長時間運動的能量參與疑問

林正常、王順正

　　(nsl網友提出的問題)引述Normalin老師回應『24小時超級馬拉松』討論主題的回應：「能量使用方面，當然以糖類為主，這些人，糖類在運動中不斷的需要補充，可能動用了約10%的蛋白質」。引述吳慧君老師回應：「至於能量使用方面，如此激烈耗費體力的運動，當然是以醣類為主」。我原本想問的是：『在長時間的運動中，瀕臨體內肝糖幾乎消耗殆盡的情況下，提供運動能量的來源為何？此時仍為糖類嗎？』。再者，有些書或期刊上面寫者長時間的運動中(兩小時以上)，體內主要是以游離脂肪酸作為能量來源，這樣的論點正確嗎？而為何老師們的回應都是以糖類為主呢？這裡所指的糖類是指糖質新生後的糖類嗎？

　　也有一些支持脂肪為主要能量來源的文獻。「當運動持續一小時或更久時，碳水化合物會慢慢耗盡，而逐漸增加對脂肪的利用；長時間運動中，游離脂肪酸甚至可供應全部所需能量的80%左右」(李再立引述McArdle等人的論點，中華體育第九卷第三期，74頁，運動與脂肪酸的利用)。「特別是長時間(約1小時以上的運動，90%以上的能量來自FFA的氧化」(教師體適能指導手冊，規律運動的生理適應，謝伸裕，頁數:70)。「During prolonged exercise , there is a gradual shift from carbohydrate metabolism toward fat metabolism.」(Scott.Power & Edward T.Howley，2001，Exercise Physiology，P61，Fugure 4.15 Percentage of energy derived from the four major sources of fuel during submaximal exercise (I.e.65%-75%VO2max). Data are from trained endurance athletes.。由圖表中可以看出運動持續時間越久，血漿FFA消耗的能源百分比就越多)。

　　本文將先前的一個研究結果資料呈現出來，用來說明長跑選手在兩個不同強度下，持續跑步二十分鐘的能量消耗狀況。下圖中，長跑選手以非最大的運動強度(每秒3.54公尺、攝氧量約最大攝氧量的56%與4.16公尺、攝氧量約最大攝氧量的79%)，分別跑步二十分鐘，跑步時的攝氧量與二氧化碳產生量的變化情形。



每秒3.54公尺與4.16公尺的跑步速度下，攝氧量與二氧化碳產生量的變化情形。

由攝氧量的變化情形來看，每秒3.54公尺與4.16公尺的跑步速度，造成每分鐘2公升左右(約最大攝氧量的56%)與每分鐘3公升左右(約最大攝氧量的79%)的攝氧量差異，但是，由攝氧量與二氧化碳的比值(RQ)來看，僅在運動的初期偏低，在運動後的2分鐘以後，每秒3.54公尺的跑速下，RQ即在0.88至0.92之間；每秒4.16公尺的跑速下，RQ則達到0.90至0.95之間(下圖)。



每秒3.54公尺與4.16公尺的跑步速度下，葡萄糖與脂肪提供能量的變化情形。

運動過程的葡萄糖與脂肪的能量參與比例(由RQ值的推算出)來看，在運動後的兩分鐘以後，葡萄糖與脂肪的使用率就沒有顯著的變化，而且始終是以葡萄糖為主要的能量供應來源。而且，在每分鐘4.16公尺的跑步速度下，運動兩分鐘以後，葡萄糖的使用比例始終維持在七成左右，雖然在運動結束前(20分鐘)，有稍微降低的趨勢，不過仍然顯著大於脂肪的能量參與比例。在每分鐘3.54公尺的跑步速度下，也是在運動後的兩分鐘以後，出現葡萄糖顯著高於脂肪的能量參與比例，只是兩者間的差異情形不像較高強度時的差異那麼大。事實上，由以上的資料可以發現，運動強度的高低才是決定跑步時能量供應來源的主要因素，在20分鐘左右的運動時間下，葡萄糖與脂肪的能量供應比例並沒有顯著的變化。

基本上，安靜，時能量來自脂肪的量較多(2/3)，糖類其次，蛋白質僅佔2至3%而已。如果我們一直走路(不是急行軍)，能量來源才有可能會比較多來自脂肪，不過前提是「糖類已被使用的差不多了」，而且，運動的時間可能超過二個小時以上。無論如何，儘管先前的證據僅有運動20分鐘的資料，不過，我們相信，就算運動的時間增加到40分鐘，脂肪的使用率應該不會高於糖類(如果運動時的能量消耗完全由RQ來進行推算時)。假設運動的時間超過一個小時以上，那麼脂肪的使用率才有可能因為糖類的使用接近耗盡而提高。事實上，如果能夠進行一個長達一小時以上的實驗室內跑步實驗，就可以獲得實際的能量消耗推估。以我們的經驗來看，RQ值有可能會些微的降低，但是要顯著降低的可能性相當低。

　　一般教科書大多會有一張由走路到跑步，脂肪與糖類使用百分比的推移圖。活動的激烈程度會影響脂肪與糖類在走路中的使用比例，運動時間一定時(安靜或走路)，強度越弱、脂肪越可能使用得較多；強度越強時，醣類越可能使用得較多。超級馬拉松之類的運動型態，時間長、強度也不弱(當然強度因人而異)，糖類的使用比較多。當體內糖存量越多時，蛋白質使用得少；糖使用將盡時，蛋白質有可能使用達總能量的10%以上。這種長時間運動的超級馬拉松比賽，想要補充一些食物，應以流質或半流質之碳水化合物為主。糖質新生當然也一直地進行。

　　一般來說，影響運動中的能量來自哪一種能源的因素，包括：(1).運動的激烈程度：運動越激烈、越依賴醣類。(2).運動的持續時間：持續越長，越有可能依賴脂肪，因為，時間越長的運動，強度就越低。(3).體內可提供的能源：如果醣類消耗殆盡，蛋白質又頂多消耗10%左右，剩下的能源自然是脂肪。(4).運動中是否補充能源。(5).訓練程度：長期耐力訓練增加脂肪使用的百分比。不過，仍然以運動的強度影響最大。

　　超級馬拉松雖然持續24小時，運動卻是斷斷續續的，中間又補充食物，因此消耗的是什麼，很難說了。去年血乳酸的測試結果平均是61mg%(比賽後一段時間之採血，極可能低估乳酸值)，這種數值證明能源決不會是以脂肪為主的(注意瞬間時點所代表的意義，不盡代表全部能量的總消耗)。事實上，「長時間的運動(能量的提供會)逐漸地由醣類代謝轉化為脂肪代謝」，此句話並未說明脂肪多於醣類，以此來看，前述李再立先生「碳水化合物會慢慢耗盡，而逐漸增加對脂肪的利用」的說法即可成立。此外，「非最大運動的前一小時，肌肉所代謝的醣類來自肌肝醣，不過，隨時間之經過，血糖增加其作為能源的重要性」，顯示耐力性運動員在四小時的非最大運動中，如果持續地補充醣類食物，還是會維持醣類的重要性的。