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运动消耗能量计算方法

 来源: 未知   作者: admin   

 二十多年前,国立台湾师范大学体育研究所的运动生理学实验室,即已利用Douglas 袋与Scholander气体分析仪,进行人体运动前、运动中与运动后的摄氧量与二氧化碳产生量测量。 其实,透过运动过程中的氧气消耗量与二氧化碳产生量推算,不仅可以评估运动过程的实际能量消耗,更可以用来评量运动时的脂肪与葡萄糖消耗比例。  
 
  首先,运动参与者必须先了解到,如果人体以葡萄糖做为能量来源时,每消耗 1公升的氧气会产生 1公升的二氧化碳,也就是说,以葡萄糖为能量来源时的呼吸商(respiratory of quotient,简称RQ,体内局部组织的二氧化碳产生量除以氧气摄取量)等于 1;以脂肪为能量来源时的RQ约等于0.7;以蛋白质为能量来源时的RQ约等于 0.8。不过,人体内的组织呼吸状况评量,有其执行上的困难存在,因此,透过人体参与运动时的肺部气体交换状况(呼吸交换率,respiratory exchange ratio,简称RER,肺部气体交换时的二氧化碳增加量除以氧气消耗量) 的测量,再加上蛋白质仅在激烈运动时,才有少量参与提供能量的现象;运动生理学研究者可以依据肺部的气体交换,评量出运动过程的能量消耗特征。

   一般来说,人体安静休息时的RER约0.82、在极低强度(散步、慢跑、轻松骑车)运动时的RER反而下降(约0.75至0.80之间)、接近最大运动时的RER约等于1。也就是说,人体在低强度运动状态下,脂肪参与提供能量的比例较高,随着运动强度的增加,RER 也随着上升,葡萄糖参与提供能量的比例也增加;在最大运动状态下,则几乎皆以葡萄糖提供能量。当 RER等于0.85时,葡萄糖与脂肪各提供一半的身体能量需求。   除此之外,随着RER的上升,人体每消耗1公升氧气所能产生的能量也随着增加;例如当RER等于0.8时,人体消耗每公升氧气能够产生 4.801kcal的能量;当RER等于0.9时,人体消耗每公升氧气能够产生4.924kcal的能量;当RER等于 1时,人体消耗每公升氧气则能够产生 5.047kcal的能量。尽管最低与最高能量产生的差异不及 1﹪,但是,随着运动强度增加,逐渐提高每公斤氧气的能量消耗趋向,却也是不争的事实。

   以下的实例,可以让您更清楚运动时的能量消耗评量。「如果您昨天花了三十分钟骑脚踏车逛街,运动时的强度是5METs(即5×3.5ml/kg/min的摄氧量强度) 运动过程中的呼吸交换率平均为 0.9,请问在骑车的三十分钟内,您共消耗多少克的葡萄糖与脂肪?」。

  首先,必须先确定您的体重是多少公斤。如果您的体重正好是70公斤,那么三十分钟内的总氧气消耗量为 5 ×3.5ml/kg/min ×70kg ×30min=36750ml的氧气,共消耗 4.924kcal/每公升氧气 ×36.75 公升氧气=180.96kcal的能量(运动后的过耗氧量并不在此计算的范围内)。

   在不考虑运动后的心跳率与耗氧量,会有缓慢下降的事实下,三十分钟的中等强度骑脚踏车运动期间,能量消耗约 180kcal左右。如果运动的过程中,蛋白质没有提供身体能量来源(只有葡萄糖与脂肪提供能量),那么0.9的RER代表着,脂肪占身体能量来源的三分之一、葡萄糖占三分之二  ( 0.7 ×1/3 + 1 ×2/3=0.9)。也就是说, 180kcal的能量消耗中,有三分之一(60kcal)由脂肪提供能量、三分之二(120kcal)由葡萄糖提供能量。由于人体内每克脂肪约可提供9kcal 的能量,每克葡萄糖可以提供约 4kcal的能量。因此,三十分钟的骑车运动过程中,大约可以消耗6.7克(60/9)的脂肪,以及30克(120/4)的葡萄糖。

    如果,运动参与者以较低的强度进行运动时(例如以 4METs的强度),使得运动时间可以轻松的增加(例如运动时间增加到37.5分钟);再加上运动强度降低,使得运动时的平均 RER下降(假设下降到0.85);此时,37.5分钟的运动时间内,能量消耗量仍然为180kcal左右(4 ×3.5ml/kg/min ×70kg ×37.5min=36750ml 。 由于0.85的 RER代表着,脂肪与葡萄糖提供的能量各占身体能量来源的一半 (0.7 ×1/2 + 1 ×1/2 = 0.85)。因此,37.5分钟的运动过程中,大约可以消耗10克(90/9)的脂肪,以及22.5克(90/4)的葡萄糖 (虽然RER=0.85时,每公升氧气产生的能量约4.862kcal,然而36.75公升的耗氧量,仍可以消耗约 180kcal的能量)。

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