運(yùn)動營養(yǎng)食品是當(dāng)前市場的一個熱門領(lǐng)域。根據(jù)Zion市場研究報(bào)告，2016年全球運(yùn)動營養(yǎng)市場市值達(dá)到283.7億美元，5年之內(nèi)將保持8.1%的年均增長率，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到450億美元。如此廣闊的市場前景吸引著很多傳統(tǒng)食品商和初創(chuàng)企業(yè)涌入這個領(lǐng)域。針對專業(yè)運(yùn)動員和普通運(yùn)動健康愛好者的食品大量涌現(xiàn)，在它們的包裝上也開始出現(xiàn)一些非常專業(yè)的名稱和概念。

那么，如何從營養(yǎng)學(xué)角度去判斷一款產(chǎn)品是否科學(xué)？運(yùn)動營養(yǎng)科學(xué)到底有哪些秘密？本文為您詳細(xì)揭示運(yùn)動生理學(xué)基礎(chǔ)和營養(yǎng)科學(xué)的常識，這些認(rèn)知對于運(yùn)動食品開發(fā)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

全文要點(diǎn)：

有氧運(yùn)動與無氧運(yùn)動的區(qū)別

人體如何進(jìn)行能量代謝

無氧運(yùn)動的能量供給

l有氧運(yùn)動的能量供給

l有助于提高運(yùn)動能力的成分

有氧運(yùn)動與無氧運(yùn)動有何區(qū)別？

體育鍛煉是打擊肥胖的武器之一，無論是舉重或慢跑，游泳還是100米短跑，消耗卡路里和脂肪，都是體重管理的一部分。但體育運(yùn)動和飲食也并不是相互排斥的，完整的健康需要這兩者的相互平衡。一般來說，體育運(yùn)動分為兩種，無氧和有氧，每種運(yùn)動方式都有自己特定的營養(yǎng)需求。

無氧運(yùn)動是指短時間內(nèi)（通常是幾秒鐘到幾分鐘）劇烈的運(yùn)動。在這期間，人體內(nèi)的葡萄糖被分解并產(chǎn)生乳酸，從而達(dá)到消耗葡萄糖和脂肪的目的。有氧運(yùn)動，包括跑步，劃船，騎自行車等活動，可能是低強(qiáng)度或高強(qiáng)度的，但通常持續(xù)時間較長，對肌肉的作用效果也不同，其目標(biāo)是消耗儲存在卡路里中的能量。

雖然有氧運(yùn)動和無氧運(yùn)動之間經(jīng)常會有所區(qū)分，但實(shí)際上兩者也有許多共同點(diǎn)：人們通常會同時進(jìn)行兩種運(yùn)動，與此同時，人體內(nèi)的三種能量系統(tǒng)——蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪都是主要消耗的能量物質(zhì)。運(yùn)動的強(qiáng)度和持續(xù)時間決定了是碳水化合物還是脂肪作為你能量的主要來源，哪種能量系統(tǒng)占主導(dǎo)地位，還有哪些輔助成分可以幫助支持訓(xùn)練和訓(xùn)練效果。

乳制品中的乳清蛋白已經(jīng)被證明有助于改善跑步者中的有氧運(yùn)動表現(xiàn)，對阻力運(yùn)動也是如此▎人體能量代謝機(jī)制

通過一系列步驟，人體將食物轉(zhuǎn)化為可以被直接利用的能量—三磷酸腺苷（ATP），以維持人體內(nèi)所有細(xì)胞的正常工作。ATP幾乎不會儲存在人體體內(nèi)，因此，人體必須通過不斷的ATP合成，以適應(yīng)體內(nèi)的能量需求。加州理工大學(xué)體育與運(yùn)動生理學(xué)教授兼人力資源研究實(shí)驗(yàn)室主任Eddie Jo博士說：“人體內(nèi)ATP的合成速度非常活躍，并且與人體內(nèi)對ATP的需求成正比?！?/p>

三種不同的能量系統(tǒng)以不同的速度產(chǎn)生ATP，以適應(yīng)不同的運(yùn)動強(qiáng)度。

磷酸鹽系統(tǒng)使用磷酸肌酸來重新合成ATP，產(chǎn)出速率最快，雖然隨時可以獲取，但肌肉中磷酸肌酸的存量很小，從而限制了該系統(tǒng)產(chǎn)生足夠多的ATP以保證持續(xù)運(yùn)動1分鐘以上的能力。磷酸鹽系統(tǒng)在運(yùn)動開始時非常重要，同樣對持續(xù)30秒至1分鐘的短時間運(yùn)動也很重要。

厭氧糖酵解不需要氧氣來促進(jìn)葡萄糖產(chǎn)生ATP。這使其成為高強(qiáng)度活動中的重要能量來源途徑，能夠持續(xù)30秒至2分鐘，特別是人在鍛煉時需要吸收空氣之時。厭氧糖酵解被認(rèn)為是一種中間途徑，它比有氧糖酵解產(chǎn)生的ATP快，但比磷酸鹽系統(tǒng)慢得多。

有氧糖酵解利用氧氣從碳水化合物和脂肪中產(chǎn)生ATP。通過有氧糖酵解的ATP生產(chǎn)速率比磷酸鹽系統(tǒng)和有氧糖酵解都要慢，但持續(xù)時間長。華盛頓大學(xué)（CWU）營養(yǎng)專業(yè)研究生課程主任，營養(yǎng)和運(yùn)動科學(xué)助理教授Kelly Pritchett博士解釋說：“這是因?yàn)槿梭w內(nèi)有無限的脂肪供應(yīng)，但體內(nèi)的糖原往往被快速耗盡?！?/p>

高強(qiáng)度的運(yùn)動，實(shí)際上都是高度有氧的，因?yàn)橛醒醐h(huán)境下ATP生成量是的。但沒有任何類型的運(yùn)動可以將無氧代謝系統(tǒng)徹底分離，實(shí)際上這三個系統(tǒng)在任何類型的運(yùn)動中都在發(fā)揮作用。北卡羅來納大學(xué)運(yùn)動科學(xué)系副教授Abbie Smith-Ryan博士認(rèn)為，“在開發(fā)運(yùn)動食品或飲料時，開發(fā)者需要考慮到不同運(yùn)動類型的主要能量來源，因?yàn)檫@會對運(yùn)動表現(xiàn)和后期恢復(fù)產(chǎn)生巨大影響。了解產(chǎn)品是針對耐力運(yùn)動員還是短跑運(yùn)動員非常有必要，這會深刻影響該產(chǎn)品最終的配料選擇?！?/p>

Smith指出，補(bǔ)水，電解質(zhì)和一些獨(dú)特的原料都可以支持主要的厭氧（短跑運(yùn)動員，舉重）或有氧（耐力運(yùn)動）運(yùn)動。

無氧運(yùn)動的能量供給：素食運(yùn)動員是富肌酸食品的消費(fèi)對象？

肌酸被廣泛用作運(yùn)動員食物和飲料的重要成分。對于短時間內(nèi)的高強(qiáng)度運(yùn)動如舉重，ATP-PCr [磷酸肌酸]系統(tǒng)是主要的能量系統(tǒng)，要優(yōu)化肌酸的儲存能力，可以多吃富含來源于肉類，魚類和家禽中蛋白質(zhì)的食物。

來自肉類和海鮮的蛋白質(zhì)也富含膽堿。膽堿是神經(jīng)遞質(zhì)的前體，而飲食中的乙酰膽堿通常足以在正常條件下滿足身體需求，但初步證據(jù)表明膽堿的消耗可能會限制運(yùn)動性能。

雞蛋是膽堿最豐富的來源食物之一。膽堿是多種生理學(xué)代謝途徑中的關(guān)鍵物質(zhì)，可以增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)消耗的人的耐力表現(xiàn)。

蛋白質(zhì)組分也是有益的，例如，在無氧阻力訓(xùn)練中補(bǔ)充膠原蛋白肽能夠改善身體組成并增加年長者的肌肉力量。

在國際體育營養(yǎng)和能量代謝雜志上發(fā)表一篇的學(xué)術(shù)評論中，俄勒岡州立大學(xué)營養(yǎng)與運(yùn)動科學(xué)系的Jay Penry博士和Melinda Manore博士描述了除了合成神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿外，膽堿在多種生理途徑中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。膽堿是細(xì)胞膜信號的磷脂成分脂蛋白（脂質(zhì)運(yùn)輸所需），并在減少同型半胱氨酸中發(fā)揮作用。耐力運(yùn)動可能會對其中的一些途徑加壓，從而增加人體對膽堿作為代謝底物的需求。

兩位博士的研究重點(diǎn)是耐力運(yùn)動和人體膽堿需求之間的聯(lián)系，運(yùn)動對于血膽堿水平的影響機(jī)制以及甲基代謝與可利用膽堿之間的聯(lián)系。他們還評估了口服膽堿補(bǔ)充劑對于增強(qiáng)耐力表現(xiàn)的能力，并提出了相關(guān)證據(jù)表明，目前成年男性的膽堿推薦攝入量可能不足。

Penry和Manore強(qiáng)調(diào)，“只有劇烈和長時間的體力活動才能顯著減少可利用膽堿的儲備?？诜憠A補(bǔ)充劑可能只會增加那些將膽堿消耗至正常水平之下的運(yùn)動的耐力表現(xiàn)?！?/p>

素食者與食肉人群相比，體內(nèi)存儲的肌酸少，但利用效率更高。這使素食運(yùn)動員成為富含肌酸產(chǎn)品的消費(fèi)對象。補(bǔ)充肌酸可以改善肌酸儲存能力，從而促進(jìn)更快地合成ATP。隨著時間的推移，肌酸儲量可以通過精心設(shè)計(jì)的訓(xùn)練計(jì)劃來增加，有助于提高速度，力量和實(shí)力。

Pritchett說：“通過無氧糖酵解，高強(qiáng)度無氧運(yùn)動的主要能量系統(tǒng)可以持續(xù)30秒至2分鐘，但這條路徑只能氧化碳水化合物，這意味著碳水化合物是主要的能量來源?！北M管糖原是機(jī)體能量的主要形式，但葡萄糖（來自運(yùn)動前或運(yùn)動期間食用的食物）和糖原都能支持高強(qiáng)度運(yùn)動。

在長時間高強(qiáng)度運(yùn)動的間歇期內(nèi)，肌肉疲勞將會消耗大量的糖原。少量糖原儲存在肝臟中，大部分儲存在肌肉中。一般來說，人體內(nèi)每公斤體重約含15g糖原。然而，只有當(dāng)一個人每天吃足夠的碳水化合物和卡路里才能使糖原儲存化。

減少來源于碳水化合物的卡路里攝入，意味著在運(yùn)動開始時，糖原儲存不會滿。此外，雖然在低強(qiáng)度運(yùn)動和高強(qiáng)度運(yùn)動期間會使用肌糖原，但肝糖原主要用于低強(qiáng)度運(yùn)動。

參加馬拉松比賽的運(yùn)動員通常會將一些高強(qiáng)度訓(xùn)練納入整體訓(xùn)練方案中。在比賽中的加速階段和沖刺終點(diǎn)線之前，他們的身體都會需要無氧糖酵解產(chǎn)生的能量。這些運(yùn)動員仍然需要持續(xù)的碳水化合物攝入?！斑@并不是像激烈的訓(xùn)練那樣需要大量碳水化合物?！毙菟诡D貝勒醫(yī)學(xué)院矯形外科系運(yùn)動營養(yǎng)師Roberta Anding說，“通常，他們會低估所需的碳水化合物量。”

植物性食物富含礦物質(zhì)，維生素和抗氧化劑，可促進(jìn)體內(nèi)能量產(chǎn)出，細(xì)胞組織重建能力和耐力提升，同時保持細(xì)胞的運(yùn)轉(zhuǎn)順利。來源：ISTOCK▎有氧運(yùn)動的能量供給：是吃高脂食物還是吃馬鈴薯？

脂肪和碳水化合物均可為有氧運(yùn)動提供能量。脂肪是一種緩慢釋能的燃料，相比碳水化合物，脂肪生成ATP所需的時間更長。因此，當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度較低時，所需能量的大部分可能來自脂肪。當(dāng)強(qiáng)度上升時，會使用更多的碳水化合物，主要來自糖原。

耐力運(yùn)動員，特別是那些極低強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動員，如超耐力運(yùn)動員，騎自行車的人或游泳運(yùn)動員，通常選擇高脂肪或生酮飲食（主要熱量來源于脂肪，少于15％的熱量來自蛋白質(zhì)，少于5％的熱量來自碳水化合物）而非傳統(tǒng)的高碳水化合物飲食。然而，沒有證據(jù)表明這種膳食方法比標(biāo)準(zhǔn)的高碳水化合物飲食更好。此外，低碳水化合物/高脂肪飲食可能會削弱運(yùn)動能力。

由于一些誤導(dǎo)，太多的運(yùn)動員忽視了一種高能量，低熱量，營養(yǎng)豐富的食物：馬鈴薯。馬薩諸塞州圣愛德華茲大學(xué)科學(xué)和營養(yǎng)學(xué)兼職教授Mark Anthony博士認(rèn)為，“馬鈴薯在許多持久型運(yùn)動飲食中的地位低下，主要原因是它被視為高血糖指數(shù)食品?！?/p>

除了教學(xué)之外，Anthony也訓(xùn)練手球運(yùn)動員，他自己也是一項(xiàng)高能量運(yùn)動中的。他補(bǔ)充說，血糖指數(shù)被認(rèn)為是針對糖尿病患者的一個生理指標(biāo)，它可以受多種變量影響而被改變，因此無法作為測量碳水化合物質(zhì)量的指標(biāo)。

“事實(shí)上，血液中很容易獲得來自易消化淀粉的低唾液葡萄糖，從而使馬鈴薯成為對運(yùn)動員非常有價(jià)值的肌肉-糖原加載工具。葡萄糖通過在細(xì)胞內(nèi)的糖酵解環(huán)節(jié)被分解，再通過無氧代謝產(chǎn)生ATP。然后，產(chǎn)生的丙酮酸轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，并進(jìn)入TCA循環(huán)?！?/p>

然而，這并不意味著運(yùn)動員應(yīng)該吃炸薯?xiàng)l和薯片，蒸煮的馬鈴薯才是他們更理想的食物?！板憻捄蠹∪馓貏e貪婪，根莖和塊莖類食物淀粉在低溫下經(jīng)過慢煮，可以更有效地補(bǔ)充這個關(guān)鍵的能源庫?！?/p>

馬鈴薯，包括根莖類蔬菜，是一種完整的食物。它們含有對運(yùn)動員有價(jià)值的維生素和礦物質(zhì)，雖然馬鈴薯的蛋白質(zhì)含量很低，但它仍然保持著所有必需氨基酸的平衡。它們還富含吡哆素[維生素B6]，這對蛋白質(zhì)代謝至關(guān)重要。”

馬鈴薯含有大量的維生素C，即使在煮熟的情況下。努力訓(xùn)練的運(yùn)動員需要保持電解質(zhì)的平衡，而且這里需要再次強(qiáng)調(diào)，馬鈴薯是體內(nèi)主要電解質(zhì)鉀的豐富來源。當(dāng)葡萄糖被運(yùn)送到肌肉細(xì)胞中時，它會攜帶鈉（細(xì)胞外的主要電解質(zhì)）。被稱為鈉/鉀泵的細(xì)胞膜蛋白質(zhì)使用能量將鈉推出細(xì)胞外，同時使鉀留在細(xì)胞內(nèi)。在運(yùn)動后的休息時段與康復(fù)期間，重建這個關(guān)鍵的平衡將會使用運(yùn)動員的很大一部分精力。

推薦馬鈴薯作為運(yùn)動員高價(jià)值食物的另一個理由是：馬鈴薯在正確處理的情況下，它們的飽腹感指數(shù)。測定單一食物飽腹感指數(shù)的方法是在受試者吃了大量測試食物后，對其饑餓的傾向進(jìn)行評估。而水煮馬鈴薯以優(yōu)勢勝出。作為飽腹指數(shù)的食物，水煮馬鈴薯可以成為強(qiáng)大的食欲抑制劑。

馬鈴薯在煮沸冷卻后，其中的抗性淀粉含量很高。抗性淀粉主要來自馬鈴薯、高直鏈淀粉玉米、未成熟的香蕉和其他食物，通常也具有高飽腹感指數(shù)，有助于降低血液中的膽固醇含量。

相比那些依靠大量碳水化合物支持訓(xùn)練和運(yùn)動的飲食方式，飲料、豆類、膠質(zhì)和其他具有多種形式碳水化合物的運(yùn)動營養(yǎng)產(chǎn)品，比食用單一碳水化合物來說更為有利。葡萄糖與果糖按照2︰1的配比已被證明可以增加運(yùn)動中可利用碳水化合物的量。

有助于提高運(yùn)動能力的成分：氨基酸、硝酸鹽和電解質(zhì)氨基酸β-丙氨酸是促進(jìn)持續(xù)長達(dá)四分鐘高強(qiáng)度運(yùn)動的另一重要物質(zhì)。β-丙氨酸是生產(chǎn)谷氨酸的速率限制底物，谷氨酸由β-丙氨酸和另一種氨基酸組成的二肽組成。

這些氨基酸的酸性緩沖能力來源于氫離子的積聚。研究表明成人每日氨基酸的攝入量為1.6g到6.4g。隨著時間的推移，當(dāng)肌肽儲存量達(dá)到完全飽和時，經(jīng)常運(yùn)動的成年人或運(yùn)動員可以感受到疲勞程度和肌肉負(fù)重的減少。

有許多研究評估了有助于生成一氧化氮的食物價(jià)值，特別是通過硝酸鹽-亞硝酸鹽-一氧化氮轉(zhuǎn)化途徑。當(dāng)氧氣不容易獲得時，這種代謝過程能夠增強(qiáng)血液流動能力。血流量的增加有助于支持運(yùn)動和恢復(fù)。

甜菜根，甜菜根汁，石榴汁和其他富含硝酸鹽的蔬菜（包括綠葉蔬菜，菠菜，芹菜和胡蘿卜汁）是這種化合物的良好來源。然而，生長和儲存條件的不同會影響任何特定來源物質(zhì)的硝酸鹽含量。有趣的是，研究表明，甜菜根汁對未經(jīng)訓(xùn)練和參與休閑活動的個體影響可能比經(jīng)過常年訓(xùn)練的運(yùn)動員更大。

另外，蔬菜和其他植物食品中含有豐富的礦物質(zhì)，維生素和抗氧化劑。所有這些不僅有助于能源生產(chǎn)和維持耐力，而且對于重建組織和保持細(xì)胞平穩(wěn)運(yùn)行十分必要。

所有運(yùn)動飲料中應(yīng)該含有鈉，以支持肌肉和神經(jīng)功能。鈉和氯是汗水中丟失的兩種主要電解質(zhì)，身體中鈉和氯的及時補(bǔ)充需要依靠運(yùn)動營養(yǎng)產(chǎn)品。

咖啡因是全世界消費(fèi)最廣泛的合法的促進(jìn)神經(jīng)興奮的成分。少量的咖啡因可以增強(qiáng)興奮度，特別是在睡眠不足后攝入。在每公斤體重3至6mg的劑量下，咖啡因還可以在間歇性高強(qiáng)度運(yùn)動（例如團(tuán)隊(duì)運(yùn)動）和消耗性運(yùn)動期間提高運(yùn)動表現(xiàn)。

氨基酸化合物1-丙氨酰-1-谷氨酰胺是運(yùn)動飲料開發(fā)者感興趣的成分。研究表明它有助于身體補(bǔ)水并延長消耗時間。許多運(yùn)動飲料含有低劑量（300mg）和高劑量（500mg）l-丙氨酰-1-谷氨酰胺。與一般的運(yùn)動飲料相比，它們顯示對于進(jìn)行耐力訓(xùn)練男性的疲勞時間有所改善。

為運(yùn)動員設(shè)計(jì)營養(yǎng)飲食需要了解運(yùn)動生理學(xué)，而不是通過有氧或無氧來嚴(yán)格地劃分運(yùn)動，應(yīng)該將鍛煉的強(qiáng)度視為線性進(jìn)展，以幫助確定所用能量物質(zhì)的主要類型和數(shù)量。

運(yùn)動食品的配方設(shè)計(jì)師不需要對兩種類型的運(yùn)動進(jìn)行嚴(yán)格的劃分和市場化，而是可以根據(jù)特定功能成分定位產(chǎn)品以及產(chǎn)生的具體生理功效。這些功效包括補(bǔ)水，改善血液流動，提高警覺性和減輕疲勞感。