营养补充时机、抗阻训练、力量和爆发力表现
其他一些研究努力探索如何在抗阻训练期间通过补充营养素(碳水化合物和蛋白质)来改变肌肉蛋白平衡、血液中的合成类激素、肌肉损伤的恢复,以及调节力量或运动表现(Baty et al.,2007;Bird et al.,2006a,2006b, 2006c;Haff et al.,2000)。这一研究领域的认识更新较快,不断有研究来充实现有研究成果。任何想要增强力量、爆发力或改变体型的运动员都可以使用这些营养补充时机策略。所有年龄段的男性和女性运动员都可以受益于本章讲述的策略。
抗阻训练前后的营养摄入
多年来,运动前的营养补充主要集中于运动前多次补充碳水化合物。有趣的是,这些研究针对的都是有氧耐力运动,特别是自行车运动。近年来,研究人员已经开始探索运动前补充蛋白质或/和氨基酸(有时与碳水化合物一起)能否增强机体抗阻训练的适应性、调节离心收缩损伤的恢复过程,或两者兼而有之。
如果抗阻训练之前或之后即刻补充碳水化合物(35克蔗糖)和必需氨基酸(6克)的混合物,那么运动前即刻补充更能促进肌肉蛋白质的合成(Tipton et al.,2001)。研究人员还比较了单次抗阻训练前后即刻补充20克乳清蛋白后肌蛋白的代谢变化,发现补充乳清蛋白显著增加了肌蛋白的合成速率,这种增加和补充时间无关(Tipton et al.,2007)。总之,这两个研究表明,运动前后补充乳清蛋白可以显著促进肌蛋白合成。但是,运动前补充必需氨基酸与碳水化合物混合物的效果更好一点。
参加抗阻训练的运动员最希望增加力量、爆发力和去脂体重。克雷默(Kraemer)和同事(2007)的一项研究表明,在运动前摄入多种营养素会改善爆发力。经过双盲设计,受试者在2天的抗阻训练前连续7天补充两种补剂,一种是含有3克肌酸和其他生物活性物质(例如70毫克咖啡因、2克精氨酸)的多种维生素矿物质补剂,另一种是麦芽糖糊精安慰补剂,这两种补剂所含总能量值一样(都为25千卡)
(Kraemer et al.,2007)。在抗阻训练期间,受试者每天在运动前30分钟摄入补剂。与安慰剂组相比,营养补充剂组的纵跳能力和80%1RM值显著提高,与肌肉增生密切相关的血清激素水平(如生长激素、游离睾酮和总睾酮)也明显增加,并且还提高了训练适应性(Kraemer et al.,2007)。这项研究结果使人们相信,训练期间每天以相似的方式服用这种补剂,可以帮助运动员提高训练负荷和训练量,并进一步提高运动员的训练适应性。更好的训练适应性能够有助于运动员在力量或者爆发力项目的比赛中取得更好的成绩。
虽然短期的研究能够提供即时反应的详细信息,但是营养补充和抗阻训练的长期效应却是最为实用的。一些研究进行了8~12周的强化抗阻训练,然后探究不同营养补充时机对力量和体成分的影响。持续时间较长的研究更符合现实生活中的训练情境。运动员往往从赛季前开始训练,然后在比赛期减小训练负荷,注重技能的训练和比赛模拟训练。例如,科本(Coburn)和他的同事们报告,连续6周在运动前补充26克乳清蛋白和6克亮氨酸比单独补充26克碳水化合物更能增加最大力量(Coburn et al.,2006)。与只补充碳水化合物(3.6%)
相比,运动前补充蛋白质和碳水化合物可以显著增加力量(分别为30.3%和22.4%)Coburn et al.,2006)。
进一步的研究探究了8周和10周抗阻训练前后,只摄入蛋白质或摄入碳水化合物和蛋白质混合物带来的不同影响。其中一则研究比较了8周抗阻训练期间每次训练前后补充等量乳清蛋白和大豆蛋白的区别。与安慰剂相比,这两种蛋白质都增加了力量和去脂体重,但是这两种蛋白质间并没有差异(Candow et al.,2006)。类似地,威洛比(Willoughby)和同事(2007)让受试者连续10周每周进行4天的抗阻训练,并在每次运动前后摄入20克蛋白质或20克碳水化合物。
结果发现,补充蛋白质的受试者的体重、去脂体重、力量,以及力量和肌肉增生的几个标志物都增加了(Willoughby et al.,2007)。
总之,这些研究表明,在运动前后补充蛋白质和碳水化合物可以改善力量、去脂体重、体脂百分比、重要合成代谢激素(合成肌肉)的血清水平和肌肉增生的肌内标志物。
持续补充营养配以有效的训练计划,应该能使运动员在赛季前训练获得更大的提升。力量增长在各种运动中都有助于运动员能力的提升。例如,如果高中篮球运动员提升了腿部和臀部主要肌群的力量,其在防守时就能更好地守住自己的位置。更大的力量同样可以帮助体操运动员在例行的双杠训练中加入难度更大的动作。对于某些运动员,特别是难美体项目的运动员(如花样滑冰、体操、花样游泳和啦啦队)而言,除了增加力量,维持一定范围可接受的身体脂肪量也很重要。最后,虽然一些项目的运动员需要瘦小紧实的身材,但是其他项目的运动员,或者这些项目中某些特殊位置的运动员,需要具备较大的体型来提高其比赛竞争力。例如,美式橄榄球进攻前锋通常体型较大,这样他们可以保护四分卫和跑卫。防守前锋通常体重较轻、动作灵活,他们需要快速移动到预期站位,并且通过进攻来配合或掩护进攻球员。
不同运动项目所要求的标准体型差异巨大。即使同一运动项目中,人们的身体类型也不同。因此,在考虑补剂时需要了解训练目标。首先确定运动员的需求(力量、速度、体型、有氧耐力、灵敏性、综合技能,或者所有这些能力),然后决定补剂是否可以实现这些目标。
克里布(Cribb)等(2006)探究了多周营养补充和抗阻训练中营养补充时机的影响。图9.6是部分研究结果。受试者训练前后即刻或训练日早晚摄入等量的含有蛋白质、肌酸和碳水化合物的补剂。结果表明,训练前后即刻摄入补剂可以显著增加去脂体重、1RM强度、II型肌纤维横截面面积、肌内肌酸和肌糖原水平(Cribb and Hayes,2006)。所有的这些适应能够让运动员逐渐承受更艰苦的训练,从而有助于提升运动表现。但是,这些收益也因人而异。从事限制体重类或者难美型项目的运动员可能需要考虑通过增加体重来增强力量是否值得。
霍夫曼(Hoffman)及其同事(2009)对这项研究做了后续工作。在为期数周的训练中,受试者在训练前后补充42克的蛋白质。结果表明,不同摄入时机对力量、爆发力或体成分的影响没有任何差异。这一发现的前提是,这项研究中受试者的蛋白质摄入量较高,且补剂中不含有碳水化合物(Hoffman et al.,2009)。
* = 与早晨和傍晚相比差异显著。
[数据来源说明:Data from Cribb and Hayes 2006. ]在抗阻训练前30分钟,单独补充氨基酸或完全蛋白质(如乳清蛋白),或与碳水化合物一起补充氨基酸或完全蛋白,都能够显著提升肌肉蛋白合成(Tipton et al.,2001,2004,2007)。研究表明,在抗阻训练前即刻补充比在抗阻训练之后即刻补充游离氨基酸更能增加氨基酸浓度和促进肌蛋白合成(Tipton et al.,2001)。然而,在抗阻训练前后1小时补充乳清蛋白等完全蛋白都能促进蛋白质合成(Bucci and Lm,2000;Tipton et al.,2007)。在抗阻训练前补充必需氨基酸(如6克)时加入碳水化合物(如35克蔗糖)更能促进合成代谢。这比运动后即刻摄入营养素能更显著提高肌蛋白合成(Tipton et al.,2001)。
尽管如此,现有数据表明,大豆蛋白对于肌肉增生的效果不如牛奶蛋白(如乳清蛋白和酪蛋白)(Wilkinson et al.,2007)。
然 而 , 即 使 只 补 充 大 豆 蛋 白 也 能 够 增 加 去 脂 体 重 和 力 量(Candow et al., 2006)。一次运动后的变化固然重要,但长期(8~12周)的营养补充和抗阻训练,不管补充何种形式的营养素,都能显著改善体重、去脂体重、体脂百分比、Ⅱ型肌纤维横截面面积、力量 和 肌 原 纤 维 含 量 ( Candow et al. , 2006;Coburn et al. ,2006;Cribb and Hayes , 2006;Kraemer et al. , 2007;Willoughby et al.,2007)。
抗阻训练期间的营养摄入
截至目前,关于抗阻训练或力量和爆发力运动期间的营养补充的研究依然非常有限。与有氧耐力运动的研究结果一样,抗阻训练或力量和爆发力运动的研究表明,补充碳水化合物或碳水化合物和蛋白质的混合物可以帮助维持肌糖原水平(Haff et al.,2000)、避免血清皮质醇和肌肉分解的尿液标记物的增加(Bird et al.,2006a,2006c),以及促进肌肉壮大(Bird et al., 2006b)。
哈夫(Haff)及其同事(2000)让有过抗阻训练史的男性运动员在单次下肢抗阻训练前和期间(每10分钟)补充1克/千克体重无糖安慰剂或碳水化合物。肌肉活检结果显示,补充碳水化合物的受试者的肌糖原水平比补充无糖安慰剂的受试者高49%。早期的一份研究报道,肌糖原含量会在抗阻训练期间显著减少,但是在抗阻训练期间补充碳水化合物可以恢复肌糖原,还可以提高整体训练量(Haff et al.,2000)。在长时间和高能量消耗的力量和爆发力型项目的比赛中,维持较高的肌糖原水平能够减缓比赛后期因糖原减少造成的运动表现下降。
之后,研究人员(Bird et al.,2006b,2006c)探究了碳水化合物和蛋白质补剂对单次抗阻训练中血液和尿液中蛋白质降解程度的影响。32位受试者进行60分钟的抗阻训练,期间分别摄入含有6%碳水化合物的溶液、含有6%碳水化合物和6克必需氨基酸的溶液或者补充安慰剂。安慰剂组的血液皮质醇水平(蛋白质分解的初步指征)增加了105%,而碳水化合物组、碳水化合物和必需氨基酸混合物组分别增加11%和7%。此外,碳水化合物和必需氨基酸混合物组的3-甲基-组氨酸(肌肉蛋白分解的附加标记物)尿液水平降低了27%,但安慰剂组却增加了56%(Bird et al.,2006b ,2006c)。贝伦(Beelen)及其同事(2008)得出了类似的结论。当受试者在2小时的抗阻训练前补充碳水化合物和蛋白质的混合物,并且在训练期间每15分钟补充该混合物,碳水化合物和蛋白质混合物组的蛋白质分解速率降低了8.4±3.6%,蛋白质合成速率提高了49±22%。这使得蛋白质平衡提高了5倍。
虽然在单次抗阻训练期间(血液和尿液标记物)的即时变化支持了在训练期间补充碳水化合物和蛋白质的混合物这一观点,但是这一措施的长期效应仍有待明确。在一项为期12周的研究中,伯德(Bird)和同事(2006b)让受试者在抗阻训练期间分别补充含有6%碳水化合物的溶液、含有6%碳水化合物和6克必需氨基酸的溶液或安慰剂。随后研究人员测量了血清胰岛素和皮质醇、尿液中的蛋白质分解标志物和肌肉横截面积。和之前的研究结果一样,碳水化合物和必需氨基酸混合物组的蛋白质分解率降低了26%,而安慰剂组的标记物增加了52%。有趣的是,与安慰剂组相比,碳水化合物和必需氨基酸混合物组的I型、IIa和IIx纤维的肌肉横截面积有所增加。研究人员认为在有规律进行的抗阻训练期间,连续12周摄入碳水化合物和必需氨基酸的混合物优化了肌肉生长和肌肉损失之间的平衡,显著增加了肌纤维体积(Bird et al.,2006b )。
总之,研究人员认为,在抗阻训练期间单独补充碳水化合物等营养素或碳水化合物和蛋白质的混合物可以提高肌糖原水平、增加肌肉横截面面积、减少蛋白质的分解(Bird et al.,2006a,2006b,2006c;Haff et al.,2000)。在比赛或训练期间,运动员要重视饮食。在将营养补充策略用于比赛之前,必须在模拟比赛中进行实验,因为出现过运动员在训练或比赛期间食用了新的食物而造成胃肠不适。运动员最不愿意做的就是由于比赛期间尝试了新的食物而影响了比赛中的表现。
训练后的营养和蛋白质平衡
单次抗阻训练会一定程度上刺激蛋白质合成和分解,导致未经训练的个体在运动后的总蛋白平衡为负(Phillips et al.,1999;Pitkanen et al., 2003)。随着训练继续进行,且运动前后没有提供任何形式的营养素,抗阻训练后这种平衡逐渐由负变为中性,这意味着肌肉没有明显的生长或分解(Phillips et al.,1999)。通过静脉注射、口服补剂、加餐或膳食补充氨基酸可以增加休息时或抗阻训练后的血浆氨基酸浓度(Biolo et al.,1997;Borsheim et al.,2002),并促进肌蛋白合成。运动后补充氨基酸(6~12克必需氨基酸)与碳水化合物(20~40克)的混合物可以促进蛋白质合成。在运动前即刻补充碳水化合物和必需氨基酸可以明显促进肌蛋白更多地合成,运动后即刻补充这种混合物也有类似效果,且运动后的这种补充应该是运动员主要考虑的方法(Tipton et al.,2001)。因此,当运动员试图在抗阻训练中增加去脂体重和改善体成分时,可以考虑提高血液中必需氨基酸的浓度和供给量(Biolo et al.,1997;Tipton et al.,1999a)。
一次高强度的下肢抗阻训练后1小时摄入大量碳水化合物(100g)只能小幅改善蛋白质合成和分解间的平衡,结果净蛋白平衡仍为负(Borsheim et al.,2004)。关于蛋白质(肌肉)变化,还没有研究发现碳水化合物的负面作用,但碳水化合物肯定也不是抗阻训练后(单独)需要摄入的理想营养素。然而,在补剂中加入碳水化合物对于刺激糖原再合成和增强口感非常重要(Ivy et al.,2002;Tarnopolsky et al.,1997)。大部分研究认为游离氨基酸(通常只是必需氨基酸)的补充剂量为6~40克,相关研究一致表明这一剂量可以 促 进 肌 蛋 白 合 成 ( Borsheim et al. , 2002;Miller et al. ,2003),且碳水化合物可以增强这种效果(Tipton et al.,2001;Tipton and Wolfe,2001)。根据运动类型、运动员参赛时间量和其他因素不同,在比赛后立刻补充不同剂量的碳水化合物对于恢复糖原非常重要,而补充蛋白质则可以促进糖原再合成并修复肌肉。
在抗阻训练后(无论是即刻还是长达3小时后)摄入氨基酸可以促进肌蛋白合成并减缓蛋白质分解(Borsheim et al.,2002;Miller et al.,2003;Pitkanen et al.,2003)。尽管研究还没有确定最佳补充时间,但大多数运动营养方面的研究人员建议越早补充越好(无论是碳水化合物、蛋白质,还是这两种的混合物)(Ivy et al.,2002;Tipton and Wolfe,2001)。在运动后即刻或运动后1、2或3小时后单独摄入氨基酸或者摄入氨基酸和碳水化合物的混合物对蛋白质平衡都有类似的促进效果(Borsheim et al.,2002;Ivy et al.,2002;Tipton et al. , 1999b , 2001;Tipton and Wolfe ,2001)。
尽管不同研究间存在差异,但大多数研究仍旧证明运动后补充氨基酸能显著促进肌肉蛋白合成。莱维哈根(Levenhagen)及其同事(2001)发现,在60分钟中等强度的自行车运动后即刻或3小时之后摄入10克蛋白质、8克碳水化合物和3克脂肪,腿部肌肉葡萄糖摄入量和全身葡萄糖利用率分别增加了3倍和44%。此外,外周的(腿部肌肉)和全身蛋白质合成率分别增加3倍和12%。最后,蒂普顿(Tipton)及其同事(2001)让受试者在单次抗阻训练之前或之后补充35克蔗糖和6克必需氨基酸,发现两种条件下蛋白质合成速率都明显提高,且训练前摄取营养素对应的蛋白质合成速率更高。
总之,为了最大限度地保持蛋白质平衡,必需氨基酸和碳水化合物该以何种剂量和比例进行补充,目前还无统一建议。一些研究使用了相似的研究方法和分析技术来测量抗阻训练期间的蛋白质动力学,其让受试者在运动后2小时补充几种不同的营养混合物。结果表明,补充6克必需氨基酸、6克必需氨基酸和6克非必需氨基酸、12克必需氨基酸、17.5克乳清蛋白、20克酪蛋白、20克乳清蛋白、40克混合氨基酸溶液(必需和非必需氨基酸)和40克必需氨基酸都可以促进蛋白质合成和保持蛋白质平衡(Biolo et al.,1997;Tipton et al.,1999b;Tipton and Wolfe,2001)。
许多研究已经证实了不同类型和剂量的蛋白质(作为游离氨基酸或完全蛋白质)对抗阻训练后肌肉蛋白平衡变化的影响。我们从这些研究中可以得出一些实践性的建议。尽管摄入营养素的最佳剂量仍然未知,但运动员应该在运动结束后2小时内尽快补充营养素(Ivy,1998)。此外,人们普遍认可在该时间段内补充比例为4∶1的碳水化合物和蛋白质。根据这个比例,每千克体重应摄入1.2~1.5克碳水化合物(例如,葡萄糖,蔗糖),以及0.3~0.5克必需氨基酸或完全蛋白 质 ( Borsheim et al. , 2002;Rasmussen et al. , 2000;Tipton et al.,1999a)。
训练后的营养补充和训练适应
截至目前,对训练后的研究主要集中在肌糖原恢复和运动期间肌肉蛋白合成的即时变化上,尤其是抗阻训练期间。对于参加长时间运动的运动员而言,肌糖原的最佳水平极其重要。相比之下,对于通过45~90分钟抗阻训练来增加最大肌力和改变体成分的运动员而言,肌糖原的最佳水平并不那么重要。尽管对抗阻训练运动员而言,抗阻训练后肌肉蛋白合成的即时变化比糖原再合成更为重要,但是仅从一次运动的结果难以推断出几周抗阻训练和营养补充后的情况。
研究人员探究了为期几周的抗阻训练期间,运动后(1~3小时)
补充不同搭配的碳水化合物和蛋白质混合物的效果(Candow et al.,2006;Cribb et al.,2006,2007a,2007b;Hartman et al.,2007;Kerksick et al. , 2007 , 2006;Tarnopolsky et al. ,2001;Wilkinson et al.,2007;Willoughby et al.,2007)。如前所述,尽管这些研究的结果间存在差异,但是总体而言,它们认为运动后补给碳水化合物和蛋白质可以改善体成分和增加力量。图9.7和图9.8显示了运动后补充营养素对身体成分和力量的影响。综合起来,这些研究的结果表明,抗阻训练期间单独摄入20~75克蛋白质或者同时摄入相同剂量的碳水化合物时,可以增加力量和改善体成分。一篇有关营养补充时机的综述对此问题进行了较为详细的汇总(Kerksick et al.,2008)。
* =与CHO + PRO相比差异显著。‡=与PRO相比差异显著。
[数据来源说明:Data from Cribb and Hayes 2006. ]
* =与CHO + PRO相比差异显著。‡=与PRO相比差异显著。
[数据来源说明:Data from Cribb and Hayes 2006. ]乳清蛋白和酪蛋白与对碳水化合物的研究一样,研究人员也探究了多种蛋白质对消化动力学、氨基酸动力学和抗阻训练适应性的影响(Boirie et al.,1997;Dangin et al. , 2001;Kerksick et al. , 2006 ,2007)。法国研究人员首先探究了牛奶蛋白的两种主要形式(乳清蛋白和酪蛋白)在消化和吸收方面的差异。结果表明,与酪蛋白相比,乳清蛋白的消化和吸收速率都更高。这种差异与乳清蛋白可以更有效地促进蛋白质合成有关。另一方面,酪蛋白似乎可以防止肌肉组织分解,而乳清蛋白则没有这种功效。相比之下,酪蛋白能更好地改善全身蛋白质平衡(Boirie et al.,1997;Dangin et al.,2001)。通过比较相同剂量的蛋白质我们发现,乳清蛋白比酪蛋白含有更多的必需氨基酸,乳清蛋白也因此非常受欢迎。
威尔金森(Wilkinson)及其同事(2007)比较了18克牛奶蛋白与等剂量的大豆蛋白对抗阻训练后提升净肌蛋白增长和蛋白质平衡的效果。结果发现,与大豆蛋白相比,牛奶蛋白更能促进净蛋白质和肌蛋 白 的 增 长 , 并 增 加 了 抗 阻 训 练 后 的 去 脂 体 重 。 柯 克 西 克(Kerksick)及其同事(2006)进行了为期10周的抗阻训练研究,期间运动员在每次训练结束后摄入“快速”蛋白质[40克乳清蛋白、5克谷氨酰胺、3克支链氨基酸(异亮氨酸,亮氨酸,缬氨酸)],或者摄入“快速”蛋白质和“慢速”蛋白质的混合物(40克乳清蛋白和8克酪蛋白)。结果发现,摄入快速蛋白质和慢速蛋白质混合物的受试者(+1.8千克)肌肉增长得比摄入快速蛋白质的受试者(-0.1千克)更为显著。该研究还表明,连续12周每天摄取60克乳清蛋白和酪蛋白混合物能够增加去脂体重(0.8~1.3千克)。这也与之前的研究结果相似(Kerksick et al.,2007)。
肌酸.
在一项为期10~12周的常规抗阻训练中,受试者补充含有单水合肌酸化合物的碳水化合物和蛋白质的混合物(Cribb et al.,2007;Cribb et al. , 2007;Kerksick et al. , 2007;Tarnopolsky et al.,2001)。其中,单水合肌酸化合物是一种流行的膳食补剂,其已被证明可以增加运动表现,提高训练适应性(Buford et al.,2007;Kreider , 2003 ) 。 塔 诺 波 尔 斯 基 ( Tarnopolsky ) 及 其 同 事(2001)以未经训练的男性为受试者开展了一项为期8周的抗阻训练研究,受试者每天在完成指定训练后30分钟补充10克肌酸和75克碳水化合物或10克蛋白质和75克碳水化合物。与补充蛋白质和碳水化合物的受试者(增加2.4%)相比,补充肌酸和碳水化合物的受试者(增加
5.4%)的体重增加更多。两组受试者的去脂体重、肌肉纤维面积、1RM(最大肌力)和等速肌力均有改善,但各组之间无差异。克里布(Cribb)和同事(2007)让受试者进行为期11周的抗阻训练,同时摄入等量的肌酸和碳水化合物混合物、肌酸和乳清蛋白混合物,或只摄入乳清蛋白或碳水化合物。与只补充碳水化合物的受试者相比,其他所有组的受试者的最大肌力和肌肉体积都增加了,但是研究没有发现在混合物中添加肌酸会造成差异(Cribb et al.,2007)。
此外,有两项研究发现,在为期数周的抗阻训练期间,将肌酸添加到补剂中会促进肌肉更大限度地增生(Cribb et al.,2007;Kerksick et al., 2007)。受试者在10周的抗阻训练期间,摄入等热量的蛋白质,蛋白质和碳水化合物,或肌酸、蛋白质和碳水化合物的混合物。与之前的结果相反的是,添加肌酸似乎比单独补充蛋白质,或蛋白质和碳水化合物,更能增加力量和肌肉横截面积(Cribb et al.,2007)。类似地,柯克西克(Kerksick)和同事(2007)让受试者进行12周的抗阻训练,并补充加肌酸或不加肌酸的牛初乳、乳清蛋白或酪蛋白。虽然所有受试者的力量和肌肉量都增加了,但是补充肌酸与蛋白质混合物受试者(不考虑蛋白质的确切成分)的体重和去脂体重增加得更明显。这些不同的研究结果也表明对此问题的解答还需要进一步的研究。然而目前大多数研究表明,运动后将单水合肌酸化合物添加到碳水化合物和蛋白质中,可以最大限度地增加力量和改善体成分(Cribb et al.,2007;Cribb et al.,2007;Kerksick et al.,2007)。
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