中年男性最大脂肪氧化速率测试中不同分析方法对测试结果的影响

尚文元 何子红 张漓 封文平 李鹏飞 房国梁 顾壮壮 胡水清

1国家体育总局体育科学研究所（北京 100061）

2北京体育大学（北京 100191）

肥胖已成为全球关注的问题，关于最适合的减脂运动强度以及运动时间一直是国内外学者争论的话题之一，而运动中脂肪的最大氧化速率更是一个备受关注的研究热点[1-3]。

机体脂肪供能量占总能耗量的比例称为脂肪供能比例[4]。在递增负荷运动中，虽然脂肪的供能比例随着运动强度的增加逐渐下降[5]，但是机体脂肪的氧化速率随着运动强度的增加呈现先增加后下降的曲线变化[6，7]。因此，在实验室条件下，我们可以测试出机体的最大脂肪氧化速率（maximum fat oxidationrate，Fatmax）[8]。传统最大脂肪氧化速率测试通过连续多天完成3～5个不同强度的恒定负荷运动方案确定最大脂肪氧化速率及其所对应的强度[9]，尽管这种恒定负荷运动测试方案容易出现稳态，但是操作相对费时，受试者每天基础代谢变化很难控制，实验条件控制要求高。一次递增负荷测试方案能够较为准确地测试出个体的最大脂肪氧化速率及其所对应的运动强度[10]。通过递增负荷运动测试方案能够连续测得各级运动强度所对应的脂肪氧化速率，描绘出脂肪氧化速率与其对应的运动强度曲线图，更为准确地推算出个体最大脂肪氧化速率[11]。一次递增负荷运动测试方案比传统的不同强度恒定负荷测试方案更为便捷，可控性高，可操作性强，更能准确地推算出最大脂肪氧化速率。

但是在进行一次递增负荷运动测试方案测试最大脂肪氧化速率的试验分析过程中会涉及到两种不同的分析方式：短时（10～30秒）[12]和长时（2～3分钟）[13，14]。本研究比较30秒值法和区域平均值法，30秒值分析方法是采用短时最高值的方式对最大脂肪氧化速率进行计算，其结果能够给出受试者所能达到的最大值，计算繁琐。而区域平均值法是计算脂肪氧化最高区域的平均值（不局限于2～3分钟），该方法求得的最大脂肪氧化速率可能不是受试者脂肪氧化速率的最大值，但是在不同测试条件下该值较为稳定，并且计算简便。因此两种分析方法的选择可能成为计算最大脂肪氧化速率结果误差的重要来源之一。本研究探讨30秒值以及区域平均值两种方法分析最大脂肪氧化速率及其相关值的差异，以及影响最大脂肪氧化速率的主要因素[15]，为最大脂肪氧化速率分析方法标准化提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

21名中年男性受试者，年龄43±13岁，身高171.7±5.2 cm，体重72.1±11.6 kg。受试者无心血管疾病，血压正常，可以进行正常运动。受试者在餐后2小时状态下，采用breath-by-breath（MetaMax 3B，Cortex，Biophysik，Germany）逐级递增负荷进行测试[16]。

1.2 研究方法

测试方案：25W起始每2分钟递增25W，测试停止依据[17]：1）受试者力竭，无法继续运动；2）出现最大摄氧量平台期，摄氧量值的差异在2ml/kg/min以内；3）达到受试者最大心率（220-年龄）；4）呼吸商在1.1以上[18]。采用CORTEX MetaMax 3B遥测心肺功能仪进行测定。

30秒值法：在测试结果导出时按照30秒时间间隔导出数据，然后根据stoichiometric公式计算出脂肪氧化速率，从中找出30秒最大脂肪氧化速率值以及相对应的负荷、心率、脂肪供能占比和呼吸商值。区域值法：从低负荷开始脂肪氧化速率增加，到随着负荷的递增脂肪氧化速率达到最大并逐渐开始下降，这个时段的脂肪氧化速率的平均值为区域平均值。两种分析方法求出的脂肪氧化速率均应用stoichiometric公式计算，Fat oxidation=1.695×VO2-1.701×VCO2[19]。

1.3 统计学分析

测试数据结果主要采用SPSS19.0 for windows进行分析，首先通过单样本K-S检验，计算两种分析方法测得最大脂肪氧化速率是否符合正态分布；然后采用Pearson方法计算相关系数，配对t检验对两种分析方法所得结果进行对比分析。最后采用双变量相关分析，对两种测试方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值与最大摄氧量、身高、体重、BMI、年龄、最大心率、最大负荷进行相关分析，求出可能影响最大脂肪氧化速率测试结果的相关因素。显著性水平为P＜0.05。

2 结果

2.1 受试者最大摄氧量测试结果

本次测试中得到的受试者最大摄氧量（绝对值）结果为2.4±0.4 L/min，最大摄氧量（相对值）为35.0±8.3 ml/kg/min，最大心率为167±15 bpm，最大负荷为185±27 W。

2.2 受试者最大脂肪氧化速率及其相对应指标分析结果

经过K-S检验发现，两种分析方法得到的受试者的最大脂肪氧化速率及其对应的摄氧量、负荷强度、心率、呼吸商以及脂肪供能占比均符合正态分布（P＞0.05）。两种分析方法得到的最大脂肪氧化速率、摄氧量、负荷功率、心率、脂肪供能占比、呼吸商均显著相关。但采用配对t检验方式分析发现，两种分析方法得到的最大脂肪氧化速率及其对应的摄氧量、脂肪供能占比以及呼吸商均有显著差异（P＜0.05）。30秒值法得到的脂肪氧化速率与脂肪供能占比较区域平均值方法分别高35.38%和21.61%。而两种分析方法得到的最大脂肪氧化速率所对应的心率以及负荷强度之间无差异（P＞0.05），呼吸商在30秒值的方法显著低于区域值的方法。

表1 受试者最大脂肪氧化速率及其相对应指标分析结果

2.3 两种测试方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值与最大摄氧量等的相关分析结果

相关分析结果显示，通过30秒值和区域平均值算得的最大脂肪氧化速率以及两者差值与受试者的身高、体重、体质指数（BMI）、年龄、最大心率均没有关联（P＞0.05）；而与受试者的最大摄氧量、负荷存在显著相关性（P＜0.05），并且与受试者的最大摄氧量、负荷呈现出正相关。

表2 两种测试方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值与最大摄氧量等的相关分析结果

3 讨论

采用递增负荷试验进行的最大脂肪氧化速率测试实验中，两种分析方法（30秒值和区域平均值）所得到的最大脂肪氧化速率显著相关，但也存在显著差异。因此，即使是同样的测试方法，采用不同的数据分析方法可能是造成最大脂肪氧化速率差异的重要原因之一。但是两种分析方式求得的最大脂肪氧化速率对应的心率以及负荷强度没有显著差异，因此在实际操作中我们可以根据心率来指导健身人群如何正确选择最大脂肪氧化速率对应的负荷强度。

与最大脂肪氧化速率最为相关的指标是最大摄氧量，因此要想提高脂肪氧化速率，首先应该考虑提高最大摄氧量。Achten等[20，21]的研究发现，耐力运动员的最大脂肪氧化强度为59%～64%VO2max，而普通人为55%左右。在我们的实验中，最大脂肪氧化强度为46.1%±7.9%VO2max，低于Achten等的研究，但是我们发现最大脂肪氧化速率与最大摄氧量表现出显著正相关，最大摄氧量高的受试者最大脂肪氧化速率也会更高。Achten等的研究中受试者为有训练经历的耐力运动员，他们有更高的最大摄氧量，因此他们的最大脂肪氧化速度要高于普通人[20]。我们所招募的受试者最大摄氧量偏低，可能是造成这一差异的主要原因。另外，有研究指出肥胖男性最大脂肪氧化速率更低[22]，因此肥胖人群容易出现越来越胖的情况，结合本研究结果，提示对于肥胖人群，测试出最大脂肪氧化速率及其对应的最大摄氧量强度是制定合理的运动强度与运动时间的关键因素。

4 总结

通过递增负荷试验进行人体脂肪氧化速率测试结果分析过程中，采用两种分析方法（30秒值和区域平均值法）会对最大脂肪氧化速率造成影响。最大摄氧量和最大负荷是最大脂肪氧化速率的重要决定因素。30秒值和区域平均值法所得结果显著相关，但存在差异。30秒值分析方法更易精确找到受试者的最大脂肪消耗负荷。