3个月健身干预对肥胖成年人身体成分和能量消耗峰值的影响

朱小宁，金 丽

（上海体育科学研究所，上海 200030）

生活质量的提高、生活节奏的加快和环境污染的日益加重，使得更多的减肥需求者不仅仅满足于减肥的效果，更注重减肥方式的科学性和实时性，自此，室内健身产业应运而生，并蓬勃发展起来。健身减肥是指教练员依据需求者的个人情况制订健身计划进行减肥，以达到改善体形的目的，具有科学性、针对性和时间自由等特点，已成为深受大众喜爱的健身减肥方式之一。

查阅大量国内外文献发现，目前的研究主要集中在肥胖人群底物代谢特点[1-4]以及健身减肥对肥胖人群形态学指标的影响[5-7]，减肥对运动能量消耗方面影响的研究较少，以健身方式减肥的运动能耗效果评价几乎没有。

因此，本研究以此为切入点，以肥胖人群为受试对象，探讨不同性别的体成分差异，以及科学合理的健身运动对最佳脂肪氧化强度的影响，以期为肥胖人群减肥和健身提供科学理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象以3个月健身干预对肥胖成年人身体成分和能量消耗峰值的影响为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法通过文献资料搜索，以“肥胖”“减肥”“健身”“有氧运动”“抗阻运动”“体成分”“脂肪氧化”“能量代谢”“性别差异”等为关键词，搜索2000-2017年间的文献共472篇，通过快速阅读标题和摘要的方式，挑选出对本研究有借鉴价值的文献60篇，进行深入研究，为本研究提供了一定的理论基础。

1.2.2 实验法

1.2.2.1 实验对象 受试者为肥胖男性10名、肥胖女性10名（BMI＞28kg/m2），身体健康，无呼吸系统和心血管系统疾病，进行为期3个月的健身干预，健身干预分为3个阶段，每个阶段1个月，主要以肌肉耐力训练为主，各阶段训练内容包括抗阻训练、有氧训练和伸展部分。在干预前和干预后分别测试受试者的身体成分、运动能耗，受试者基本情况见表1。

表1 受试者基本情况一览

1.2.2.2 实验过程 所有受试者进行为期3个月的健身干预，在干预前（2015年10月）和干预后（2016年1月）利用韩国杰文DX-200身体成分分析仪、健民身高测试仪、Metamax 3B Cortex气体代谢分析仪、polar RS800c分别测试受试者的身体成分和运动能耗，测试地点为武汉体育学院运动生理生化实验室。

1.2.2.3 健身干预计划 健身干预分为3个阶段，每个阶段1个月。主要以肌肉耐力训练为主，各阶段训练内容包括抗阻训练、有氧训练和伸展部分（表2～表7）。

表2 第1个月抗阻训练安排

表3 第1个月有氧训练安排

伸展训练部分要求参与部位肌肉进行静态主动或被动伸展10～30s，保持节奏呼吸，既定时间拉伸维持在能承受最大动作幅度下，或者采用滚轴每部位4～6次慢速滚动，2～3组进行放松。下2个阶段的伸展训练与该阶段相同。

表4 第2个月抗阻训练安排

表5 第2个月有氧训练安排

表6 第3个月抗阻训练安排

表7 第3个月有氧训练安排

1.2.2.4 测试步骤 1）身高和身体成分测试；2）测定最大摄氧量，之后以45%VO2max、55%VO2max、65%VO2max、75%VO2max为标准，设定运动能耗4个阶段的运动负荷；3）调整功率自行车的负荷方案，并新建受试者基本信息；4）恢复到安静状态后，受试者头戴呼吸面罩进行运动，每个运动强度进行6min，阶段间歇时间不低于5min，以达到安静心率，相对摄氧量≤3ml/min/kg，呼吸商≤0.8为标准，记录每个阶段开始和结束的时间。采用面罩通气法收集呼出气体，吸进及呼出的气体经气体分析装置分析CO2和O2的浓度，输出信号经过计算机软件处理，每10s计算一次O2消耗量（VO2）、CO2呼出量（VCO2）及呼吸商（RER），测试时间≥44min。

1.2.2.5 注意事项 整个测试过程中，观察受试者的呼吸商、摄氧量等指标，防止面罩漏气。并同时观察受试者的心率和身体状态，一旦有任何异样，立刻终止测试。房间内配备温湿度计(Acclr DWS 508C/D，Beijing)，记录房间的温、湿度。测试的环境温度保持在20～25℃，相对湿度60%。

1.2.3 数理统计法选取每个运动强度3～5min内的数据，计算各指标的平均值，并用excel进行汇总，再用SPSS19.0软件进行统计分析，汇总后的数据采用平均值±标准差（）表示。在各组数据进行分析时，使用广义估计方程（Generalized Estimating Equation，GEE）模型对研究对象各指标干预前后4个强度运动时的数据进行分析，检验水准α=0.05，p＜0.05表示二者之间差异显著，p＜0.01表示二者之间差异极显著。

2 结 果

2.1 3个月健身干预前后体成分相关指标变化情况由表8可知，干预前，肥胖男性的体重、肌肉量显著大于肥胖女性，脂肪百分比显著小于女性，脂肪量和BMI无显著性差异。干预前后进行对比，男性的脂肪量、脂肪百分比均显著小于干预前，肌肉量显著大于干预前，体重、BMI虽有降低趋势，但无统计学意义；女性在体重、脂肪量、BMI方面显著低于干预前，脂肪百分比、肌肉量虽有下降趋势，但无统计学意义。

表8 健身干预前后体成分相关指标变化情况

2.2 肥胖成年人各强度运动能耗相关指标情况

2.2.1 3个月健身干预前男性各强度运动能耗相关指标情况 由表9（见下页）可知，男性干预前，随着运动强度的增加，氧脉搏（OP）、摄氧量（VO2）、相对摄氧量（VO2/kg）、通气量（VE）、二氧化碳呼出量（VCO2）、心率（HR）、最大通气量（VEmax）、潮气量（VT）、酶脱（MET）、碳水化合物氧化量（CHO）、蛋白质氧化量、能耗（EE）、相对能耗（EE/kg）、能耗/体表面积（EE/BSA）呈显著性增加。呼吸频率（BF）在55～65%VO2max运动时未有显著性改变，呼吸商（RER）在45～55%VO2max、55～65%VO2max运动时无显著性改变，但2个指标在数值上均呈上升趋势。脂肪氧化量的最大值出现在45%VO2max运动强度。

2.2.2 3个月健身干预前女性各强度运动能耗相关指标情况由表10可知（见下页），女性干预前，随着运动强度增加，OP、VO2、VO2/kg、VE、VCO2、HR、VEmax、VT、MET、CHO、蛋白质氧化量、EE、EE/kg、EE/BSA呈显著性增加。BF在45～55%VO2max运动时、65～75%VO2max运动时未有显著性改变，但整体呈上升趋势。RER在45～55%VO2max运动时未有显著性改变，但整体呈上升趋势。脂肪氧化最大值出现在55%VO2max运动强度。

2.2.3 3个月健身干预后男性各强度运动能耗相关指标情况 由表11可知（见第88页），男性干预后，随着运动强度的增加，VO2/kg、VCO2、EE/BSA呈显著性增加。在45～55%VO2max运动时，OP、VO2、VE、HR、VEmax、VT、MET、蛋白质氧化量、EE、EE/kg呈显著性增加，BF、RER、CHO、脂肪氧化量无显著性变化。在55～65%VO2max运动时，VO2/kg、VCO2、EE/BSA、VO2/kg、VCO2、EE/BSA呈显著性增加，其他指标无显著性变化。在65～75%VO2max运动时，OP、VO2、VO2/kg、BF、VE、VCO2、HR、VEmax、VT、MET、CHO、蛋白质氧化量、EE、EE/kg、EE/BSA呈显著性增加，RER和脂肪氧化量无显著性变化。脂肪氧化最大值出现在45%VO2max运动强度。

表9 3个月健身干预前男性各强度运动能耗相关指标情况

表10 3个月健身干预前女性各强度运动能耗相关指标情况

2.2.4 3个月健身干预后女性各强度运动能耗相关指标情况 由表12可知，女性干预后，随着运动强度的增加，VO2、VO2/kg、VE、VCO2、HR、VEmax、MET、VT、EE、EE/kg、EE/BSA呈显著性增加。在注：*与45%VO2max比较，p＜0.05，**p＜0.01；#.与55%VO2max比较，p＜0.05，##.p＜0.01；△.与65%VO2max比较，p＜0.05，△△.p＜0.01。

表11 3个月健身干预后男性各强度运动能耗相关指标情况

注：*与45%VO2max比较，p＜0.05，**p＜0.01；#.与55%VO2max比较，p＜0.05，##.p＜0.01；△.与65%VO2max比较，p＜0.05，△△.p＜0.01。45～55%VO2max运动时，VO2、VO2/kg、VE、RER、VCO2、HR、VEmax、VT、MET、蛋白质氧化量、EE、EE/kg、EE/BSA有显著增加，OP、BF、CHO、脂肪氧化量无显著性变化。在55～65%VO2max运动时，OP、VO2、VO2/kg、VE、RER、VCO2、HR、VEmax、VT、MET、CHO、蛋白质氧化量、EE、EE/kg、EE/BSA呈显著性增加，脂肪氧化量呈显著性下降，BF无显著性变化。在65～75%VO2max运动时，VO2、VO2/kg、BF、VE、VCO2、HR、VEmax、VT、MET、CHO、蛋白质氧化量、EE、EE/kg、EE/BSA呈显著性增加，OP、RER和脂肪氧化量无显著性变化。脂肪氧化最大值出现在55%VO2max运动强度。

3 分析与讨论

3.1 健身干预对肥胖成年人身体成分的影响本文的研究结果显示，干预前，肥胖男性的体重显著大于肥胖女性，脂肪百分比极其显著小于女性，而肌肉量极其显著大于女性，脂肪量和BMI无显著性差异。舒画[8]等人研究表明，女性体脂肪率均显著高于同年龄段的男性，男性体内肌肉量、体水分量、无机盐所占体重比例均高于同年龄段女性。有文献报道，相等BMI的女性体脂肪率高于男性[9]。本研究的结果与以上结论相一致，在相同BMI情况下，肥胖女性的脂肪百分比极其显著高于肥胖男性，而肥胖男性的肌肉量极其显著高于肥胖女性。现有各种体脂肪率的判定标准按性别区分，认为男性、女性的体脂肪率存在性别差异，这与体内性激素水平相关，男性睾丸功能下降可导致脂肪蓄积，而睾酮可以促进肌肉量增加[8]。

3个月的健身干预后，男性和女性的各指标均有改善，男性以脂肪量、脂肪百分比和肌肉量的改善较为明显，女性以体重、脂肪量、BMI的改善较为明显。本研究的干预方案为“有氧运动+抗阻训练+伸展练习”联合训练，研究表明[10]，以中小强度、长时间的有氧运动为主，并配合适当的力量训练及柔韧练习，可以达到减肥的目的。有氧运动可以消耗脂肪，而抗阻训练不仅可以促进脂肪氧化，还可有效增加瘦体重。

汪军[5]等人研究显示，大强度间歇运动具有较好的减肥效果，虽然运动时由磷酸原系统或糖酵解系统供能不能燃烧脂肪，但由于运动时出现氧亏，在运动后恢复过程中需要偿还这部分氧亏，而偿还时会消耗大量的脂肪供能，促使机体恢复。实际上，虽然大强度运动时间较短，但其运动后过量氧耗的总量并不低，而脂肪却是运动后过量氧耗的主要能量来源[11]。因此本研究的训练方案可以在有氧运动消耗脂肪的基础上，在恢复期进一步增加脂肪氧化，以达到最佳的减肥效果。

不少研究发现，在力量训练引起的骨骼肌肥大效应上可能存在性别差异。有研究证实，9周高负荷抗阻训练后，女性肌肉增长量低于男性[7]。本研究中，男性的肌肉增加有显著性，而女性没有显著性变化，这也与以上文献相一致。

综合分析体成分变化原因包括以下几点：1）有氧运动可明显增加脂蛋白酶LPL的活性，LPL的活性增加可促进运动中和运动后体内的脂肪分解，增加脂肪作为能量的利用。因此，长期有氧运动可使体内利用脂肪供能的能力增强，从而达到减脂的效果；2）不管是有氧练习还是力量练习，都增加了热能消耗；3）安静时代谢大约占每天总能量消耗的60%～70%，而力量练习后安静代谢率明显增加，导致总能量消耗增加。同时大肌群的力量练习会产生更多的氧耗和能耗[12]。

因此以有氧运动为主、力量练习为辅并控制饮食的健身减肥运动处方能有效地减少脂肪，并适当增加瘦体重，对促进肥胖人群塑造健美的体型有很好的作用。

3.2 健身干预对肥胖成年人运动能耗各指标峰值强度的影响本次研究结果显示，3个月健身干预前后，除脂肪氧化量外，各指标均在75%VO2max强度运动时达到最大，男性的脂肪氧化量在45%VO2max强度运动时达到最大，女性在55%VO2max强度运动时达到最大。

氧脉搏是指心脏每次搏动输出血量所摄取的氧量，可以用摄氧量/心率表示，是判断心肺功能的综合指标。研究表明，氧脉搏越高，说明心肺功能越好、效率越高，在心率为130～140次/分时，氧脉搏最高值为11～17ml，但心率过快时氧脉搏会有下降趋势[13]。本研究中，健身干预前后，氧脉搏均在75%VO2max强度运动时达到最大，此时的心率稍大于140次/分，分析原因可能是该实验方案为间歇性递增负荷运动，与持续性递增强度运动相比，负荷偏小，因此氧脉搏峰值出现偏后。

摄氧量是指机体摄取并被实际利用的氧量，相对摄氧量是摄氧量/体重，更能够客观反映机体氧运输系统的功能，摄氧量会随着机体的动员水平的增加而增加[13]。本研究中，摄氧量和相对摄氧量在75%VO2max强度运动时达到最大，说明在一定强度下（45%～75%VO2max）机体的动员水平会随着运动强度的增加而增加。随着运动强度的增加，机体的摄氧量不能满足需氧量，糖酵解供能的比例增加，从而产生大量的乳酸，机体将会动员碳酸氢盐来缓冲乳酸，生成乳酸钠和碳酸，使得CO2产生量增加。因此，CO2产生量会随着运动强度的增加而增加，本实验的结果也是如此。

呼吸交换率是指呼出的二氧化碳与消耗氧气的容积比值，机体可以利用并供给能量的底物主要有糖、脂肪和蛋白质三类[13]。王欢[2]等人在研究中提到，在安静的条件下和非极限运动时，体内能量主要来自糖和脂肪的氧化，通过测量呼吸交换率的变化可以反映机体底物利用的情况，受试者安静、坐、站时呼吸交换率稳定在0.8左右，步行运动后呼吸交换率开始增加，运动强度越大，呼吸交换率越高。本研究中，呼吸交换率在75%VO2max强度运动时达到最大，与以上研究相一致，说明随着运动强度的增加，机体利用糖增加，而利用脂肪减少。

底物氧化和能耗与代谢水平相一致，随着运动强度的逐渐增加，机体的能量代谢总需求逐渐增加，糖参与供能比例逐渐增加，脂肪参与供能比例逐渐减少[14]。乔德才[15]等人对大学生进行不同强度（45%、55%、65%VO2max）功率自行车测试，研究发现，随着运动强度的增加，男生和女生的糖消耗、总能量消耗均增加，而脂肪消耗在45%、55%VO2max强度呈上升趋势，到65%VO2max强度时下降。Stefano Lazzer[16]研究20名肥胖男孩在等热量的小强度(LI，42%VO2max，45min）和大强度（HI，67%VO2max，30min）跑台运动过程中的脂肪氧化情况，结果显示，最大脂肪氧化率出现在42±6%VO2max，脂肪氧化率为0.45±0.07g/min，且小强度运动过程中的脂肪氧化总量显著高于大强度运动（+9.9g，+55.7%，p＜0.001)。B Knechtle[17]等人研究发现，山地车手运动的绝对脂肪氧化量最高位为0.28±0.10g/min，出现在55%VO2max，而自行车手运动则为0.67±0.20g/min，出现在75%VO2max。朱海珠[18]对25名体育专业大学生分别以45%VO2max、55%VO2max、65%VO2max、75%VO2max进行递增负荷运动，发现在55%VO2max时机体脂肪消耗供能量及功能比例达到最大，相比之下，糖在75%VO2max时消耗供能量及供能比例达到最大，随着负荷强度的递增，机体总能输出也在不断的增加。Venables等[19]对157名男子和143名女子进行跑台递增负荷的力竭运动，男子在45%VO2max左右脂肪消耗量达到最大，而女子为52%VO2max，男女在脂肪消耗最大值对应摄氧量强度上具有显著的差异，男子在运动中的供能更早的转向利用糖供能。Cheneviere等[20]对12名男子和11名女子进行功率自行测试，35%～85%VO2max间女子脂肪消耗供能量明显高于男子，女子的最大脂肪消耗强度为58.1±1.9%VO2max，而男子为50.0±2.7%VO2max，男女在最大脂肪消耗强度具有显著的差异，他们认为女子脂肪消耗最大值运动强度比男子更大。宋伟等对最大脂肪代谢程度进行了综述研究指出[21]：最大脂肪氧化的速率出现在比较大的范围内(40%～75%VO2max)，糖消耗供能随运动强度的增加而逐渐增加，而脂肪消耗供能最大值负荷却因研究对象及研究方法等不同，而形成不尽一致的研究结果。

本研究结果与以上文献研究结果相一致，说明3个月的健身干预对底物氧化和能耗的峰值强度没有影响。糖、蛋白质氧化和能耗随着运动强度的增加而增加，而脂肪氧化存在性别差异，男性在45%VO2max强度时最大，女性在55%VO2max强度时最大，之后随运动强度增加而减小。

4 结论与建议

4.1 结论 1）肥胖成年人在基线体成分指标存在显著的性别差异。

2）3个月的健身干预可以有效改善肥胖成年人的身体成分。

3）干预前后，除脂肪氧化量（肥胖男性45%VO2max，肥胖女性55%VO2max）外，运动强度在75%VO2max时各能量消耗指标达到峰值。

4.2 建议 1）以有氧运动为主，辅助抗阻训练和伸展练习的健身减肥方案与传统的有氧运动减肥相比，可以在有效控体重的基础上，增加瘦体重，还可以改善肥胖成年人的心肺功能，提高能量代谢水平，是一种更为科学、合理、高效的减肥方法，应进行大力推广，使人们在减肥的过程中逐渐接受抗阻力量训练。

2）肥胖人群在健身减肥过程中应注意控制运动强度，肥胖男性的脂肪氧化最大值在45%VO2max，肥胖女性的脂肪氧化最大值在55%VO2max，减肥的主要目的在于减脂，在最佳强度运动可以达到最好的减肥效果。

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