足球硬科學:運動能量消耗和營養飲食之間的故事

2021-02-12 哈比足球


在之前文章裡，我們說明了球員是如何提高競技狀態的，並且介紹了「超量恢復」的概念。既然有恢復，那麼就會有消耗。在訓練或者比賽中，人體是如何消耗能量的呢？是否有一定的次序，先消耗什麼後消耗什麼？

 

在恢復階段，人體是先恢復什麼後恢復什麼的呢？在上一期中我們說了，飲食也是影響球員運動能力的重要因素，而吃飯屬於被動恢復，那麼我們怎麼搭配著吃才算是合理呢？

 

我們來一個一個問題的解答。

 

我們之前說過，人之所以能運動起來，是由中樞神經對肌肉釋放神經信號（既發出刺激），使得肌肉收縮，從而產生機械能，以此來讓身體有能量動起來。而在肌肉細胞中，負責提供能量的，是ATP（三磷酸腺苷）與CP（磷酸肌酸）。

 

小知識

 

ATP：是肌肉中儲存的多種能源物質之一，是生物體最直接的能量來源。

 

CP：是肌肉中的一種高能磷酸化合物，每摩爾的CP釋放的能量甚至比每摩爾的ATP釋放的能量更多。

 

當人體運動起來的時候，ATP首先在肌肉收縮中被快速消耗掉，產生ADP，這時肌肉中的CP受到肌酸激酶的催化，主動向ADP靠攏，使ADP重新變成ATP，供肌肉產生能量使用。這個人體的循環供能系統被稱為ATP - CP系統。

 

但這個系統並不是能永遠無限的為肌肉提供能量，它只能短時間的為高強度運動提供能量（通常是在15秒之內）。如果運動持續時間超過了15秒，人體就會轉而尋求其它能提供能量的物質  碳水化合物和脂肪。

 

人體在運動中，會將碳水化合物分解成糖原，而糖原則是短期與中期存儲、提供葡萄糖的載體。隨著運動時間的增加，人體的肌肉細胞開始使用糖原（無氧酵解過程），比如持續時間在60秒之內的運動，但此時碳水化合物被分解後會產生副產品：乳酸 —— CH3CH(OH)COOH。

 

小知識

 

無氧酵解：人體在運動時，由於在肌肉中初始儲存的ATP被消耗殆盡，此時需要糖原來提供能量。而由於此時血液中的氧氣含量尚不足，使得糖原只能在無氧的狀態下被分解。

 

無氧酵解產生ATP的速度快，但產生的量很小，且會產生大量的副產品 --- 乳酸。當肌肉中堆積的乳酸過多時，人體內的酸鹼度（pH值）就會受到破壞，使肌肉收縮受到影響，並最終影響運動能力。

 

乳酸過多的症狀就是運動者會感到肌肉疼痛，運動能力明顯下降。

 

為了緩解乳酸的過多堆積，此時身體會增加二氧化碳的呼出量，運動者會發現自己的呼吸變得更快更深。但這種呼吸同時也會影響人體接受氧氣的能力，從而使運動者的耐力下降。

 

此時我們假定這個倔強的運動者仍然繼續堅持運動下去（運動超過60秒）。此時其身體內的脂肪和碳水化合物開始逐漸充分「燃燒」產生ATP（有氧酵解）。

 

在有氧酵解的過程中，除了ATP之外，還會產生副產品  二氧化碳和水，但是終於不再產生乳酸了！這種有氧酵解發生的地點則是在細胞的線粒體之中。

 

小知識

 

線粒體：是一種存在於大多數細胞中的細胞器，是細胞進行有氧呼吸的主要場所，是細胞的「能量製造工廠」。

 

而對於人體的脂肪來說，它與碳水化合物一起合作，主要為長時間、低強度的耐力運動提供能量。

 

好了，說了這麼多關於人體能量消耗先後順序的問題，還是給大家一個一目了然的表吧！嘿嘿！

 


說了這麼多關於能量消耗的事情，那麼人體在恢復能量的時候，有沒有一個類似的先後順序呢？恢復最快的是什麼？最慢恢復的是哪部分？

 

嗯，這次小編不賣關子了，直接先來個表！

 


看了這個表，對照上文講的那些知識，對於人體在運動時的能量消耗和恢復方面，相信大家都有了一個清晰的認識。

 

需要補充說明的一點是，這個恢復時間的表，是指在正常情況下不同能量提供組織的恢復時間。如果你運動完之後馬上就喝了一瓶補充電解質的飲料，那麼你肯定就不用等6小時才恢復完體內的電解質。

 

所以，這就涉及到了我們講的被動恢復裡的飲食部分。

 

在這次運動完之後、下次運動之前，我們應該怎麼搭配飲食才能更好的補充能量呢？

 

請！看！下！圖！（喂！小編你真懶！一言不合就看圖！）

 


此圖展示了一個運動員的飲食搭配合理的參考比值。很多科學研究都指出，合理的飲食搭配不僅有助於身體快速恢復能量，還能降低運動受傷機率，提高運動中的肌體表現。

需要特別說明的是，圖中的脂肪是指不飽和脂肪酸（比如深海魚和橄欖油）和Omega-3脂肪酸（主要存在於魚類）。

 

碳水化合物

 

碳水化合物（如果糖，乳糖）是能量的重要來源。從理論上講，球員應該多吃一些富含碳水化合物的食物。那麼從攝入量方面講，每個球員到底應該攝入多少碳水化合物呢？

 

別緊張！小編不上圖了。。。

 

上公式！嘿嘿！

 

按照球員的體重來計：每天每個球員應攝入8-10克碳水化合物/每公斤體重。

 

在比賽開始前的3到4小時之內，每個球員應攝入4克碳水化合物/每公斤體重。

 

在訓練/比賽完之後，每個球員應馬上攝入1克碳水化合物/每公斤體重。

 

脂肪

 

脂肪除了能為肌體提供能量，它還參與人體對部分脂溶性維他命（維他命A、D、E、K）的吸收工作，而這些維他命對於細胞組織的修復和保護起著重要作用。

 

脂肪根據其化學式中的脂肪酸種類不同，而分為三種：飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸。根據德國營養協會的推薦：正常人每日食物應攝取10%的飽和脂肪酸 + 10%-13%的單不飽和脂肪酸 + 77%-80%的多不飽和脂肪酸。

 

但球員應該儘量多攝入不飽和脂肪酸，減少飽和脂肪酸的攝入。尤其要注意的一點是：某些煎炸、烤的食物中也會含有由於生產加工工藝而產生的不飽和脂肪酸，這類不飽和脂肪酸有害健康，儘量避免食用。應食用天然的不飽和脂肪酸，如植物油中的不飽和脂肪酸。

 

維他命

 

維他命雖然不能為身體提供能量，但是它卻維持著人體機能的正常運轉。在足球運動當中，人體要隨時面臨著有氧運動（如長距離不停的奔跑）和無氧運動（如短距離爆發）的模式切換，這種切換會導致體內自由基的增加。

 

而自由基的增多會導致疾病的產生，使正常人體細胞受到損害。此時，你就需要維他命A、C、E來對付體內的自由基。

 

在青少年足球中，孩子的骨骼發育成長也離不開維他命D的功勞。此外維他命D還能幫助孩子維持正常的荷爾蒙水平，減少骨骼受傷的風險。

 

微量元素

 

微量元素與維他命的作用相似。

 

硒（比如魚、蝦、麵粉、胡蘿蔔等）與維他命A、C、E一起能幫助抵抗體內的自由基。

 

鈣（比如牛奶、花生等）有助於骨骼的保護和發育。

 

鋅（比如瘦肉、蛋黃、魚等）有助於維持免疫系統和肌肉組織。

 

鐵（比如豆製品、芝麻、海帶等）有助於增加血液中的含氧量。

 

鈉（比如食鹽等）、鉀（比如葡萄、香蕉、乳製品等）則有助於增強神經信號的傳導。

 

那麼從哪裡攝取這些碳水化合物、脂肪、維他命和微量元素呢？

 

請！看！圖！（小編保證這是最後一張圖了！）

 

寫在最後：在比賽的前幾天，我們推薦球員多吃一些富含碳水化合物的穀類、大米、蔬菜和土豆；而在比賽之前的幾小時，可以吃兩根香蕉來補充體力；在比賽後，可以喝一些巧克力牛奶或者吃一小塊雞胸肉來幫助肌肉快速恢復能量。

 

當然啦，任何時候都不要忘了喝水！


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