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中长跑运动员的营养与水分补充

时间:2015-12-14 16:52:09作者:黄德诚 来源:香港体育教育网

  运动与营养素

  人体在休息或从事体力活动时所需要的能量,都是来自日常饮食中的营养素(nutrients)。这些营养素共可分为六个类别:糖类(碳水化合物)、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质和水分。

  糖类

  糖类或碳水化合物(carbohydrates)是由碳、氢和氧塬子所组成的化合物的总称,分单糖(monosaccharides)、双糖(disaccharides)和多糖(polysaccharides)。

  糖类最简单的结构是单糖类,如葡萄糖(glucose, C6H12O6,亦称血糖)、果糖(fructose)和半乳糖(galactose)。葡萄糖可以被人体细胞直接用来提供能量,亦可以肝糖(glycogen)的形式储存于肌肉和肝之内,又或者被转化成脂肪来储存能量。人体能轻易地把果糖和半乳糖转化成葡萄糖以提供能量。

  双糖类由两个单糖组成, 当中有蔗糖(sucrose)、麦芽糖(maltose)和乳糖(lactose)。多糖类则是由叁个或以上的单糖类组合而成,其中最普遍的有淀粉(starch)、纤维素(cellulose)和肝糖(glycogen)。

  一个淀粉的分子可以由数百,甚至是数千个独立的糖分子组成。淀粉的主要来源包括玉米、榖类、豆类及马玲薯。纤维素是淀粉以外的另一种植物性多糖类,它是植物的主要结构成分。虽然纤维素难以被人体消化,亦无多大的营养价值,但却有助于肠胃的日常运作,缩短食物残渣通过消化道的时间,及降低血液内胆固醇的功效。

  肝糖亦称为动物性淀粉,也是一个很大的分子结构。肝糖在食物中的蕴藏量并不高,反而当过剩的葡萄糖进入肝或肌肉时,则会被转化成肝糖而储存起来。人体的肝和肌肉内约有375 至475 克的肝糖储备,当需要葡萄糖来提供能量的时候,这些肝糖储备便会再度被转化成葡萄糖,随着血液被带到正在工作的肌肉之中,以供应所需的能量。

  碳水化合物的主要作用,就是为人体内千亿个细胞提供能量。食物中的碳水化合物,不论是各种糖类或淀粉,都要先分解成葡萄糖,才可以被血液运送到细胞来提供能量。如果这些葡萄糖仍未能满足能量的需求,肝臟及肌肉的肝糖储备就会被动用来提供能量。反过来说,过剩的糖分会以肝糖的形式被储存起来,不过当肝及肌肉内都储满了肝糖后,剩余的糖分便会被转化成脂肪,储存在皮肤下的脂肪细胞之中。因此,就算膳食是以碳水化合物为主,若吸取了过多热量的话,体内脂肪的含量仍然是会有所提高的。此外,摄取充足的糖类亦能避免人体以蛋白质作为供能用途。

  脂肪

  脂肪(fats)也是由碳、氢和氧的塬子组成,人体内超过95%的脂肪,都是以叁酸甘油脂(triglyceride)的形式出现。叁酸甘油脂主要是由甘油(glycerol)和脂肪酸(fatty acid)的分子组合而成。脂肪酸又分为饱和(saturated)与不饱和(unsaturated)两种。日常食用牛油中的脂肪酸,就是以饱和脂肪酸为主。一般来说,植物油内的脂肪酸,都是不饱和脂肪酸。再者,不论脂肪酸的饱和程度为何,所有脂肪的热量基本上都相同。大部分营养学家和医护人员都认为应以不饱和脂肪取代至小部分饱和脂肪的摄取量,以降低患上心血管疾病和各种癌症(如直肠癌)的机会。

  除了叁酸甘油脂外,部分脂肪还会以磷脂(phospholipids)、脂蛋白(lipoproteins)和胆固醇(cholesterol)等形式出现。胆固醇可以从食物摄取或体内自行製造而成,它是人体内一些重要功能(如製造胆汁和雌、雄激素)的重要营养素。可是,医学界认为叁酸甘油脂和胆固醇均与各种心血管疾病有关,很多人亦开始从膳食中减少这类脂肪的摄取量。

  脂蛋白是血液中运送脂肪的主要形态,它是血脂和蛋白质的结合体。高密度脂蛋白(highdensity lipoproteins, HDL)包含较多的蛋白质和相对地少的胆固醇;低密度脂蛋白(low density lipoproteins, LDL)包含较多的脂肪和相对地少的蛋白质成分。低密度脂蛋白较容易黏附在动脉的血管壁上,于是令血管变得狭窄而逐渐形成冠心病。反过来说,高密度脂蛋白能够带走血管壁上的胆固醇,亦能抢佔血管壁上的阵地,令低密度脂蛋白无处黏附,因而有助于预防心血管疾病。

  由于人体对脂溶性维他命(如A、D、E、K)和必须脂肪酸的需求,每日的膳食都应有一定的脂肪含量。低热量-低饱和脂肪膳食、戒烟及有氧运动均有助提高体内高密度脂蛋白的水平。

  蛋白质

  蛋白质(proteins)主要由氨基酸(amino acids)组成,是人体组织结构的材料。总共有二十种不同的氨基酸,其中八种不可以在人体内合成,必须从食物中摄取,称为必须(essential)氨基酸;其余十二种可以在人体内合成,称为非必须(nonessential)氨基酸。建议成人每天应摄取约每千克体重0.7克的蛋白质,最少也要有每千克体重0.35至0.5 克,但亦不可高于每千克体重1 克的摄取量,否则蛋白质代谢时会提高肾臟的负荷。

  维他命、矿物质

  虽然维他命、矿物质都不含热量7,但它们均是维持人体正常运动的重要营养素。一般来说,均衡的饮食已能够提供足够的维他命及矿物质,除有特别需要的人士外,毋需再作额外的补充。就算有需要补充额外的维他命及矿物质,也必须按照医护人员的指示进行。此外,亦无确实证据显示额外补充维他命或矿物质有助于提高运动表现。

  

  水也是不含热量,它佔上了人体重量的40 至60%。由于肌肉的重量有75 至80%是由水构成,而脂肪中水所佔的重量仅为15 至30%,所以就算体重相同,肌肉较多的人体内储存着的水分亦会较多。

  水分可以从饮品、食物及新陈代谢中获得;水分亦可以从排除尿液、粪便、出汗及气体交换中流失。尿液中有96%是水,成年人在正常情形下每天会排放1000 至1500 毫升的尿液。粪便中亦有70%是水,所以正常人每天会从粪便流失约100 毫升的水分;可是在腹泻的情况下,水分流失的程度却可达至1500至5000毫升。

  水不仅是人体内的重要介质,也是调节体温的重要物质。整个人体的表面约有二千五百万条汗腺,在一般的气温下,人体每天会排放500 至700 毫升的汗液,但在酷热的天气下作剧烈运动时,汗液的流失可以高达8 至12 公升。马拉松选手在一场正式比赛中就可以因汗液的流失而损失6 至10%的体重。此外,每天亦有250 至300 毫升的水分会在唿气的过程中被排出体外。因此,进行长时间的耐力运动时,水分的补充便相当重要。

  运动员的热量需要

  根据世界卫生组织,个人每天热量需要的计算如下:

  每天热量需要 = 基础代谢率 × 活动量份数

  男性基础代谢率的计算

年龄

基础代谢率(千卡)

0 – 3

60.9 × 体重 – 54

>3 – 10

22.7 × 体重 – 495

>10 – 18

17.5 × 体重 + 651

>18 – 30

15.3 × 体重 + 679

>30 – 60

11.6 × 体重 + 879

>60

13.5 × 体重 + 487

  女性基础代谢率的计算

年龄

基础代谢率(千卡)

0 – 3

61.0 × 体重 – 51

>3 – 10

22.5 × 体重 + 499

>10 – 18

12.2 × 体重 + 746

>18 – 30

14.7 × 体重 + 496

>30 – 60

8.7 × 体重 + 829

>60

10.5 × 体重 + 596

  活动量份数的计算

轻量

中量

大量

1.55

1.78

2.1

1.56

1.64

1.82

  轻量活动:步行4 至5 公里、购物、洗衣、高尔夫球。

  中量活动:园艺、单车、网球等。

  大量活动:跑步、爬山、游泳、足球等。

  计算实例

  一名年龄为16 岁,体重为60 千克,每天都有跑步的男性,其每天热量的需要如下:

  基础代谢率 = 17.5 × 60+651= 1701(千卡)

  每天热量需要 = 1701 × 2.10= 3572.1(千卡)

  一般人与运动员对食物需求的分别主要在于热量的多少,一个中等活耀的男性,每天热量的需要约为2900 千卡(女性为2200 千卡),但耐力项目运动员一天的热量需要可以超过5000至6000 千卡,叁项运动员每天热量的需要甚至

  可以超过10000 千卡。对于这类运动员,较适宜分开四至五餐来进食。

  并无证据显示,运动员的膳食有别于常人(除了分量之外),一般来说,糖类、脂肪和蛋白质在膳食中的比例为:

糖类

55至60%

脂肪

25至30%

蛋白质

12至15%

  运动时的燃料选择

  运动的强度增加时,会偏向採用糖类作为燃料,当糖类能源的供应出现短缺时,运动能力就会下降。脂肪在不同运动强度时都会有分参与能源补给,但运动的强度增加时,脂肪的贡献会减少8。虽然蛋白质在休息或运动时都可以作为燃料,但除了在饥荒或节食的情况下,其贡献只是微乎其微(少于5%)。

  运动时的水分补充

  如果得不到足够的水分补充,运动能力(特别是耐力项目)及对热的适应能力就会明显下降;长跑运动员往往就由于脱水(dehydration)的关係而被迫要把步速降低。一个本来可以在35分鐘内完成10000 米的运动员,便可以因为脱水(4%)的关係而慢了超过2 分48 秒(Wilmore与Costill,1994)。因此,在正式运动前,运动员必须确保已经摄取足够的水分。在运动前的24小时内,除了要摄取日常需要的水分(约8杯)外,还要在运动开始前的2 至3 小时,摄取额外400 至600 毫升的水分。

  虽然在流汗的时候,亦会同时流失电解质,但当剧烈出汗的时候,水分的流失要比电解质的流失来得严峻。因此,水分的补充要比电解质的补充来得重要。当人觉得口渴的时候,就会想喝水; 而这口渴的机制是由脑内的视丘下部(hypothalamus)控制。不过,这个口渴的机制并不可靠,当觉得口喝的时候,往往已经是到达脱水的程度,而且就算到达这个地步,也只会断断续续地有想喝水的感觉,所以必须喝超过想渴水的分量。

  运动开始后,每隔15 至20 分鐘,应摄取150至350 毫升的水分。进行超过一小时的大强度项目时,饮料最好含有4 至8%的碳水化合物。由于在大多数的情形下,运动员都未能在运动进行中完全补充失去的水分,所以运动结束后应再摄取相当于体重流失150%的水分,以防止出现脱水的情况。

  运动时的膳食

  许多运动员只着眼于训练计划和技术改进,反而忽略了营养补充对运动表现的重要。人体内血糖的浓度会在餐后两个半至叁小时后开始下降,于是会出现疲劳和工作效率下降的现象。当血糖的浓度进一步下降时,就会有饥饿的感觉出现。如果以血糖的浓度作为基準,一般人每天至少要进食叁餐;而运动员更要进食四至五餐,并以少食多餐的形式进行,以便能够经常维持血糖的浓度和减少脂肪的堆积。

  运动前膳食(Pregame Meal)

  运动前应避免产生气体的食物。此外,脂肪和蛋白质的消化较慢,应在运动前叁至四小时食用;碳水化合物(谷类、果汁、多士)一般较易消化,可在运动前两小时食用。运动前叁十分鐘饮用流质食物,一般不会对运动做成不良影响,但这段期间亦不宜饮用糖分太高的饮料,以免因胰岛素的分泌而降低血糖的浓度,也就降低了运动时的能量来源。

  根据Wilmore 与Costill(1994),无论在耐力项目(超过1小时)开始前5分鐘、2小时或进行间进食碳水化合物都能促进运动表现。但运动员切勿在运动开始前的15 至45 分鐘进食碳水化合物,因为这样做会激发胰岛素(insulin)的分泌,使血糖浓度下降,而且也防碍了运用脂肪作为燃料的功能,于是引致运动开始后不久便出现疲劳现像,最终影响了运动表现。

  肝糖超补法(Carbohydrate Loading)

  在正常情况下,人体内每千克肌肉约储存着15 克的肝糖,还有些储存在肝臟内。进行长时间耐力项目(如马拉松)时,体内的糖分可提供约个半小时的能量(Jensen 与Fisher,1979)。因此,如果可以增加人体内的肝糖储备,理论上就能够促进耐力项目的表现。

  耐力项目(马拉松)运动员一般採用以下几种方法来增加体内的肝糖储备:

  1. 连续在比赛前的3至4天进行高碳水化合物膳食,并且在这段期间避免进行剧烈的训练,研究发现这种準备方式可以提高体内的肝糖储备(25克/每千克肌肉)。

  2. 第二种形式是先以运动来耗尽体内的肝糖储备,然后再连续几日进行高碳水化合物膳食,研究发现这种方式可以把体内的肝糖储备提升至塬来的2倍。

  3. 第三种方式同样是先以运动来耗尽体内的肝糖储备。首先是连续叁日进行低碳水化合物、高脂肪及蛋白质膳食,并同时进行剧烈的运动训练;之后便连续叁日进行高碳水化合物膳食,并同时降低训练量。研究发现,这种方式可把体内的肝糖储备提升得更高(50克/每千克肌肉)。

  不过,运动员採用肝糖超补法时也要付出代价,就是身体会同时储存多一定分量的水分(每1 克肝糖跟2.6 克水同时储存)。例如,当每千克肌肉的肝糖储备由15 克增加至40克时,30千克的肌肉就储存着750克,约1.5磅的肝糖和3.9磅的水了。

  运动后膳食

  如果每隔几天才进行剧烈的运动训练或比赛,只要有均衡的膳食,经过一至两天的日常进食后,体内的肝糖储备便能够恢復正常。不过,对于要连续多日进行剧烈的训练或比赛,又或者在同一日内要进行的运动员来说,运动后进行高碳水化合物膳食也是非常重要,特别是运动结束后的2 个小时之内。研究发现运动后立刻进食以每磅体重计,2/3 克的碳水化合物,并在2 个小时后再次重复进食相同分量,便能够迅速恢復体内的肝糖储备(Anderson)。

  赛前膳食的安排

  如果比赛在晨早举行,赛前膳食的安排便更加重要,因为自对上一次的晚餐起计,经过了十二小时或以上之后,肝糖的储备已经在最理想水平以下。赛前膳食能起到重新恢復能源储备的作用,也就可以延迟疲劳的出现。

  比赛在早上举行:

  之前一晚要进食高碳水化合物晚餐。比赛当日的早上,只宜吃一顿轻量的早餐或小吃。

  比赛在下午举行:

  之前一晚及比赛当日的早上,都吃一顿高碳水化合物膳食。中午的时候,只宜吃一个轻量的午餐。

  比赛在黄昏举行:

  比赛当日的早上和正午,分别吃一顿高碳水化合物的早餐及午餐。下午只宜再吃点小吃。

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