| |
運動前營養補給計畫的主要目的是為了讓人體在運動時能充分利用體內原本所儲存的碳水化合物與水分.
運動前3-4小時補充碳水化合物能促使人體肝臟與肌肉組織內的醣原成份提高,經由此一補給方式便能提升運動時的耐力表現。
然而,運動前一小時攝入碳水化合物會使得胰島素在血液中濃度增加,特別是攝入那些具有高血糖生成指數的食物,進而會抑制脂肪分解與肝臟釋放葡萄糖到血液中。
關於人體水合作用的部分,對許多運動員來說運動開始時保持體內適當的水分含量是十分困難的。
|
| |
能量攝取 在運動前攝取低血糖生成指數(GI)的食物或排除於飲食中攝取高血糖生成指數的食物能夠幫助人體在運動時提升脂肪酸氧化。
運動時肌肉使用脂肪酸轉化為能量可促進人體儲存醣原,也因此能夠增加運動時的續航力,提升運動員耐力與最後衝刺階段的運動表現。此外,運動前幾小時攝取低血糖生成指數的碳水化合物,能夠在運動前期減少低血糖反應的狀況。
這些所有狀況都是經由胰島素的釋放來做控制,攝取高血糖生成指數的食物將會提高胰島素的釋放並且抑制脂肪組織釋放游離脂肪酸,也因此會造成肌肉代謝時的能量短缺。實驗也證明了這項論點,飲食中攝取低升糖指數的碳水化合物會導致血漿中有較高濃度的游離脂肪酸,並且在運動時肌肉也會提高對於游離脂肪酸的氧化作用率。
運動前的營養計畫主要是依據低血糖指數飲食與胰島素釋放來做控制,但此一論點主要是運用在自我訓練時,因其涉及消耗肌肉醣原,隨著運動的強度而有所不同,但至少在運動時的某些時刻,是同時利用消耗脂肪來作為運動能源,這也意味著心率低於無氧運動的門檻。
然而運動時一旦越過無氧運動的門檻而成為有氧運動,人體對於用血脂來產生能量的使用率會劇降,取而代之的則是使用碳水化合物來產生能量,尤其是使用醣原。
|
科學文獻
有大量的科學文獻證實運動前攝入低血糖生成指數的食物或碳水化合物對於長時間運動是十分有幫助的。De Marco 等人的一項研究於1999年由美國加州聖荷西大學營養學系出版,其中的實驗也提到以10位受過訓練的單車選手來做測試。訓練前30分鐘攝取食物(前面2小時以70%為最大耗氧量,接著以100%的耗氧量直到沒有體力為止)能提高在運動衝刺階段時的運動表現。在運動結束階段時,攝取低血糖生成指數食物的運動員會比攝取高血糖生成指數食物的, 在血糖濃度方面明顯高出許多而在體能輸出消耗的感覺上則顯著較低。至於體力耗盡的時間也明顯延長許多(多出約59%),高與低血糖生成指數的飲食比較(206.5 ± 43.5 s vs.129.5 ± 22.8 s)。 |
赫爾大學健康與運動科技系(摩爾等人2009)的研究中, 以10位單車騎士於運動前45分鐘攝取高與低血糖生成指數的食物來做評估,然後進行40公里的訓練,觀察代謝情況與隨後的運動耐力表現。 依據個人體重以每公斤1克的比例來攝取碳水化合物。低血糖生成指數組(93 ± 8分)運動完成時間明顯較高血糖生成指數組(96 ± 7分鐘)縮短許多。
同樣的,低血糖生成指數組的運動員也有較高的碳水化合物氧化作用率。
因此,低血糖生成指數飲食能夠增加碳水化合物的使用率,氧化率與運動時的能源生產量。同時在報告中也提及低血糖生成組在測試時間上也有顯著改善。
|
運動前的蛋白質補給 在運動或訓練前增加肌肉強度與調整飲食習慣是必須的。
一般來說,經由密集的耐力訓練與必要的胺基酸補充是能夠增加肌肉纖維的成長。
這必須經由兩種作用持續不斷的進行:蛋白質合成與降解。在人體中平衡這兩種作用可以增強肌肉的生長速度,當然,蛋白質合成作用率必須超過降解作用。
此外,要誘發這兩種作用啟動必須經由不同的飲食成份。耐力訓練能夠刺激人體釋放激素並產生合成代謝作用,就像是IGF – 1作用,並且會增加對 mTOR發出訊號,進一步促進蛋白質的合成作用。
特別是在運動時,攝入胺基酸會對人體產生協同作用,因為胺基酸同時還會對 IGF - 1和mTOR產生作用。
蛋白質的合成作用與降解作用都會受到血漿中必需胺基酸的濃度所影響,而不是非必需胺基酸。關鍵在於必需胺基酸的補充時機。蛋白質合成作用的增加是經由血漿中高濃度的必需氨基酸所影響,而且必須是濃度急劇增加的情況下。但如此高濃度的必需胺基酸對於抑制降解作用的能力也較低(Boirie等人於1997所提出的理論)。相反的,一個溫和且持續性的提升必需胺基酸濃度對於抑制蛋白質的降解較有效用,而且對於蛋白質的合成卻不會造成影響(Dangin等人於2001所提出的理論)。因此我們能夠知道,不論是急劇性或持續性的增加必需胺基酸濃度對於人體在不同的時機中都十分有益。
依據科學研究的證據,對於運動前攝入蛋白質的建議是,如果能夠在掌握住幾個在運動前營養補充的重點,那麼想要經由運動鍛鍊結實的肌肉將會變的更容易:
- 高含量的必需胺基酸;
- 高含量的白胺酸;
- 快速的吸收率。
根據美國德州大學的研究(蒂普頓等人於2001年所提出)顯示,結合碳水化合與相對低劑量(約6克)的純必需胺基酸經由人體快速吸收後能夠幫助人體更顯著的增加蛋白質合成,特別是當這些成份在運動前或運動後馬上經由人體補充效果會更加顯著。
蒂普頓等人(2001年)提出理論如下:運動時大量血液流往肌肉能夠引起暫時性的提升肌肉使用必需胺基酸合成蛋白質,如果是在正確時機的情況下供給肌肉纖維做補充。蒂普頓的實驗中也闡明了,重要的不僅是存在於血液中的胺基酸而已,必需胺基酸從血液到肌肉纖維的轉移模式也十分重要,它能夠在運動時瞬時改善肌肉中的蛋白質合成率。
|
如何在短時間內讓蛋白質供給肌肉纖維使用 人體吸收蛋白質後會開始消化分裂,接著人體會吸收這樣經過分解後的"碎片",進行蛋白質水解,也就是說"把食物轉移成容易被人體消化的物質",運用科技方式去仿效自然的蛋白質食物來源,使得蛋白質能以更快的速度被吸收。理論上來說,吸收率的增加是由人體內游離胺基酸的濃度來決定,也就等同於蛋白質已被完全分解成胺基酸,但一些科學研究已經證實,這種情況並不會發生。天然蛋白質的消化過程是不完整的,而游離胺基酸的混合物,及二肽與三肽均儲存在人體腸道內(斯可等人於2008所提出之理論)。這三種元素可以被人體完全吸收,因此,由肽所組成四肽或以上的胺基酸,只能在非常特殊的環境下穿過腸道的皮上組織。研究也指出,混合物三肽與肽和單一胺基酸比游離胺基酸的混合物更容易被腸道吸收。 (斯可等人於2008年;馬修斯於1972年所提出之理論)
|
必需胺基酸並不都是一樣的。白胺酸的特殊作用
作為一個肌肉組織的成分,每種必需胺基酸在蛋白質的合成作用中都扮演著一個角色。然而,白胺酸除了是肌肉蛋白的"基礎材料"也似乎扮演著其他的角色。
最近的研究證實,與其它的因子結合,白胺酸能夠發揮關鍵性的作用去誘發蛋白質的合成作用,啟動細胞內的生化作用過程,進而聯動其它做為肌肉蛋白"基礎材料"的必需胺基酸。明顯的,白胺酸能經由對mTOR的作用促進蛋白質的合成(庫普曼等人於2008所提出之理論)。我們可以說白胺酸不僅是建造肌肉組織的基礎材料,更能說是一個真正的"主導者"(加利克於2005年;德雷爾等人於2008所提出之理論)。
|
 |
| 圖 1 |
圖 1 – 肌肉的蛋白質合成率,攝取6克的必需胺基酸連同液態蔗糖三十五克混合入500ml的飲水中,分別於運動前與後作測量。由蒂普頓等人於2001年所提出。 |
關於運動前攝取營養養分
|
我們必須記得以下重點: |
1.醣原的數量在人體內是十分有限的,並且是受到營養狀況與運動強度所影響。人體原生性醣原是經由中高強度的運動來儲存(65 - 85%的最大耗氧量)可持續 90至180分鐘(Tarnopolsky等人於2005年提出之理論)。 |
2.運動強度,頻率與次數均會影響到人體醣原的耗竭(科伊爾等人於1985年提出之理論),當肌肉組織進行分解作用時它會增加,而免疫系統作用時則減少(格里森等人於2004年提出之理論)。 |
3.進行運動練習以鍛鍊肌肉結實度與強度,若在運動前單獨攝取必需胺基酸或蛋白質則能夠增加肌肉組織的蛋白質合成作用。此外,運動前攝取蛋白質與碳水化合物已被證實能夠誘導更高程度的肌肉蛋白質合成。 (蒂普頓等人於2001年所提出之理論)。 |
4.若僅與碳水化合物相比,經常攝取不同來源的蛋白質且與碳水化合物結合能夠提高肌肉強度,並且增強身體組織(克里布等人於2006年所提出之理論)。
詞彙 |
IGF-1:代表類似胰島素的成長觸媒,屬於合成代謝作用的一種激素。
MTOR:哺乳類動物Target Of Rapamycin的縮寫。它是一種酶素能夠被運動與胺基酸所活化,特別是白胺酸
白胺酸:必需胺基酸,能夠在日常生活的飲食中攝取,與異白胺酸及纈胺酸共同組成支鏈胺基酸。 |
|
| |
 |
REFERENCES
Boirie Y., Dangin M. et al.: Slow and fast dietary proteins differently
modulate postprandial protein accretion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Vol. 94, pp. 14930–14935, December 1997.
Coyle E.F., Coggan A.R., Hemmert M.K., Lowe R.C., Walters T.J.:
Substrate usage during prolonged exercise following a preexercise
meal. J Appl Physiol 59:429-433, 1985.
Cribb P.J., Hayes A.: Effects of supplement timing and resistance
exercise on skeletal muscle hypertrophy. Med Sci Sports Exerc
38:1918-1925, 2006.
Dangin M., Boirie Y. et al.: The digestion rate of protein is an independent
regulating factor of postprandial protein retention. Am J
Physiol Endocrinol Metab 280: E340–E348, 2001.
Dreyer H.C., Drummond M.J., Pennings B., Fujita S., Glynn E.L.,
Chinkes D.L., Dhanani S., Volpi E., Rasmussen B.B.: Leucine-enriched
essential amino acid and carbohydrate ingestion following resistance
exercise enhances mTOR signaling and protein synthesis in human
muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab. 294(2): E392-400, 2008.
Drummond M.J., Rasmussen B.B.: Leucine-enriched nutrients and
the regulation of mammalian target of rapamycin signalling and
human skeletal muscle protein synthesis. Curr Opin Clin Nutr Metab
Care 11(3): 222-226, 2008.
Garlick P.J.: The role of leucine in the regulation of protein metabolism.
J Nutr 135: 1553S–1556S, 2005.
Gleeson M, Nieman DC, Pedersen BK: Exercise, nutrition and immune
function. J Sports Sci. 22:115-125, 2004.
Hargreaves M., Hawley J.A., Jeukendrup A.: Pre-exercise carbohydrate
and fat ingestion: effects on metabolism and performance.
J Sport Sci. 22(1):31-8, 2004.
Hargreaves M.: Pre-exercise nutritional strategies: effects on
metabolism and performance.
Can J Appl Physiol 26 Suppl:S64-70, 2001.
Koopman R., Wagenmakers A.J., Manders R.J., Zorenc A.H., Senden
J.M., Gorselink M., Keizer H.A., van Loon L.J.: Combined ingestion of
protein and free leucine with carbohydrate increases postexercise
muscle protein synthesis in vivo in male subjects. Am J Physiol
Endocrinol Metab, 288(4): E645-653, 2008.
Matthews D.M.: Intestinal absorption of amino acids and peptides.
Proc Nutr Soc,3 1, 171, 1972.
Moore L.J., Midgley A.W., Thurlow S., Thomas G., Mc Naughton L.R.:
Effect of the glycaemic index of a pre-exercise meal on metabolism
and cycling time trial performance. J Sci Med Sport. Feb 19, 2009.
Rasmussen B.B., Tipton K.D., Miller S.L., Wolf S.E., Wolfe R.R.: An
oral essential amino acid-carbohydrate supplement enhances
muscle protein anabolism after resistance exercise. J. Appl.
Physiol., 88(2): 386-392, 2000.
Silk B.A., Clark M.L. et al.: Jejunal absorption of an amino acid
mixture simulating casein and an enzymic hydrolysate of casein
prepared for oral administration to normal adults. Br J Nutr, 33, 95,
2008.
Tarnopolsky M.A., Gibala M., Jeukendrup A.E., Phillips S.M.:
Nutritional needs of elite endurance athletes. Part I: Carbohydrate
and fluid requirements. Eur J Sport Sci 5:3-14, 2005.
Tipton K.D., Rasmussen B.B., Miller S.L., Wolf S.E., Owens-Stovall
S.K., Petrini B.E., Wolfe R.R.: Timing of amino acid-carbohydrate
ingestion alters anabolic response of muscle to resistance exercise.
Am J Physiol Endocrinol Metab 281:E197-E206, 2001.
|