一、運(yùn)動(dòng)的能量代謝

一個(gè)健康的成年男子正常時(shí)骨骼肌約占總體重的4%。靜止?fàn)顟B(tài)的肌肉組織產(chǎn)能時(shí)的耗氧量為35%～40%。肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)其耗氧和耗能明顯增加，以產(chǎn)生ATP供給其收縮過程中的能量需要。據(jù)估計(jì)，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌肉能量利用率比靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)高200倍以上。因此，肌肉必須有既能儲(chǔ)存大量能量，又能在極短時(shí)間內(nèi)提供劇烈運(yùn)動(dòng)所需能量的能力。不同的運(yùn)動(dòng)對(duì)能量有不同的需要量。高強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)如越野跑、滑雪和馬拉松，能量需要量最高。需要斷續(xù)的強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)如足球、籃球、冰球等整隊(duì)運(yùn)動(dòng)以及網(wǎng)球、擊劍等的能量需要量也較高。強(qiáng)度高但時(shí)間較短的運(yùn)動(dòng)，如91．4m以上的游泳比賽、摔跤、下降滑雪、1．6～3．2km跑步，每天能量需要量為12．5～21MJ（3　000～5　000kcal）。長時(shí)間低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，或爆發(fā)性高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)如跳遠(yuǎn)、跨欄、跳高、45．7～91．4m游泳、鐵餅、鏈球、標(biāo)槍，能量需要量最低，每天為16．7MJ（3　980kcal）。

運(yùn)動(dòng)員的能量需要量是根據(jù)體重、身高、年齡、性別和代謝率而變化的，而且還根據(jù)運(yùn)動(dòng)的類型、強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間而變化。每天正規(guī)訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，其能量需要量比不訓(xùn)練者增加2～3倍。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和時(shí)間的長短，訓(xùn)練本身可使每天能量需要量增加5%～40%。估計(jì)上述的能量需要量可覆蓋75%的男性運(yùn)動(dòng)員對(duì)能量的需要。而女運(yùn)動(dòng)員對(duì)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的能量需要?jiǎng)t較男子減少約10%。

二、運(yùn)動(dòng)的能量來源

運(yùn)動(dòng)中最直接和迅速的能量來源為三磷腺苷（ATP），但肌肉細(xì)胞中ATP儲(chǔ)存量很小，大約為5．5mmol／kg，且需不斷地從二磷腺苷（ADP）和無機(jī)磷酸合成。ATP的補(bǔ)充主要通過磷酸肌酸反應(yīng)，糖的無氧代謝及蛋白質(zhì)、脂肪和糖的有氧代謝途徑實(shí)現(xiàn)。其最終來源是食物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)三大能源物質(zhì)。

歐美國家人體的能量來源幾乎是由等量的脂肪和糖類所組成，各占總能量的40%～45%，但體內(nèi)能量儲(chǔ)存的形式則幾乎全是脂肪。人體內(nèi)糖類的儲(chǔ)存形式是糖原，肌糖原的儲(chǔ)存是很有限的能量來源，只能為某些特殊肌纖維提供能量。如缺少葡萄糖-6-磷酸酶，則肌肉不能動(dòng)員其糖原以供應(yīng)血糖。

運(yùn)動(dòng)時(shí)，特別是在時(shí)間較長的運(yùn)動(dòng)時(shí)，蛋白質(zhì)可以是能量來源，但其所提供能量的絕對(duì)量所占比例很小，最多僅占總量的5%～10%。在等熱量狀態(tài)下，糖類和脂肪酸是主要的能量來源，脂肪酸的有氧代謝提供了靜止?fàn)顟B(tài)肌肉的能量需要，葡萄糖提供的能量不足此時(shí)所需的10%。運(yùn)動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)存的肌糖原、脂肪酸和血糖滿足了肌肉對(duì)能量的要求，此三種能源的相對(duì)比例取決于運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和強(qiáng)度，并受到運(yùn)動(dòng)員在準(zhǔn)備競賽時(shí)訓(xùn)練調(diào)節(jié)和攝食量的影響。

在劇烈運(yùn)動(dòng)的前5～10min，肌糖原是主要的供能物質(zhì)。運(yùn)動(dòng)肌肉的血循環(huán)增加時(shí)，則血脂肪酸和血糖便逐漸變得重要起來。如果運(yùn)動(dòng)持續(xù)40min到1h，血糖和脂肪酸所供給的能量幾乎相等，而肌糖原的供給能力則逐漸下降。運(yùn)動(dòng)若持續(xù)1h以上，則漸漸地只有很少的肌糖原作為能量來源，血糖則繼續(xù)提供近1／3的能量，而脂肪酸的作用增加，成為主要的供能者。

三、運(yùn)動(dòng)對(duì)產(chǎn)熱營養(yǎng)素的需要

1．糖類　從理論上講，只有糖類可以從膳食中全部被省略，因?yàn)樗梢杂墒澄镏械牡鞍踪|(zhì)和甘油進(jìn)行合成，或者直接來自體內(nèi)本身的儲(chǔ)存。然而，眾所周知，膳食糖類對(duì)維持肝糖原的儲(chǔ)存和肌糖原的迅速再合成都是必需的。肝糖原丟失會(huì)引起血糖含量降低，肌糖原缺乏則會(huì)使運(yùn)動(dòng)能力下降。膳食中若沒有糖類超過1d，則引起酮體產(chǎn)生增加，體內(nèi)蛋白質(zhì)降解，陽離子和水丟失。每天最少攝入100g糖類（600mol葡萄糖單位），即可抵消這些作用。

一般來說，要求糖類占總熱量的60%～70%。耐力運(yùn)動(dòng)員（鐵人三項(xiàng)、越野自行車、馬拉松跑）對(duì)此比例應(yīng)適當(dāng)提高，因?yàn)槿碎L時(shí)間競技能力的限制因素之一是糖原耗竭。運(yùn)動(dòng)員的膳食中如糖類長期不足，則會(huì)有糖原儲(chǔ)存進(jìn)行性的耗竭，可引起耐力、精確度和速度的下降。

正常的混合膳食，運(yùn)動(dòng)員一般每天可攝取300～350g糖類（5．1～5．8MJ），但不足以補(bǔ)償每天進(jìn)行耗竭性訓(xùn)練所消耗的肌糖原。因此，建議采用500～600g糖類（8．3～16．7MJ）的高糖類膳食，它幾乎能在24h內(nèi)完全補(bǔ)償所耗盡的肌糖原。若每天攝取超過600g的糖類（9．1MJ），并不一定能成比例地增加肌糖原量。過量的糖類可轉(zhuǎn)化為脂肪并貯存起來。

2．脂肪　脂肪是中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)一種重要的能量來源。它的利用是隨著運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間而增加，且取決于三酰甘油降解為游離脂肪酸的能力。體內(nèi)大多數(shù)組織可以直接利用游離脂肪酸作為能量底物，但中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞和紅細(xì)胞例外。中樞神經(jīng)細(xì)胞可以利用糖類和酮體，但是紅細(xì)飽和其他一些小細(xì)胞則完全依靠糖類。游離脂肪酸是體內(nèi)最大的能量儲(chǔ)存庫，它是以三酰甘油形式儲(chǔ)存于脂肪組織中。我國一般要求脂肪占總熱量的20%～25%，國外亦要求脂肪攝入量不超過總熱量的30%，而且其中8%～10%為多不飽和脂肪酸。

試圖用攝入高脂肪膳食以提高人的耐久力并未獲得良好的結(jié)果。這種膳食反會(huì)使人存在心臟疾患和某些癌癥的長期危險(xiǎn)。

3．蛋白質(zhì)　膳食蛋白質(zhì)為人體自身蛋白質(zhì)和其他組織成分的合成提供氨基酸。蛋白質(zhì)的交換是體內(nèi)連續(xù)不斷進(jìn)行的一個(gè)過程，每天以尿素和氨基酸形式丟失氮，而且必須由含氮營養(yǎng)素來補(bǔ)償。

從膳食中攝取的氨基酸主要用于合成，但過量時(shí)氨基酸則迅速降解，因此體內(nèi)沒有氨基酸儲(chǔ)存。超過體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的氨基酸過量攝入會(huì)引起尿素增加，通過尿和汗液排出體外，但是，氨基酸的碳架仍被保留，且可作為能量底物而被人體所利用。

人體產(chǎn)生能量是維持生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。如果能量總攝入量低于需要量，則氨基酸將優(yōu)先作為能量來源。因此，在計(jì)算膳食中蛋白質(zhì)最小需要量時(shí)，食物中其他能量來源必須足以滿足人體對(duì)能量的需要。

根據(jù)RDA報(bào)道，在訓(xùn)練或比賽期間，甚至在繁重的運(yùn)動(dòng)時(shí)，并不需要增加蛋白質(zhì)的供給量。Lemon和Mullin估計(jì)，在長時(shí)間的繁重運(yùn)動(dòng)或工作中，當(dāng)肌糖原和肝糖原濃度足夠時(shí)，蛋白質(zhì)損耗的增加僅為總能量消耗的4%；當(dāng)糖原耗盡時(shí)，其損失的增加也只為10%。Rennie計(jì)算在長時(shí)間運(yùn)動(dòng)（3．75h）期間，氨基酸氧化所產(chǎn)生的能量為總能量消耗的4%～8%，與上述數(shù)字相似。因此在繁重的耐力訓(xùn)練期間，如果蛋白質(zhì)需要量有所增加的話，其增加量限制在額外增加的能量需要量的10%顯然是合理的。因?yàn)檎Ｉ攀车鞍踪|(zhì)含量占總熱量的11%～14%，因此按照能量需要的增加所消耗的蛋白質(zhì)量即已足夠，并不需要對(duì)實(shí)際的膳食結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

然而，在運(yùn)動(dòng)員中?？梢姷降鞍踪|(zhì)攝入量要高得多。當(dāng)今，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員所獲得的蛋白質(zhì)為RDA的1．5～2倍。

運(yùn)動(dòng)員的膳食常常達(dá)到100g／d的過量蛋白質(zhì)。如果這些蛋白質(zhì)悉數(shù)用于肌肉蛋白質(zhì)的合成，則肌肉每天將增加500g，當(dāng)然不可能出現(xiàn)這種情況。過量蛋白質(zhì)的攝入只會(huì)增加尿素的產(chǎn)生和排泄，從而增加肝臟和腎臟的代謝和排泄的負(fù)荷。通過計(jì)算顯示，當(dāng)正常膳食蛋白質(zhì)已經(jīng)超過人體能量和肌肉蛋白質(zhì)合成的需要時(shí)，再過量攝取是毫無意義的。然而，這個(gè)現(xiàn)象在當(dāng)今運(yùn)動(dòng)員和健美者中是很普遍的。

近來控制較好的研究明確支持耐力型和力量型運(yùn)動(dòng)員的蛋白質(zhì)量有所增加，并指出他們的蛋白質(zhì)RDA是不夠的?，F(xiàn)在對(duì)耐力型運(yùn)動(dòng)員的蛋白質(zhì)推薦量范圍為每千克體重1．2～1．5g／d，力量型運(yùn)動(dòng)員為每千克體重1．5g／d。沒有資料支持在運(yùn)動(dòng)員營養(yǎng)中應(yīng)用分離的氨基酸。營養(yǎng)學(xué)家告誡運(yùn)動(dòng)員，如攝取分離氨基酸數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過平常食物中的含量，會(huì)產(chǎn)生潛在的毒性。