当前运动营养研究述评

艾华

北京大学第三医院运动医学研究所营养生化研究室（北京100191）

本文从营养学的角度，就近年来运动人群（包括运动员和健身者）膳食营养领域中的一些研究热点和有待解决的问题及其最新进展作一研究评述。由于涉及面较多，相关内容只进行简要介绍，并不系统阐述。对某一方面感兴趣的读者可进一步深入、全面地进行检索、浏览和分析相关文献资料。

1 营养素

1.1 能量营养素和能量

1.1.1 三大营养素的能量比和摄入量

由于缺乏大样本资料的支持，在运动人群能量营养素推荐比例方面，专家们的意见始终没有达成一致，提出的推荐值也都基于推算或经验。建议开展大规模的循证医学研究。

2001年我国运动员能量营养素供能比的推荐建议为：碳水化合物占总能量的55～65%，耐力项目可到70%；蛋白质占总能量的12～15%，力量项目可到15～16%，优质蛋白质占1/3以上；脂肪占总能量的25～30%，游泳和冰雪项目可到35%，饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的比例为1∶1∶1～1.5，要控制饱和脂肪酸的摄入量［1］。

2005年美国医学会食品与营养委员会（The Food and Nutrition Board of the Institutes of Medicine）提出健身爱好者能量营养素的推荐建议：碳水化合物能量比为45～65%，蛋白质10～35%，脂肪20～35%；或者碳水化合物5～12g/kg体重，蛋白质1.2～1.8g/kg体重，脂肪中必需脂肪酸亚油酸摄入量男子为14～17g/d，女子11～12g/d，亚麻酸男子为1.6g/d，女子1.1g/d。限制饱和脂肪酸和反式脂肪酸的摄入［2］。

2009年美国运动医学会（American College of Sports Medicine）、美国饮食营养学会（American Dietetic Association）、加拿大营养师协会（Dietitians of Canada）联合建议：运动员碳水化合物摄入量为6～10g/kg体重，蛋白质1.2～1.7g/kg体重，脂肪占摄入总能量的20～35%，其中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的比例为 1∶1∶1［3］。

1.1.2 蛋白质缺乏还是摄入过多？

人们往往把强壮的肌肉与蛋白质联系在一起，一提到运动锻炼，就担心蛋白质不足，就要增加蛋白质。随着蛋白粉等蛋白质补充品的商品化，许多运动员和健身者动辄就大量补充蛋白粉。其实，目前蛋白质摄入量不是短缺而是过多。一般认为，绝大多数运动员和健身者在正常饮食和健康状况下不会缺乏蛋白质。不过，有些人群蛋白质摄入的数量和质量应该引起注意，例如素食者、减控体重者、体重分级项目运动员、女子中长跑练习者等［4］。

更应该关注和警惕过高蛋白质摄入导致蛋白质毒性的问题。由于肝脏和肾脏处理蛋白质氨基的能力有限，过高蛋白质摄入可引起高氨基酸血症、高氨血症、高胰岛素血症、恶心、腹泻等。研究发现，当蛋白质摄入量达到每天200～400g，或者超过5g/kg体重，或者占总能量的比例超过35%时，摄入的氮将超过肝脏能够将其转化为尿素的量［5］。过多的蛋白质摄入无疑将加重肝脏和肾脏的负担，对于肝、肾功能不足或有病变者尤其如此。如果以减少碳水化合物为代价而提高蛋白质摄入量，则可能影响运动能力［4］。

1.1.3 能量不足问题

不少运动员，特别是女运动员，还有某些项目如耐力运动（中长跑）、体型审美项目（艺术体操）、体重分级项目（举重）等的运动员，长期处于慢性能量缺乏的状态。这种缺乏可影响生长发育、身体健康和运动能力，可引起女性运动员生殖内分泌紊乱。其实，只要补偿能量摄入，而不必调整运动训练方案，就可预防或者逆转这种紊乱［6］。能量摄入长期低下是竞技体育领域中应该引起注意的一个问题。

1.1.4 简易可行的生物学监测指标

除了认真安排每天的膳食构成，计算能量营养素的摄入量和它们之间的比例外，还应考虑用简易、特异、可靠的生物学指标来监测和客观反映能量营养素实际摄入的比例和状况。有人提出：皮褶厚度和尿酮体可分别反映体脂储量和碳水化合物是否缺乏，是较好的生物学指标［6］。除此之外，是否还有别的简单易行的监测指标，值得探讨发掘。

1.2 维生素

运动人群B族维生素的需要量一直受到较多的关注。在B族维生素中，维生素B1、B2和B6与能量代谢关系密切，叶酸和B12与细胞合成关系密切，比如红细胞生成、受损肌细胞修复等。B族维生素缺乏或边缘性缺乏可导致运动能力下降。研究表明，运动增加维生素B2和B6的需要量。运动是否增加叶酸和维生素B12的需要量，由于研究资料有限，结论还不完全清楚。限制能量摄入或限制某些种类食物摄入的运动人群有可能B族维生素摄入不足，应该补充含有多种维生素和多种矿物质的制剂［7］。尽管维生素的研究看来不那么新潮，但由于有些问题还不清楚，比如叶酸和维生素B12与运动的关系，还是值得深入探讨。

维生素C在胶原合成、组织修复、上皮完整性、抗氧化等方面具有重要功能。2001年我国推荐运动员维生素C的适宜摄入量为140mg，比赛期为200m g［1］。我国一般成人维生素C的推荐摄入量为每天100mg，男女同量［8］。健身爱好者应在一般人的基础上适当增加维生素C的摄入量，可在100～140mg/d范围内。

1.3 矿物质

许多人包括不少运动员都错误地认为补充矿物质宁多勿少。由于可以很容易获得多种矿物质的制剂，使得许多运动人群特别是运动员一般不会缺乏矿物质。而缺乏的人群往往是那些经常参加运动锻炼，却又不重视食物平衡，忽视补充多种矿物质的普通健身者。通过摄入各种营养素平衡、适量的膳食对补充各种矿物质非常重要，比如每天喝一定量的牛奶即可获得丰富的钙摄入［9］。应该研究过度补充或滥用矿物质制剂所引起的体内不平衡、代谢紊乱、竞争性或代偿性吸收利用下降等潜在问题。

1.4 膳食纤维

膳食纤维被称为第七营养素，其功能作用和摄入状况越来越受到重视。2001年推荐的中国运动员膳食营养素和食物适宜摄入量中没有提到膳食纤维[1]。2005年美国膳食指南将膳食纤维的推荐摄入量与能量摄入挂钩，提出膳食纤维的每天摄入量为14g/1000kcal［参见美国卫生与公众服务部（Department of Health and Human Services） 官 方 网 页 http：//www.health.gov/dietaryguidelines/dga2005/document/htm l/chapter7.htm］。运动人群活动量较大，消耗能量较多，膳食纤维的需要量也随之增加。对于中老年健身人群，应该选择膳食纤维丰富的食物，以满足机体对膳食纤维的需要。运动员为避免胃肠负担过重而影响运动能力，应在训练前餐或赛前餐中尽量选择膳食纤维少的食物，并在训练后餐或赛后餐增加膳食纤维多的食物以作补偿。

2 运动人群膳食营养指南

2009年美国运动医学会、美国饮食营养学会和加拿大营养师协会联袂公布了新版的运动人体饮食营养指南［3］，对 2000年的版本［10］进 行了修订和更新。新指南强调，良好的饮食营养有利于体力活动、运动能力、运动恢复和身体健康。新指南对食物和饮料的选择、摄取的时间安排以及如何使用各种营养补充品提出了建议［3］。新指南的各项条款建立在更加严格、系统、优化的资料入选和分析总结的基础之上。2001年，陈吉棣等学者提出了我国运动员膳食指南和各种营养素的适宜摄入量［1］。希望新版的我国运动人群膳食营养指南能够早日问世，并对竞技运动员和普通健身者有所区分。

3 补液

3.1 普通健身者

一般坐态男子每天的摄水量约为3.0L，女子2.2L，而运动人群则应在此基础上根据运动量和环境酌情增加［2］。充足的体水可保持循环血量通畅，避免血液粘稠度增加，有利于运动中氧、二氧化碳、营养物质和代谢产物的运输，尤其有利于心血管健康状况不佳的中老年健身者。对于普通健身人群，补水补液宁多勿少。补多仅增加排尿量，对运动锻炼的影响一般不大，而补少则可能带来潜在风险。此外，中老年普通健身者补液的成分如钠、糖含量等不必与运动员相同，可根据体内缺水状态、失汗量、血压、心血管健康、肥胖等具体情况而定，在出汗量少的情况下，补充矿泉水、茶水等即可。

3.2 职业运动员

对于竞技体育运动员来说，运动补液复水的原则是丢多少，补多少。有学者告诫补液复水不应该过度，否则有可能导致体内水潴留和体重增加，不仅影响运动能力，甚至有可能引起低钠血症［11，12］。但由于运动员的情况千差万别，运动前预补多少，运动中和运动后补多少，只能根据该运动员的个体情况而定，甚至一个较大样本、设计完美的人体实验结果也不能适用于某一特定运动员个体。因此笔者认为，运动员补液复水是一个充满个性化方案的领域，只有在补液大原则下制定出针对某运动员的个体方案，才有可能达到补液的目的。

3.3 补液指导原则

美国运动医学会2007年提出运动锻炼人群补液复水的指导原则，而这个原则似乎更带有竞技体育的色彩［13］。运动前补液：目的是保持机体正常的水容量和血浆电解质水平。注意要在运动前数小时补液，使液体充分吸收，尿量回到正常水平。运动中补液：目的是避免过度脱水（体重下降超过2%）和电解质明显改变，防止体能下降。运动中可补充含电解质和碳水化合物的运动饮料。汗液丢失速率和汗液电解质水平因人而异，补充的液体也应个性化。汗液丢失量可根据运动前后体重之差确定。运动后补液：目的是复水和回补电解质。补液量和补液速度应酌情而定［13］。

3.4 牛奶——天然的运动饮料

新近有学者对牛奶作为运动饮料的可能性做了实验室研究。一研究将受试者分为电解质＋糖、0.1%低脂牛奶、0.1%低脂牛奶＋糖、纯净水等4组，以70%VO2max强度进行力竭运动。要求受试者在运动前和运动中每隔10分钟时饮用，每人的摄入总量均为1.5升。结果显示，上述各组的力竭运动时间均值分别为 110.6、103.3、102.8和93.3分钟（P>0.05），其它代谢和生理性指标各组间无差异。研究者认为，低脂牛奶对改善运动能力的作用与电解质＋糖运动饮料相近［14］。

在另一项实验中，研究者让受试者在热环境下进行运动，体水丢失达到体重的1.8%，然后分别补充1.5倍体水丢失量的低脂牛奶、低脂牛奶＋20mmol/L NaCl、运动饮料和普通水。尿液收集结果显示，4组在补液后1～2小时的尿液排出量分别为 611±207、550±141、1184±321 和 1205±142m l，前两组明显少于后两组（P<0.001）。这提示低脂牛奶是有效的运动后复水饮料，其复水作用优于普通水，甚至优于运动饮料［15］。近期还有人报告，运动后饮用牛奶，可以促进和改善骨骼肌蛋白质的代谢和平衡［16］。

牛奶对保持运动中的运动能力和促进运动后的恢复均有作用，可成为运动饮料中的一员，这一研究结果令人欢欣鼓舞。牛奶为大众性日常饮品，获得性和接受性都很高，不仅适合于专业运动员，也适合于普通健身人群。在讲究回归自然的今天，回过头来细致研究牛奶等天然食品对运动的营养健康作用很有意义。希望能有更多的、就在我们身边的天然食品得到关注和研发。

4 运动营养保健补品

4.1 肌酸

肌酸是当前使用最为广泛的运动强力营养物质之一。大量研究资料证实，补充肌酸可以促进骨骼肌细胞能量代谢，增加骨骼肌质量，增强骨骼肌收缩力，特别是增强间歇性、爆发性、抗阻力性肌肉收缩的能力［17，18］。有研究显示，补充肌酸可增强抗阻力运动对提高老年人瘦体重和肌肉力量的作用［19］。

鉴于补充肌酸的广泛性，近年来一些研究探讨了补充肌酸对机体可能的潜在影响。本研究小组的资料显示，补充肌酸可引起实验动物肾脏肌酸合成的关键酶L-精氨酸-甘氨酸脒基转移酶（AGAT）活性下降［20］。我们还发现，当停止补充肌酸后，受到负反馈抑制的AGAT活性将很快恢复［21］。连续补充8个月肌酸，虽然大鼠肾脏AGAT活性显著降低，但肾脏结构、血清肌酐含量和骨骼肌肌酸激酶活性等均无显著变化［22］。这些结果表明补充外源性肌酸对内源性肌酸合成的潜在影响可能性不大。

4.2 咖啡因

咖啡因具有促进代谢、加速脂肪分解、加快能量消耗、增加胃液分泌、兴奋大脑中枢和交感神经、振奋精神、减轻疲劳感等作用，被认为具有兴奋和强力作用。咖啡因多次被国际反兴奋剂机构列为禁药，又多次解禁。这是因为咖啡因广泛存在于多种大众食物中，如咖啡、茶、可口可乐、巧克力等和许多感冒药物中，运动员一不留心就会吃入，造成“冤案”。另外比起其它违禁药物，咖啡因的作用也比较弱。自从2004年世界反兴奋剂组织（WADA）将其从违禁品名单中去除至今，咖啡因一直不算作兴奋剂。根据WADA官方网站网页http：//www.wada-ama.org/en/prohibitedlist.ch2公布的2009年违禁品目录，仍然没有咖啡因的名字，但将其列入赛内监控物质，赛外不做监控。不过，由于解禁后一些运动员有恃无恐服用咖啡因片剂以提高运动能力，使得将其重新列入兴奋剂的呼声一直不断。

作为一种边缘性强力物质，有专家总结了咖啡因的使用原则：①小剂量使用。因为与大剂量使用效果相同，但可免除大剂量使用时的利尿、头痛、失眠等副作用。②短期使用。长期使用可产生耐受，使其作用逐渐减弱。停止使用一段时间后重新使用，其强力作用依然有效。③大强度训练时使用。可提高训练水平。④失眠后使用。可消除疲乏，提高中枢性运动调控能力。⑤综合判断使用。运动员的身高、体重、年龄、性别、前期使用情况、耐受程度等，均作为咖啡因使用剂量、次数和时程的考虑因素［23］。

4.3 酸性缓冲剂

严格的实验室试验结果显示，通过补充碳酸氢钠等酸性缓冲剂，可增加机体碱储备，提高机体缓冲、降低运动中产生的乳酸等酸性代谢产物的能力，增加机体所需的钠、钾离子，延缓疲劳，提高运动能力［24，25］。

酸性缓冲剂的作用效果已经基本明了，现在应把研究重点放到它们的应用性上。由于个体状况千差万别，补充酸性缓冲剂必须因人而异，不可千篇一律。运动员要根据自己的情况摸索使用，找到符合自己的品种、剂量、服用时间和次数，同时医生或技术人员要给予必要的指导。另外，研究者应开发酸性缓冲剂适宜的载体，以克服酸性缓冲剂引起的胃肠不适、以及因口味不佳而引起的不愿使用等应用问题。

4.4 肉碱

由于肉碱在脂肪酸进入线粒体膜的过程中发挥重要转运作用，因此推测补充肉碱可能有利于运动中脂肪酸的氧化供能。但大多数设计严谨的实验结果表明，口服肉碱既不增加骨骼肌中肉碱含量，也不增强脂肪氧化分解，对大强度或耐力性运动均无明显作用［18］。

人体内可以合成少量肉碱，膳食中肉碱主要来自肉类等动物性食物，植物性食物肉碱含量较少。素食者从事运动补充肉碱是否有助于增强脂肪酸氧化？是否有助于提高运动能力？还未见到相关报告，值得研究。

4.5 精氨酸

精氨酸是体内合成肌酸的前体。研究发现，补充精氨酸可促进生长激素分泌，促进肌酸合成，增加一氧化氮产生，而一氧化氮有利于骨骼肌血管扩张［26，27］。这些结果在代谢上显示补充精氨酸可能对运动能力有潜在作用。研究显示，补充精氨酸有助于改善与内皮细胞损伤有关的心血管疾病患者的有氧运动能力，但还没有充分证据表明补充精氨酸可明显提高运动员和健康人群的运动能力［26］。

4.6 脂肪酸

4.6.1 共轭亚油酸

共轭亚油酸是人体必需脂肪酸——亚油酸的几何异构体和位置异构体的总称。研究表明，共轭亚油酸可对抗脂肪形成，可能在降低血脂、减轻肥胖、预防动脉粥样硬化等方面具有作用。但共轭亚油酸在人体的这些作用不如在实验动物身上那么明显［28］。有学者分析认为，共轭亚油酸在人体和动物研究上所表现的差异可能与实验方法、补充剂量和时间、受试对象的年龄和性别、共轭亚油酸的种类等有关［29］。最近有研究报告，补充共轭亚油酸可显著增加抗阻力运动降低老年人体脂量的作用［30］，也可改善年轻女性体成分，若伴随有氧耐力运动，效果更加明显［31］。这提示在对抗脂质形成上，共轭亚油酸与运动之间可能有相互增效作用。共轭亚油酸的种类繁多，研发最具功效的异构体，是当前的研究热点。

4.6.2 ω－3和ω－6不饱和脂肪酸

两种必需脂肪酸中，亚油酸属于ω－6不饱和脂肪酸系列，α－亚麻酸属于ω－3不饱和脂肪酸系列。二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）等也属于后者。ω-3不饱和脂肪酸的作用近年来受到广泛关注。ω-3不饱和脂肪酸可以降低血胆固醇和甘油三酯，还可对抗血栓形成，舒张血管，降低血压。

研究显示，过多的ω-6不饱和脂肪酸摄入可引起血液粘稠度增加，血管收缩和痉挛［32，33］。增加ω-6不饱和脂肪酸摄入，可使高强度运动中自由基形成和炎性反应更为明显，而EPA和DHA这两种ω-3不饱和脂肪酸可对抗这种作用［32］。研究发现，补充EPA和DHA，可使运动中每搏输出量和心输出量增加，循环血管阻力下降，氧输送和二氧化碳排出增强。这不仅对于运动员，对于心血管疾病患者和其他运动能力下降者均有意义［33］。补充ω-3不饱和脂肪酸对于胰岛素抵抗患者也有一定的益处［34］。

有人提议运动人群应该每天摄入1～2g EPA和DHA，EPA/DHA比值应为2/1［32］。我国有众多从事体育锻炼的中老年人，他们的心血管系统和呼吸系统机能呈逐年下降的生理趋势。补充EPA和DHA等ω－3不饱和脂肪酸，可改善他们的运动能力和健康状况，作用可能比对年轻的专业运动员更加明显。但这需要研究资料加以证实。这方面的研究在国内还没有见过报道，国外的资料也极少。

4.7 其它

虾青素（astaxanthin）、儿茶素（catechin）、α-硫辛酸（α-lipoic acid）、辣椒辣素（capsaicin）等也是近年来受到关注的、与运动和健康有关的食物成分，具有促进运动中脂肪动员利用或对抗运动引起的氧化损伤等作用［35，36］，其潜在功效值得进一步深入研究。

5 慢病患者的运动营养

5.1 肥胖病

肥胖是一种能量过剩性疾病，与遗传学、生理学、行为学等有关。肥胖可伴随心脑血管疾病、糖尿病、高血压、脂肪肝、癌症等多种疾病，呈逐年增多的倾向。运动可以消耗能量，还可改善身体机能和健康，是预防和治疗肥胖病及其相关疾病的重要措施［37-39］。

肥胖是过多的脂肪在体内的积累。运动的多种因素包括强度、持续时间、类型（有氧运动或无氧运动）、运动锻炼水平或基础等影响体内脂肪的动员和氧化供能。资料显示中等强度的运动最有利于脂肪的动员和氧化。运动引起的脂肪氧化可发生在运动中和运动后。研究发现，不管什么强度的运动，都可引起运动后脂肪的动员氧化［40］。这提示大强度甚至无氧运动也可引起运动后脂肪的动员消耗。这对于指导情形各异的肥胖者运动减肥提供了基本的理论基础：即无论何种运动，只要是主动肌肉收缩，均可减肥。

体重指数是评价人体是否肥胖的简易指标。运动员瘦体重较多，如果仅按体重指数的话，有可能错将运动员评定为超重或肥胖。还应结合体成分、体型及其所从事的运动项目综合判断［41］。

5.2 糖尿病

1型和2型糖尿病病因不同，因此患者进行运动时的营养重点也不同。1型糖尿病患者运动时重点预防低血糖。运动前1～3小时应摄入碳水化合物丰富的食物，胰岛素用量要减少。运动中，每1小时应摄入40g葡萄糖。如果不减少胰岛素用量，还应摄入更多的葡萄糖。运动后，要注意补充碳水化合物食物以恢复糖原储备。措施虽然很麻烦，但1型糖尿病患者还是应该多做运动锻炼［42］。

低血糖问题对2型糖尿病患者来说没那么严重。运动有助于改善2型糖尿病患者的糖脂代谢调节，防止病情发展。对于2型糖尿病患者，运动锻炼应成为常规性活动，不但可以提高胰岛素敏感性，降低血糖，并且还可控制体重。为防止万一，2型糖尿病患者运动时应备少量碳水化合物类食品，如巧克力、糖块等，仅在出现低血糖头晕时使用［42］。

5.3 高血压

有氧耐力运动可防止高血压发展，可降低高血压患者的血压。高血压患者耐力运动后血压可降低5～7mm Hg，并可维持长达22小时的时间［43］。高血压患者进行运动应适量，不可高强度大运动量，以免造成血管意外。

2005年美国膳食指南和2008年加拿大高血压教育计划均提出正常人每天钠摄入量少于2.3g（相当于食盐5.8g），高血压病人和中老年人少于1.5g（相当于食盐3.8g）［44，45］。中国营养学会在 2007 年 《中国居民膳食指南》中建议每人每天食盐摄入量不超过6g，包括酱油、酱菜、酱中的食盐量［46］。中国高血压防治指南（2005年）也提出同样的建议［47］。显然，我国对高血压患者钠的推荐摄入量要高于美国，而且没把中老年人与其他年龄的人区别对待。高血压患者包括中老年人的运动量一般不大，出汗不多，对钠也不会有更高要求。中老年人是高血压的高风险人群，应该与高血压患者一样，尽量降低钠的摄入。

6 结束语

运动营养是一个应用性很强的学科，随着时代和社会的发展，会不断出现许多新的问题，出现许多新的研究热点。希望这些问题能够及时、完美地解决，希望在这些热点领域能出现包括实验室、现场以及循证医学在内的完整的研究资料和成果，以指导运动人群的营养和健康。

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