一、脂肪供能特点
脂肪是人体能量的主要来源和最大储能库,每克脂肪在体内完全氧化释放的能量是等量糖或蛋白质氧化所提供能量的2倍还多。
脂肪作为能源物质,其优于糖的特点是:储能量大,正常体重的成人体内糖原储能量是4~5×106焦耳,而脂肪组织可储能400×106焦耳;脂肪以无水的形式储存,而糖原以水化合物的形式储存,所以脂肪储能具有体积小的特点。所以脂肪不但是人体的最大能量库,还是最佳的能量储存形式。
二、脂肪供能与运动强度的关系
各种能源物质供能的比例主要取决于运动强度及运动持续时间。一般来讲,运动强度越小,持续时间越长,依靠脂肪氧化供能占人体总能量代谢的百分率也越高。短时间的激烈运动时,肌肉基本上不能利用脂肪酸,磷酸源供能是肌肉的主要供能途径大于60%-65%最大摄氧量强度、持续时间短于60分钟的运动中,人体以糖的有氧代谢和无氧代谢作为主要的供能方式。低于60%~65%最大摄氧量强度的长时间运动中,尤其是在60%最大摄氧量以下强度的超长时间运动中,脂肪成为运动肌的重要供能物质。
运动时骨骼肌氧化的脂肪酸依靠肌内甘油三酯水解和摄取血浆游离脂肪酸(FFA),随着运动时间的延长,血浆FFA的供能起主要作用。在安静、空腹时,人的血浆FFA浓度较低,约0.1毫摩尔/升。运动过程中,血浆FFA的浓度升高。
动脉血FFA是安静肌的基本燃料,约50%的血浆FFA在流经肌肉的过程中被吸收利用。在长时间运动过程中,脂肪酸连续地从脂肪组织释放入血,血浆FFA浓度逐渐升高,运动肌摄取和利用量也相应增多。因为脂肪主要储存在脂肪组织中,所以肌肉摄取血浆脂肪酸的速度要依赖脂肪组织内脂解强度、血液脂肪酸的转运能力以及肌内储存脂肪的分解和利用强度。
在短时间极量或高强度(大于80%最大摄氧量)运动中,骨骼肌摄取血浆FFA的数量不多;但在长时间中等强度的运动中,如运动强度为60%-70%最大摄氧量、超过20-30分钟的长时间运动中,动脉血FFA持续而缓慢地升高,肌细胞吸收血浆FFA供能比例增大,如运动40、180分钟,脂肪酸供能分别占总能耗的37%、50%。
训练水平高的健身运动人群氧化利用脂肪酸的能力强。系统的体育训练会使骨骼肌线粒体数量、体积、单位肌肉毛细血管密度、线粒体酶和脂蛋白酶的活性增加。研究报道,高强度训练的马拉松运动人群在70%最大摄氧量强度运动1小时,其75%的能量来自脂肪。脂代谢加强后,可节约糖原的消耗,从而提高耐力。
三、减脂运动原则
不同运动方式在减控体重方面具有不同的促进作用。不同研究中,涉及到的运动方式主要包括:持续性高强度或中低强度的有氧运动,高强度的间歇运动。
(一)持续性有氧运动
2004年,Cis A. Slentz等人进行随机试验,将40~65岁的肥胖和超重女性受试者分为3组,分别进行如下运动方案:
大量高强度运动组,运动强度为65%~80%最大摄氧量强度,每周32公里的跑步运动;小量高强度运动组,运动强度为65%~80%最大摄氧量强度,每周19.2公里的跑步运动;小量中等强度运动组,运动强度为40%~55%最大摄氧量强度,每周19.2公里的走步运动。期间,受试者不进行饮食行为的改变,该试验共持续8个月。
结果发现:大量高强度组体重和体脂降低程度最大,两个小量组间没有显著差异,三组人群的腹部、腰围、臀围都显著下降。
2008年, Irning等人的研究验证不同运动强度对于腹部内脏脂肪以及身体成分的影响。结果发现:高强度运动组明显降低了腹部总体脂肪水平以及腹部皮下脂肪和腹部内脏脂肪,而低强度组与对照组没有显著差异。
2009年, Warren等人通过实验验证了运动强度、时间以及运动方式对运动后脂肪氧化的不同影响。结果发现:运动时间改变上,对于运动后摄氧量没有影响,但对呼吸交换率以及脂肪的氧化速率产生影响,表现为长时间运动组呼吸交换率低,脂肪氧化速率高;运动强度改变上,高强度可以使运动后能耗和脂肪的氧化率较低强度有明显提高;运动方式改变上,运动后摄氧量、RER以及脂肪的氧化率并没有因为运动方式的改变而变化。结论是:运动强度的增加有助提升运动后的能耗以及脂肪的氧化速率,运动方式的改变不能提升这些指标。
2010年,wood等人对比了两种60分钟不同运动强度的脂肪氧化效果,一种运动强度是80%的通气阈强度,另一种强度是个人的最佳脂肪氧化强度。试验中,每个受试者需完成以下四个运动测试:1、递增负荷试验测试最大摄氧量和通气阈;2、4分钟间歇性递增测试最大脂肪氧化对应强度;3、60分钟80%通气阈强度持续运动;4、60分钟最大脂肪氧化强度。整个机体的脂肪氧化速率通过呼吸气体测算。
通过测试2得出的最大脂肪氧化率平均值是0.36±0.13g/min,对应的运动强度是51±7%VO2max,与最大脂肪氧化率强度相比,80%通气阈强度下的心率以及摄氧量都较高,呼吸交换率低,总的能量消耗增高。在两种运动强度下,脂肪的氧化率都明显提升,但两者的均值没有显著差异( MFOint:0.34±0.10vs.80%VT:0.30±0.10g/min)。
所以,综合考虑后,80%通气阈强度的运动方式应该是较好的减脂运动强度。
(二)高强度间歇性运动
有关高强度间歇性运动方式对脂肪代谢的研究。试验说明在能耗一定时,高强度间歇训练更有助于提高肌肉的脂肪氧化能力。
2008年, Hristopher等人关于高强度有氧间歇性运动试验中,该研究指出,维持6周共18小时的高强度有氧间歇训练提升了整个机体和骨骼肌的脂肪氧化能力。
2010年, Ahmadi同样通过交叉试验,使超重和肥胖女性分别进行持续中低强度的有氧训练(45%最大摄氧量)和间歇性高强度练习(95%最大摄氧量、30秒运动、30秒休息),均持续40分钟。测量脂肪氧化率和最大摄氧量,结果发现中低强度的训练有助于提升最大摄氧量,而高强度间歇训练有助提升机体的脂肪氧化率。
尽管更多研究指向高强度间歇性训练有助于促进脂肪的氧化,但2009年, Warren等人的研究却发现运动强度的增加有助提升运动后的能耗以及脂肪的氧化速率,但运动方式的改变并不能提升这些指标。所以,前期证明间歇性运动有助于脂肪氧化的试验,是否主要是和该模式下的运动强度较高,持续时间长有关。
对于高强度有助于促进脂肪氧化的机制可能在于:高强度训练引起了运动后摄氧量的增加以及脂肪氧化率的增强,其主要机制在于β肾上腺素的刺激作用增强,另外,高强度训练后随意进食量会降低。