冬泳运动的物质与能量代谢特点及其营养补充

鲁宗成，欧成健，熊正英，谭文廷，王晓柯，谭华桢，曹　云

（安康学院 体育学院，陕西 安康 725000）

冬泳运动的物质与能量代谢特点及其营养补充

鲁宗成，欧成健，熊正英，谭文廷，王晓柯，谭华桢，曹云

（安康学院 体育学院，陕西 安康 725000）

目的探讨与分析冬泳运动能量代谢特点及其营养补充，为冬泳运动人群在锻炼或比赛时合理服用营养与运动补剂提供思路。方法采用文献综述方法分析并结合运动实践研究。结果冬泳运动人群除适量补充无机盐、维生素、脂肪、蛋白质和糖等一般营养外，还需补充一些特殊营养，如调节机体pH的运动饮料、加快消除疲劳的中药补剂等。结论合理的营养补充能使冬泳运动人群加快消除疲劳、恢复体能，促进冬泳人群科学健身，提高运动者的运动能力、身体素质和健康水平。

冬泳；物质代谢；能量代谢；营养补充

冬泳是指“冬季综合标准下的自然水域的游泳，即冬季气温在10℃、水温在14℃以下的室外水域游泳活动”。李龙军认为，冬泳是指在低温（2～10℃）水中的游泳运动，是冷刺激与运动结合的一项特殊的体育运动[1]。本文就是探讨水温在2℃至10℃条件下，机体运动时的代谢特点，并提出相应的营养补充方案。冬泳运动是一项集技术、体能、心理于一体的运动项目，物质代谢和能量供应是维持人体各种生理机能的基本保证，也是维持人体运动能力的重要前提。王瑞元等研究认为，冬泳是以有氧供能为基础、以无氧供能为辅的运动项目[2]。目前，运动营养学的出版物有很多，但针对冬泳这种特殊条件下的运动营养需要和最佳膳食结构的研究报道尚属少见。冬泳不仅能增强人的体魄、提高人的身体素质，还能提高人的道德品质、健全人格等作用。冬泳锻练对人体健康产生多种良性生物学效应，冬泳锻练能调节神经系统的兴奋性，增强神经内分泌系统、免疫系统、氧气转运系统、能量转化系统、抗氧化消除自由基的功能[3-7]。要达到冬泳运动的锻练效果，科学、全面的营养补充是一个必不可少的重要因素。本文探讨冬泳营养补充和最佳膳食结构，为提升冬泳人群的运动锻炼效果、提高冬泳人群的身体素质和健康水平提供有益的参考。

1　冬泳运动的物质与能量代谢特点

冬泳运动过程中所需要的能量分别由三种不同的能源系统供给，即磷酸原系统(phosphagen system)、糖酵解系统(glycolytic system)、氧化能系统(aerobic system)。冬泳的物质代谢和能量代谢可分为有氧代谢过程和无氧代谢过程。无氧代谢过程包括两个供能系统：磷酸原系统和糖酵解系统。有氧代谢过程为氧化能系统。肌肉有四种ATP来源：（1）储存在肌肉中的ATP；（2）CP与ADP反应产生ATP；（3）由肌糖原酵解产生ATP；（4）在有氧条件下，糖、脂肪和蛋白质分解释放能量产生ATP。

机体的能量供应与消耗受环境温度的影响。温度越低，能量消耗量越大，冬泳运动时，机体消耗能量明显增加，例如，在12℃的水中游泳20 min所散发的热量相当于在陆地上同样温度的空气中跑步60 min所散发的热量。能量的供应取决于冬泳者自身的消化吸收水平、营养物质的补充。能耗的增加受运动强度、运动持续时间、运动时的水温以及冬泳者自身的技术水平等因素的影响。冬泳时，机体的主要能源是葡萄糖，而葡萄糖是以血糖和肌糖原的形式在人体参与供能的。虽然肌肉可以利用脂肪释放能量，但脂肪分解释放能量需要的时间很长，不能充分满足冬泳运动时的需要，有学者认为，冬泳者应该额外增加脂肪的补充，提高运动者身体的脂肪储备，以满足机体对热能的需要，从生理学角度上分析该观点是正确的，但是过多脂肪补充会导致机体的负担，影响运动者的心肺功能和关节的灵活性，降低冬泳的运动能力。而且脂肪分解释放能量大概需要30 min以上，但冬泳运动时间一般在30 min以内，基本上没有启动脂肪的分解代谢。所以冬泳时不应该过度增加脂肪的摄入。蛋白质只有在机体进行长距离力竭运动时才会被分解提供能量，冬泳运动的持续时间基本在30min以内，不会引发蛋白质分解[8]。

2　冬泳运动人群的营养需要及补充

2.1冬泳运动人群的基本营养需要及补充

许多参与冬泳运动的人在运动后期时段都会感到疲劳。要消除疲劳感，科学合理的营养补充就显得尤为重要。食物可以被分为六类营养素，这六类营养素分别是水、矿物质、维生素、蛋白质、脂肪、糖类。这六类营养素的每一种都有其独特的化学结构和特殊的生理功能。冬泳运动时，机体的基本营养需要有以下几个方面：

2.1.1水

虽然水不含热量，并且不提供其他任何营养，但水对维持生命的重要作用仅次于氧气，水的重要性在此不再赘述，人体进行消化、吸收、循环、排泄都离不开水，在人体的循环系统中，水担任着向细胞运输营养物质，并且运输细胞代谢产物的任务，虽然人体短时间缺水不会造成严重的后果，但是缺水却会影响冬泳者的物质代谢，造成物质代谢受阻或缓慢。所以要适当给体内补水。大概需要500m l左右的水就可以满足一次冬泳运动的需要。

2.1.2矿物质

人体内有超过20种矿物质，其中17种必须从食物中获得，矿物质中需求量较多的有钙、钾、硫、钠、氯、磷、镁，这类矿物质为宏量元素，身体每天的需要量在100mg以上。微量元素指的是身体每天需要量小于100mg的矿物质，包括铁、锌、硒、锰、铜、碘、钼、氟、铬。微量元素虽然在人体中的含量很少，但有着特殊的生理功能，对维持人体的新陈代谢有着重要的生理功能，人体一旦长期缺乏某种微量元素，极易导致身体免疫力下降，出现疾病，甚至危及生命[9]。由此可见，微量元素影响冬泳的运动效果。人在寒冷的水中运动，免疫能力受到水温影响，很容易下降，一旦人体免疫能力下降，人体遭受疾病的概率显著加大，使运动效果不能够保证，有可能导致感冒、恶寒发作、寒颤、呼吸急促等一系列身体反应，还会使大脑、骨骼肌供氧不足，造成机体乳酸产生过多，产生有害代谢物质。其中铁是血红蛋白的组成成分，对血液中氧气的运输起着非常重要的作用。并且，铁是肌肉中的肌红蛋白的组成成分，肌肉中的肌红蛋白对肌纤维内的氧气的储存和运输有重要的生理功用。缺铁会导致血液运输氧气的能力下降，冬泳的耗氧量明显大于正常水温下的游泳运动，例如，在18℃的水中游泳时，比在26℃下同样速度游泳时每分钟多需要500m l氧气，而冬泳是在水温10℃以下的运动，冬泳的耗氧量相比较于26℃条件下的游泳急剧增多，一方面，冬泳者机体的耗氧量显著增加，机体的摄氧能力有限，人在低温的条件下进行冬泳运动导致机体氧气的供应不足，而氧气供应不足，导致细胞进行一定量的无氧运动，产生大量的乳酸和代谢废物，这是疲劳产生的原因，而疲劳会让正在进行高能量消耗的冬泳者不得不停止水中运动，如果继续运动可能对机体造成伤害。男性冬泳者很少有缺铁的现象，缺铁对成年女冬泳者会造成不利影响，因为女性缺铁相比较于男性高发，而女性在同样运动强度下消耗的氧气比男性高，女冬泳者对氧气的需求也就高于男性，所以，女冬泳者应该增加铁的摄入量。徐明[10]的研究表明，在低于人体温度的水中游泳应该增加碘的摄入，以适应低温环境中人体甲状腺激素分泌增多的需要，而冬泳低于人体体温大约27～35℃之内，内外温度差大，在开始入水阶段，人体为了适应冷刺激，分泌大量的甲状腺激素，因此，冬泳运动员还应该在正常基础上额外补充碘。

2.1.3维生素

维生素是能够促进生长发育和维持健康的一组有机化合物。人体对维生素的需求量较少，但维生素对细胞内的特殊代谢反应非常重要。维生素对能量释放，组织细胞的构成和食物的消耗起着调控作用。维生素种类以及它们的主要功能、来源、每日推荐量[11]如下页表1所示。

表1　冬泳运动所需主要维生素种类及其主要功能、来源、每日推荐量　（单位/日）

2.1.4白质

蛋白质是细胞、抗体、酶、和多种激素的主要成分。蛋白质是生长发育的必备物质，也是修复和维持机体组织的必要物质。冬泳运动过程中易造成人体组织的轻微冻伤，即使这些冻伤未被冬泳者发觉，但机体要修复这些组织就需要蛋白质的参与，在低温条件下，冬泳者的免疫机能有所下降，而蛋白质是构成人体抗体的主要成分，冬泳者需要保证充足的蛋白质供应。蛋白质与运动免疫有着密切联系，充足的蛋白质可以提高人体的免疫水平[21]。并且冷刺激会让交感神经活动增强，其末梢释放大量的去甲肾上腺素，促进机体产热，而去甲肾上腺素的化学本质是蛋白质，补充适量的蛋白质有利于去甲肾上腺素的合成，提高机体的冷适应能力。

2.1.5脂肪

脂肪是组成人体组织细胞的重要组成成分，它可以促进脂溶性维生素的吸收，保护重要器官，并且脂肪是一种富含能量的物质，每克脂肪可以供给37.62kJ的能量，对于冬泳人群来讲，脂肪不仅可以维持人体中心体温，还给机体供给大量的能量，脂肪比较浓缩，体积小，减少胃肠负担，但不应过量摄入，而且，冬泳运动过程中，补充脂肪并不能迅速为机体供能，而且增加机体对氧气的消耗，形成氧气供应不足，造成人体暂时缺氧，不利于促进冬泳运动的质量，建议正常饮食摄入脂肪就可以满足机体需要。

2.1.6糖类

冬泳者机体的主要能源是糖类，主要包括单糖、双糖和淀粉，这里只论述两种比较经济，也最容易获得的葡萄糖和蔗糖的功用。葡萄糖的功能非常重要。第一，它是一种能源物质，特别是在冬泳这种高能量消耗的运动中，葡萄糖的供能作用异常突出。第二，葡萄糖是神经系统的唯一能源物质，并且能影响蛋白质和脂肪的代谢，减少蛋白质充当能源的作用，可减少蛋白质的消耗，并调节脂肪的利用。冬泳者补充蔗糖的作用机理是：蔗糖在人体消化酶的作用下分解为一分子葡萄糖和一分子果糖，葡萄糖有利于肌糖原的合成，当冬泳者体内的肌糖原含量升高时，冬泳者的能量供应就充足，在冬泳时的运动能力就会提高。尤其是对于那些参加冬泳比赛的运动员来讲，充足的肌糖原储备，将在比赛的冲刺阶段发挥重要的作用，使得冬泳运动员后程冲刺能力上升，并且延长冬泳运动员运动至疲劳的时间。果糖有利于肝糖原的合成，补给果糖时肝糖原的合成速度比以同样方式补充葡萄糖提高3.7倍。当肝糖原储备较充足时，肝脏对某些化学毒物有较强的解毒能力，并且肝脏对各种细菌毒素的抵抗力增加。研究表明，环境温度下降将会导致人体免疫机能降低，冬泳的水环境温度在10℃以下，补充果糖有利于提高冬泳者的免疫能力。

2.2冬泳运动人群的特殊营养需要及补充

2.2.1冬泳运动人群的能量摄入

冬泳运动时水温越低，时间越长，能量消耗越多，冬泳运动人群每日膳食摄取的热量应该大于一般人群。热能是保障冬泳运动能够正常进行的必要条件，冬泳运动人群膳食中应包括50%的糖类、30%的脂肪和14%的蛋白质。20世纪80年代，美国科研委员会公布了营养素的“每日推荐量（RDA）”，一般男性人群应摄入2700~2900kcal的热量，而相同年龄的女性应摄入2000~2200kcal[22]。这些数据是根据人口的平均身高、体重，以及做轻体力工作者的能源需要计算的。根据汪斌[23]的研究分析，对于进行高能量消耗的冬泳人群应适当增加能源物质的摄入，比一般人群多摄入15%～20%的能量，尤其是在运动之前的一段时间内应及时补充能量，提高机体能量储备，以满足运动的需要。

2.2.2冬泳运动的饮料补充

运动饮料是指营养素的组合和含量能适应运动员或参加体育锻炼、体力劳动人群的生理特点、特殊营养需求的软饮料。依据冬泳人体物质代谢的需要，冬泳者需要蛋白质、糖类、无机盐、水分等营养物质，不管是运动前，还是运动后，用运动饮料补充冬泳者的能量消耗以及水分、电解质和维生素，是提高冬泳运动能力的一种有效措施。并且运动饮料携带和使用方便，有利于冬泳过程中营养物质的及时补充。运动饮料一般选择葡萄糖、果糖和低聚糖作为组成成分，并且糖的浓度不能太高，也不会含有化学合成制剂。运动饮料含有一定浓度的氯化钠，更有利于人体吸收；还含有各种微量元素和维生素等营养成分，冬泳者要比不参加冬泳的人群适量增加一些营养成分的补充；果汁是运动饮料的重要成分，人在水中也会排汗丢失水分，而汗水中失去的不仅仅是水分，还包括钠离子、钾离子、钙离子、镁离子等无机元素，而这些无机元素在水果中含量丰富，特别是水果中含有丰富的碱性盐类物质，能够中和运动后造成的人体体内的酸性环境，消除疲劳。运动饮料的补充原则和方法：（1）运动前适当补充水分；（2）运动中或运动后补充水分应该少量多次，切忌暴饮；（3）饮料中的含糖浓度不宜太大[24]。

2.2.3冬泳运动后促进机体恢复的营养补充

机体能源物质的储备是导致疲劳产生的直接因素[25]。运动后人体必然会感觉到疲劳，如果冬泳运动过后消耗的物质不能及时恢复，会导致一系列的生理功能问题，一些补剂可使机体疲劳快速恢复。运动营养学方面的研究表明，效果比较显著的物质有牛磺酸、麦芽油、谷氨酸、天门冬氨酸和碱性盐（柠檬钠、柠檬钾、碳酸氢钠）。还有我国传统中药材，例如人参、枸杞子、西洋参、红景天、阿胶、杜仲、丹参、蒺藜、锁阳等[26-29]这些物质已经被科学家证明具有良好的抗疲劳作用以及促进机体恢复的效果，可以在一定范围内发挥抗疲劳作用，提高运动能力，并且这些中药材与西药相比，具有经济实惠、无毒副作用的优点，建议冬泳人群适量增加这些物质的摄入，提高机体的整体代谢水平和免疫能力，进而提高冬泳的运动能力。

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【责任编校李林霞】

Characteristic of M aterial and Energy M etabolism and its Nutrition Supp lem ent of W inter Sw imm ing

LU Zongcheng，OU Chengjian，XIONG Zhengying，TANWenting，WANG Xiaoke，TAN Huazhen，CAOYun
（School ofPhysical Education，AnkangUniversity，Ankang725000，Shaanxi，China）

Objective：To investigate and analyze the characteristics of energy metabolism of winter swimming and nutrition supplement，forwinter swimming peopleexerciseor competition in a reasonableuseof sportsnutrition and supplements to provide ideas.Methods：the literature review method was used to analyze and combine the exercise practice.Results：winter swimming people in addition to the amountofadded inorganic salts，vitam ins，fat，protein and sugar and nutrition in general，the need to add some special nutrition，such as adjusting the pH value of thebody sports drinks，to speed up the recovery of fatigue of the traditional Chinese medicine supplements. Conclusion：reasonable nutrition supplement to accelerate the elim ination of fatigue，restore physical winter swimming peop le，promote winter swimm inggroup scientific fitness，improve themovementofexercise capacity，physical qualityand health level.

winterswimming；material metabolism；energymetabolism；nutritional supplemen

G804.7

A

1674-0092（2016）05-0117-05

10.16858/j.issn.1674-0092.2016.05.026

2016-03-16

国家级大学生创新创业训练计划资助项目“冬泳项目的代谢特点及其营养补充”(201511397686）

鲁宗成，男，陕西石泉人，安康学院体育学院副教授，主要从事体育教学与训练研究；欧成健，男，陕西汉阴人，安康学院体育学院本科生；熊正英，男，陕西商南人，安康学院办学顾问，陕西师范大学体育学院教授，主要从事运动生物化学和运动营养学研究。