成的影响

Bergstrom等使运动员采用3天不同碳水化合物摄入水平的膳食后，以75%最大摄氧量强度运动到疲竭。采用碳水化合物占总热能50%膳食者肌糖元含量为106mmol/kg，运动至疲竭的时间为115分钟;与此同时，采用低于碳水化合物占总热能5%膳食者肌糖元含量为38mmol/kg，运动至疲竭的时间仅仅60分钟;采用高碳水化合物膳食者(碳水化合物占总热能82%)肌糖元含量为204mmol/kg，运动至疲竭的时间高达170分钟［19］。这些研究都证明碳水化合物摄入的水平与肌糖元含量和运动能力均呈明显的正相关。

2．2 长时间运动中血糖下降导致中枢疲劳并随后发生肌肉疲劳

安静状态下，大脑和中枢神经系统的能量基本来自于血糖，肌肉从血糖摄取的能量不会超过20%。但是在运动中，随着运动强度和时间的增加，肌肉对碳水化合物的摄取可以高达安静时的30倍。运动初始来自于肝糖元的糖元异生还能够满足肌肉的需求，血糖还能维持正常的水平。随着运动时间的延长，肝糖元的释放难以维持血糖的正常水平，这时就会出现低血糖。

低血糖的结果是中枢疲劳，主要表现为对用力的感知过高，也就是说所感受的运动难度高出实际情况。(图2)［20］。随之会出现缺乏积极性，情绪低落，认知能力损害等。

低血糖不仅会造成大脑供能不足，还会带来中枢的抑制。当肌肉从血液中摄取不到足够的糖时，就会开始动用血液中的支链氨基酸(BCAAs)作为能源来燃烧，从而使循环血液中的BCAAs减少。BCAAs与色氨酸(TRP)竞争相同的载体以帮助其穿越血脑屏障。当BCAAs的血液水平低时，TRP能够竞争到更多的载体并进入大脑。而TRP促进五羟色胺(5－HT)的生成。5－HT是一种神经递质，能使人感到放松，但如果生成的5－HT过多，人就会感到困倦。对运动员来说，这会转变成肌肉疲劳(图 3)［21］。

2 中枢疲劳对运动中主观用利率(PER)的影响

运动中进入大脑的色氨酸增加导致5－HT升高

在碳水化合物供应不足时运动，血浆中游离脂肪酸(FFA)大量增加，取代TRP而占据常由TRP结合的白蛋白结合位点，因此引起游离的TRP(f－TRP)增加，进一步增大TRP与BCAAs的竞争进入大脑的能力(图 3)［21］。

2．3 碳水化合物不足降低机体免疫能力

碳水化合物不仅仅是作为肌肉的燃料，它对免疫功能也有重要的作用。研究显示，长期碳水化合物摄入不足的运动员，长时间激烈的运动将使血循环中的应激激素急速升高，免疫功能的关键细胞数目和活性下降。Gleeson等人报道，当运动员连续几天的低碳水化合物膳食(供能小于10%)后，应激激素(肾上腺素皮质醇)和细胞活素(IL－6、IL－1ra和 IL－10)的反应会明显地高于正常或高糖膳食［22］。可以推测，运动员碳水化合物缺乏的时候会受到皮质醇免疫抑制的不良作用，包括抗体生成，淋巴细胞增殖和自然杀伤细胞毒性活性等的抑制［22］。

2．4 碳水化合物不足降低肌酸使用效能

低碳水化合物膳食会影响所使用的肌酸被肌肉的利用。Green等的研究证明使用肌酸(5～7克)的同时，使用100克葡萄糖，将大大增加肌肉对肌酸的摄取［23］。

3 不同项目运动员对碳水化合物的需要量不同

不同的运动项目碳水化合物需要量不同。Weatherwax－Fall认为，短距离运动项目运动员的碳水化合物占总热能的比例应为60%;中等距离为55～60%;长距离为60～70%(表3)［24］。关于不同项目运动员碳水化合物摄入量的需求有大量的研究，表4中列举了6篇文献的报道，结果有一定的差异，仅能作为参考［25］。

表3 不同运动项目运动员的三大热能营养素的合理比例

表4 不同项目运动员对碳水化合物摄入量

4 不同训练安排对碳水化合物的需要量不同

在不同的训练状态下，运动员所需要的碳水化合物也是不一样的。这方面国际田联2011年最新的营养实践指南中提出了很具体的策略［26］。

●耗竭性运动后即刻到4小时，要间歇补充碳水化合物，每小时每公斤体重1克;

●小运动量训练日糖元恢复，每天每公斤体重摄入碳水化合物3～5克;

●中运动量训练日糖元恢复，每天每公斤体重摄入碳水化合物5～7克;

●大运动量训练日糖元恢复，每天每公斤体重摄入碳水化合物6～10克;

●要最大限度地提高长距离运动员的糖元储备(即糖负荷)，每天每公斤体重摄入碳水化合物10～12克。

Burke等也提出了一个运动员不同训练状态下的碳水化合物需求(表 5)［27］。

表5 运动员不同训练状态下的碳水化合物需求

澳大利亚体育科研所也提出，根据肌肉对碳水化合物的需求，有详尽的碳水化合物补充计划(表6)［28］和运动燃料快速恢复的策略(表7)［28］。

表6 澳大利亚体育科研所提出不同训练和比赛状态下碳水化合物补充计划

综上所述，碳水化合物的能量供应是体能训练和比赛中体能保障的关键。科学严谨的体能训练需要相应的碳水化合物补充的策略来保障。只有这样，体能训练的效能才可能最大化。

［1］周丽丽，杨则宜，伊木清，王启荣，高红，许葆华，乔莉，陈吉棣，黄园，何聪，吴微，孙楠，陈蕤．中国运动员膳食营养状况调查分析与改进建议［J］．中国运动医学杂志，2002，21(3):278－283．

［2］吴廉卿．高水平散打运动员赛前膳食与营养的研究［J］．武汉体育学院学报，2006，40(2):75 －78．

［3］庄丽丽，范家成，周银柱，祝明清，罗琼．湖北省重竞技运动队男运动员膳食状况综合评价［J］．湖北体育科技，2009，25(4):415－417．

［4］丁俊华，刘晓红，毕海波．吉林省马拉松运动员赛前训练阶段膳食营养调查研究［J］．吉林体育学院学报，2011，27(4):91－92．

［5］翟立武，曹建民，冯治法，李妍．男子赛艇运动员膳食调查及分析［J］．2008，27(5):61 －63．

［6］张承玉，韩素萍．山东省优秀举重运动员十运会赛前膳食调查与分析［J］．中国体育科技，2006，42(4):83 －86．

［7］古燕，吕晓华．四川省优秀田径运动员膳食调查［J］．现代预防医学，2009，36(20):3588．

［8］谢岚，常翠青，陈志民，刘晓鹏，孟繁爱．中国射箭运动员膳食营养调查分析与改进建议［J］．中国运动医学杂志，2005，24(2):225－226．

［9］黄德沂．足球运动员膳食行为及营养现状调查［J］．北京体育大学学报，2011，34(1):70 －73．

［10］A．Gábor，V．A．Kovács，Zs．Fajcsák，É．Martos．From guidelines to practice－Nutritional habits of Hungarian elite athletes compared with the data from the 3 rd National Dietary Survey，Chemistry［J］．Food Science，2010，39(1):27 －34．

［11］van Erp－Baart AM，Saris WH，Binkhorst RA，Vos JA，Elvers JW．Nationwide survey on nutritional habits in elite athletes，Part I:Energy，carbohydrate，protein，and fat intake［J］．Int J Sports Med．，1989，10 Suppl 1:S3 －10．

［12］ Heaney S， O'Connor H， Gifford J， Naughton GInt:Comparison of strategies for assessing nutritional adequacy in elite female athletes'dietary intake［J］．J Sport Nutr Exerc Metab．2010，20(3):245 －256．

［13］Louise M．Burke，Gary Slater，Elizabeth M．Broad，Jasmina Haukka，Sofie Modulon，and William G．Hopkins．Eating Patterns and Meal Frequency of Elite Australian Athletes［J］．International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism，2003，13:521－538．

［14］Mary K．Martin，David T．Martin，Gregory R．Collier，and Louise M．Burke．Voluntary Food Intake By Elite Female Cyclists During Training and Racing:Influence of Daily Energy Expenditure and Body Composition［J］．International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism，2002，12:249 －267．

［15］Lukas Y Beis，Lena Willkomm，Ramzy Ross，Zeru Bekele，Bezabhe Wolde，Barry Fudge and Yannis P Pitsiladis．Food and macronutrient intake of elite Ethiopian distance runners［J］．Journal of the International Society of Sports Nutrition，2011，(8):1 －7．

［16］Onywera VO，Kiplamai FK，Boit MK，Pitsiladis YP．Food and macronutrient intake of elite kenyan distance runners［J］．Int J Sport Nutr Exerc Metab．，2004，14(6):709 －719．

［17］Maria N．Hassapidou．Dietary intakes of Greek basketball players［J］．Nutrition ＆ Food Science，2003，33(1):23 －27．

［18］Costill．DL，Miller JM．Nutrition for endurance sport:carbohy－ drate and fluid balance［J］．Int JSport Med，1980，(1):2 －14．［19］Coleman E．Carbohydrate requirement for exercise 2010 Edition［EB/OL］．www．nutritiondimension．com．

［20］Samuele M．Marcora，Walter Staiano，and Victoria Manning．Mental fatigue impairs physical performance in humans［J］．Journal of Applied Physiology，2009，106(3):857 －864．

［21］David J．M．，Bailey S．P．Possible mechanisms of central nervous system fatigue during exercise［J］．Medicine and Science in Sports and Exercise，1997，29:45．

［22］Gleeson M．，Nieman D．C．，Pedersen B．K．Exercise，nutrition and immune function［J］．Journal of Sports Sciences，2004，22:115－125．

［23］Green AL，Hultman E，Macdonald IA，Sewell DA，Greenhaff PL．Carbohydrate ingestion augments skeletal muscle creatine accumulation during creatine supplementation in humans［J］．Am J Physiol．，1996，271(5 Pt 1):E821 － 6．

［24］Weatherwax－Fall D．Different Nutritional Plans for Different Athletes［J］．NSCA's Performance Training Journal，2006，5(6):12－14．

［25］贝纳多特．．高级运动营养学［M］．安江红，等译，北京:人民体育出版社，2011．

［26］IAAF．A practical guide to eating and drinking for health and performance in track and field，IAAF International Consensus Conference 2007，Update June 2011［EB/OL］．http://www．iaaf．org．

［27］Burke L M．，Kiens B．E．，Ivy J．L．Carbohydrates and fat for training and recovery［J］．Jof Sports Sciences，2004，22:15 －30．

［28］Tim Noakes，John Hawley，Louise Burke．Carbohydrate －The Facts，Australian Sports Commission 2011［EB/OL］．http://www．ausport．gov．au/ais/nutrition/factsheets/basics/carbohydrate__how_much．