不同测试方案对年轻女性最大脂肪氧化强度的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0393

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (32): 5145-5149.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0393

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不同测试方案对年轻女性最大脂肪氧化强度的影响

李盈盈，彭莉，毕晨超

西南大学体育学院，国家体育总局体质评价与运动机能监控重点实验室，重庆市 400715

收稿日期:2018-04-26 出版日期:2018-11-18 发布日期:2018-11-18
通讯作者: 彭莉，博士，教授，硕士生导师，西南大学体育学院，国家体育总局体质评价与运动机能监控重点实验室，重庆市 400715
作者简介:李盈盈，女，1993年生，河南省灵宝市人，汉族，西南大学在读硕士，主要从事运动监测与评价、体质测评相关研究。
基金资助:
重庆市研究生科研创新项目(CYS17062)；重庆市体育局科研项目(B201708)

Effects of different test programs on the maximal fat oxidation in young females

Li Ying-ying, Peng Li, Bi Chen-chao

Sport Institute of Southwest University, Key Laboratory for Physical Evaluation and Sports Function Monitoring of General Administration of Sport of China, Chongqing 400715, China

Received:2018-04-26 Online:2018-11-18 Published:2018-11-18
Contact: Peng Li, PhD, Professor, Master’s supervisor, Sport Institute of Southwest University, Key Laboratory for Physical Evaluation and Sports Function Monitoring of General Administration of Sport of China, Chongqing 400715, China
About author:Li Ying-ying, Master candidate, Sport Institute of Southwest University, Key Laboratory for Physical Evaluation and Sports Function Monitoring of General Administration of Sport of China, Chongqing 400715, China
Supported by:
the Postgraduate Research Innovation Project of Chongqing, No. CYS17062; the Research Project of Chongqing Administration of Sport, No. B201708

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
最大脂肪氧化强度：在中低强度范围，人体脂肪氧化量随着运动强度的增加逐渐增加，在运动强度与脂肪氧化量相关之间存在诱导脂肪氧化量出现最大值的运动强度，称为最大脂肪氧化强度。
代谢当量：是以安静且坐位时的能量消耗为基础，表达各种活动时相对能量代谢水平的常用指标。可以用来评估心肺功能。

摘要
背景：按单位时间内脂肪氧化量最大值对应的运动强度运动可达到理想的减肥效果。近年来大多是采用递增负荷方案测定受试者的最大脂肪氧化强度，然而无氧阈是有氧代谢为主转向无氧代谢为主的拐点，研究证实无氧阈水平与最大脂肪氧化强度有较强的相关性，但以个体无氧阈水平为恒定负荷强度是否也可以准确的测定最大脂肪氧化强度，相关研究较少。
目的：研究年轻女性递增负荷和恒定负荷方案下的最大脂肪氧化强度，探讨两种测试方案下最大脂肪氧化强度的变化。
方法：对66名年轻女性分别进行递增负荷和恒定负荷方案跑台运动测试，采集运动过程中人体的气体代谢指标数据，计算脂肪氧化量，测定出两种方案下的最大脂肪氧化强度。
结果与结论：跑步运动测试，以个体无氧阈水平为恒定负荷方案强度测得的最大脂肪强度值较递增负荷方案测试值高，但差异不显著(P > 0.05)。递增负荷方案测得最大脂肪氧化强度是(54.60±9.02)%VO2max，(66.93±6.63)%HRmax，以无氧阈水平为恒定负荷方案的最大脂肪氧化强度为(56.71±6.65)%VO2max，(66.53±8.27)%HRmax；此外，恒定负荷方案最大脂肪氧化强度对应的呼吸交换率、运动速度相对较高(P < 0.01)，测得最大脂肪氧化强度所需的时间较短，脂肪供能比例却较低(P < 0.01)。结果说明，从运动强度和测试需要的时间考虑，建议选择以个体无氧阈水平为恒定负荷方案强度进行最大脂肪氧化强度测试，尤其是年迈体弱、肥胖或不能长时间进行大强度运动人群。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0001-6128-9921(李盈盈)

关键词: 测试方案, 递增负荷, 恒定负荷, 无氧阈, 运动强度, 跑步测试, 年轻女性, 最大脂肪氧化量, 最大脂肪氧化强度, 影响因素

Abstract:

BACKGROUND: The exercise intensity corresponding to the maximal amount of fat oxidation per unit time contributes to losing weight. In recent years, the maximum fat oxidation intensity of the subjects is determined by the incremental load program. However, the anaerobic threshold is the turning point of aerobic metabolism to anaerobic metabolism, which has been shown to be related to the maximum fat oxidation. Whether individualized anaerobic threshold level can accurately detect the maximum fat oxidation is unknown.
OBJECTIVE: To study the maximal fat oxidation under increasing load scheme and constant load scheme, and to explore the changes of maximal fat oxidation under the two schemes.
METHODS: Sixty-six young females underwent treadmill exercise with increasing and constant load schemes, respectively. Gas metabolism indexes during exercise were collected to calculate the fat oxidation and the maximal fat oxidation under the two regimens.
RESULTS AND CONCLUSION: The constant load scheme showed a slightly, but not significantly, higher maximum fat oxidation intensity compared with increasing load scheme (P > 0.05). Under increasing load, the maximal fat oxidation intensity was (54.60±9.02)%VO2max and (66.93±6.63)%HRmax, and under constant load, it was (56.71±6.65)%VO2max and (66.53±8.27)%HRmax. Moreover, under constant load, the respiratory exchange ratio and movement velocity corresponding to the maximum fat oxidative intensity were high (P < 0.01), the test time was short and the ratio of energy supplied by fats was low (P < 0.01). Considering the intensity of exercise and time consumption, it is recommended to detect the maximal fat oxidation intensity based on the individual anaerobic threshold level under constant load, especially the older adults who are weak, obese or cannot exercise for a long time.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Tissue Engineering, Anaerobic Threshold, Fats

中图分类号:

R318

李盈盈，彭莉，毕晨超. 不同测试方案对年轻女性最大脂肪氧化强度的影响[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(32): 5145-5149.

Li Ying-ying, Peng Li, Bi Chen-chao. Effects of different test programs on the maximal fat oxidation in young females [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(32): 5145-5149.

图/表（结果） 2

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引言

国家体育总局公布《2010国民体质监测公报》发现，20-39岁年轻女性身体形态方面与2005年数据相比，体质量、腰围、臀围和上臂部皮脂厚度指标有所提高，幅度为1.4%-2.5%^[1]，而肩胛骨和腹部皮脂厚度均分别降低了3.8%，4.5%；《2014年国民体质监测公报》中20-39岁年轻女性在体质量、腰围、臀围和上臂皮脂厚度在2010年数据基础上又增加了1.5%-3.1%^[2]，肩胛骨和腹部皮脂厚度没有降低反而分别增加了3.3%，8.2%。年轻女性的体质量和肥胖逐年上升，尤其是向心性肥胖，年龄不断降低，引发身体一系列的变化，例如动脉粥样硬化、高血压、脑中风等心脑血管疾病，还有调查研究表明，2型糖尿病、某些类型的癌症、骨关节炎等疾病的发生率增加均与肥胖有直接关系^[3-4]，严重影响了其生活质量及身心健康。

从年龄和身体状况的角度讲，青少年在人体的70%-80%最大心率(HR_max)或60%-70%最大摄氧量(VO_2max)，中老年人在60%-70%HR_max或50%-60% VO_2max都是较为合适的运动减脂强度范围^[5]。运动不仅可以改善人体糖脂代谢供能比例，还可以影响它们的动员及利用^[6]。运动强度更是影响人体运动干预减肥、改善血脂等的重要指标^[3^，^7]。无氧阈作为有氧代谢转为无氧代谢的拐点，是人体有氧耐力的重要指标之一，部分学者以无氧阈作为运动减脂强度目标，发现适应于有训练经历的人，对于普通人群作为减脂强度并不理想^[8-9]。而最大脂肪氧化强度作为人体在运动中最大脂肪氧化量最大值所对应的运动强度，是单位时间内脂肪代谢的峰值，理论上将最大脂肪氧化强度作为运动减脂强度目标是可行的。Dumortier等^[10]及Brandov等^[11]分别以最大脂肪氧化强度(%VO_2max，%HR_max)对肥胖者进行减脂训练，发现这一强度训练提高了受试者身体利用脂肪能力，体脂百分比显著性降低。谭思洁等^[4]对9-10岁肥胖男童以最大脂肪氧化强度作为运动处方强度，结果发现，不仅改善了男童的身体成分，还提升了他们的心肺功能和肌肉耐力。李奕等^[12]利用最大脂肪氧化强度对大学生耐力进行运动处方干预，结果一致。不仅如此，对肥胖并伴有2型糖尿病患者以最大脂肪氧化强度进行8-10周训练，显著减低了三酰甘油和低密度胆固醇，增加胰岛素敏感性^[13]。总之，现有的试验研究也证明在最大脂肪氧化强度下进行运动减脂效果较为理想。

脂肪是人体代谢过程中的主要的能源物质。随着运动强度和时间不短增加，人体的能量代谢及底物代谢是不一样的，脂肪氧化量呈先增长后降低的趋势，而脂肪氧化量最大值对应的运动强度也被定义为最大脂肪氧化强度(Fat_max)^[14]。最大脂肪氧化强度在脂肪代谢的运动干预减脂实践中被广泛的应用^[15-16]，对最大脂肪氧化强度的测定，在运动方式的选取上，主要是跑步和骑车两种运动方式，多数学者采用递增负荷(每级负荷至少持续3 min)在功率自行车进行最大脂肪氧化强度的测定^[17-18]，利用跑台进行最大脂肪氧化强度测定的研究报道相对较少；在运动模式方面，发现一次性递增负荷测试模式和多次递增负荷模式测得的最大脂肪氧化强度值统计学上无显著性差异^[19-20]，部分学者开始研究不同运动强度持续负荷方案下测得最大脂肪氧化强度，分析各强度下脂肪氧化量之间的差异。个体无氧阈作为人体代谢功能方式从有氧代谢为主向无氧代谢为主过渡的临界点，被证明与最大脂肪氧化强度存在高度相关，且具有一定一致性^[21-22]，以个体无氧阈水平为恒定负荷方案的运动强度测得最大脂肪氧化强度，与递增负荷方案的测得值之间有何差异，是否可以作为最大脂肪氧化强度的测试方案还有待进一步研究。

文章试图采用递增负荷方案和恒定负荷方案在跑台上对年轻女性进行最大脂肪氧化强度的测定，并对其结果进行分析讨论，为最大脂肪氧化强度的准确测定提供数据支撑，同时为运动减脂及科学运动的实践应用提供依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计观察性研究。

1.2 时间及地点于2017年4月26日至7月2日在西南大学体育学院，国家体育总局体质评价于运动机能监控重点实验室完成。

1.3 对象受试者均自愿参加运动测试，在校内外招募到年轻女性80名，受试者平均每周运动3次以上，累计时间大于5 h，身体发育正常，没有严重的代谢综合征及运动性障碍疾病，半年内没有肢体或关节手术、骨折及脱位等现象。经问卷筛选，向受试者说明试验目的、整个试验流程及具体时间安排、运动风险、受试者责任及数据用途等，并且在征得本人同意签署相关知情同意书后，最后确定66名年轻女性成为试验的受试对象。受试者基本情况见表1。

表1 研究对象基本信息表 (x(_)±s，n=66)

Table 1 Baseline data of the participants

项目	数值
年龄(岁)	23.0±2.0
身高(cm)	160.1±5.3
体质量(kg)	52.3±5.5
体质量指数(kg/m²)	20.5±2.0
无氧阈(%VO_2max)	70.7±6.6
VO_2max[mL/(kg?min)	44.5±4.9
HR_max(次/min)	190.0±8.2

1.4 材料德国CORTEX运动心肺功能测试仪(Metalyzer-R2)、运动跑台(Run-7410-runner)、Polar心率表、身高体重测试仪、身体成分测试仪(Inbody 3.0)、手腕式电子血压计、温度计、乙醇、急救药箱等，所有试验器材在使用前均进行校准。

1.5 方法

1.5.1 运动前准备在试验之前测试受试者的身高、体质量及体成分，询问受试者近1周有无身体异常现象，静坐 15 min测量受试者血压及安静心率，告知受试者试验过程及注意事项，熟悉试验器材，征得受试者同意后签订协议书。每位受试者需要完成2次运动测试，即递增负荷方案和恒定负荷方案的最大脂肪氧化强度、最大摄氧量跑台测试，2次测试时间间隔48 h以上，测试时间均在下午14：00- 18：00，测试前2 h期间禁食，前48 h期间不抽烟、喝酒，不喝带有咖啡因的饮品，未服用任何药物，无剧烈运动。

1.5.2 运动方案测试利用运动跑台(Run-7410-runner)，气体分析仪Cortex MetalyzerII-R2及E-4000Polar表进行最大脂肪氧化强度和最大摄氧量的测定。受试者步行来到试验室，室内温度保持在20-25 ℃，相对湿度在40%-50%，测试人员询问受试者的身体状况，确定身体状态可以完成测试；测试人员帮助受试者佩戴心率遥测表(Polar)、呼吸采气面罩、向受试者讲解主观感觉疲劳量表(RPE)，记录运动过程中每隔10 s的摄氧量、CO₂呼出量、心率、代谢当量(Metabolic Equivalent，METs)、主观感觉等级、呼吸交换率、时间等多个生理参数。

1.5.3 递增负荷方案

测试方案：起始负荷速度3 km/h，为热身阶段(3 min)，正式测试速度为4.5 km/h，每3 min增加1 km/h，在每级负荷后30 s询问受试者的主观感受，直至受试者主观力竭，经反复鼓励再也无法保持预定负荷，快速将速度负荷转至恢复期3 km/h，防止发生意外。

最大摄氧量的确定标准：①呼吸商达到或者接近1.10；②受试者主观感觉力竭，测试人员反复鼓励受试者依旧跟不上跑台速度，体力主观感觉等级量表18；③心率在年龄预测的最大心率10次/min；④随着负荷强度的不断增加，受试者摄氧量停止增加达到平台甚至出现缓慢下降，最后的相对摄氧量值差异小于2 mL/(min•kg)；满足3个或3个以上条件的，即可说明受试者达到了最大摄氧量。

1.5.4 恒定负荷方案跑台起始速度3 km/h，为热身阶段(3 min)，正式测试以个体无氧阈对应的强度为负荷速度，每隔3 min询问受试者的主观感受，直至受试者主观感觉力竭，测试人员反复鼓励再也无法进行运动测试，快速将速度负荷转至恢复期3 km/h。

1.6 主要观察指标运动阶段每10 s的摄氧量、CO₂呼出量、心率、代谢当量、呼吸商及速度。

1.7 数据分析采集运动中气体代谢数据计算脂肪氧化率。脂肪氧化率的最大值所对应的运动强度即判定为最大脂肪氧化强度。糖和脂肪氧化率计算公式^[17]：脂肪氧化量(g/min)=1.694 6 VO₂(L/min)-1.701 2 VCO₂(L/min)，糖的氧化量(g/min)=4.585 0 VCO₂(L/min)-1.701 2 VO₂(L/min)，总能量输出(kcal/min)=[脂肪氧化量(g/min)×9+碳水化合物氧化量(g/min)×4]。所有数据采用x(_)±s表示，采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。两种测试方案下的最大脂肪氧化量、最大脂肪氧化强度及其对应的指标采用配对样本t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

3.1 测试方案对最大脂肪氧化强度的影响从近几年对最大脂肪氧化强度的研究来看，最大脂肪氧化强度范围主要分布在22%-77%VO_2max^[5]。最大脂肪氧化量与研究对象的性别、年龄、体能水平、运动背景以及采用的方案、测试的运动方式有关^[17^，^23]。多数学者利用功率自行车采用递增负荷方案进行最大脂肪氧化强度的测定，每级负荷至少持续3 min，直到受试者呼吸商为1.0，通过比较人体各强度间脂肪氧化量来确定最大脂肪氧化强度^[24-25]，发现不论是在完整的强度范围还是相同强度下，脂肪氧化量实测值与3阶段多项式曲线和正弦曲线图对应的脂肪氧化量之间没有显著性差异^[23^，^26]。试验对年轻女性在递增负荷和恒定负荷方案下进行跑步测试，发现恒定负荷测得的最大脂肪氧化量、最大脂肪氧化强度(%VO_2max)均高于递增负荷，但差异不显著；递增负荷最大脂肪氧化量、最大脂肪氧化强度分别为5.80-11.42 mg/(kg•min)，45.58%-63.62% VO_2max及60.30%-73.56% HR_max，恒定负荷最大脂肪氧化量、最大脂肪氧化强度分为5.46-12.3 mg/(kg•min)，50.06%-63.36%VO_2max，58.26%-74.80%HR_max。有研究者对人体在变化强度和固定强度运动下能耗水平和脂肪氧化量进行研究，也发现两者在相同运动强度下的耗氧量、能量消耗及心率等反应基本相同，固定强度脂肪氧化量较高，但差异无显著性意义^[27]，Kang等^[28]与以上结果总体一致。

3.2 递增负荷方案下的最大脂肪氧化强度从运动强度与人体底物代谢的角度分析，在中低运动强度过程中，随着运动中运动强度的不断增加，脂肪氧化供能比例先上升后下降，而糖供能比例不断增加，脂肪氧化量亦呈现不断增长趋势，但随着运动强度进一步增加，脂肪的供能速度较慢，以糖为底物的供能系统比例不断增加来满足人体的能力需求，脂肪氧化量开始下降。文章结果显示，递增负荷方案下测得年轻女性最大脂肪氧化强度值是(54.60±9.02)%VO_2max，(66.93±6.63)%HR_max。张勇等^[17]利用跑台对无训练年轻女性采用递增负荷方案测得的最大脂肪氧化强度均值是56.51 VO_2max，与试验结果一致，而有训练者在递增负荷方案下测得最大脂肪氧化强度均值是63.95%VO_2max^[14]，彭慧玲^[29]测得年轻女性的最大脂肪氧化强度相对较高，范围在60%-66%VO_2max，Bergman等^[30]及Nordby等^[31]研究结果亦发现训练者最大脂肪氧化强度高于无训练者。也有研究发现，同一测试方案，不同运动背景受试者的最大脂肪氧化强度无差异，Achten等^[32]对高低水平的运动员通过递增负荷方案进行最大脂肪氧化强度的测试，结果却发现，最大脂肪氧化量出现差异并具有显著性意义，最大脂肪氧化强度没有显著不同。同一递增负荷方案下，测得最大脂肪氧化强度存在的差异，笔者认为，可能与研究对象的人数、受试者的个体差异有较大关系。

3.3 恒定负荷方案下的最大脂肪氧化强度以个体无氧阈水平作为恒定负荷方案强度测定出年轻女性最大脂肪氧化强度范围值在(56.71±6.65)%VO_2max及(66.53±8.27)% HR_max。个体无氧阈是反映人体有氧耐力的指标，是人体在递增负荷中，代谢方式由有氧代谢为主向无氧代谢为主的临界点，为60%-80%VO_2max^[33]，在以无氧阈水平为目标强度进行持续运动时，为了满足人体对能源的需求，参与供能的肌纤维的数量、类型及运载能力等收缩水平快速发生改变，人体的摄氧量水平以及乳酸浓度水平为了适应运动节奏也会快速的增长。最大脂肪氧化强度的出现点在个体无氧阈水平前，Astorino等^[34]发现，乳酸阈强度与最大脂肪氧化强度非常的接近。有研究表明，最大脂肪氧化强度、最大摄氧量、个体无氧阈3者相互间有明显正相关关系^[18]。为了进一步明确最大脂肪氧化强度和个体无氧阈水平的关系，张勇等^[23]对测试者每级负荷进行血乳酸水平的测定，结果发现最大脂肪氧化量对应出现的运动强度与血乳酸累计点存在一定的一致性，血乳酸水平与脂肪氧化能力有密切的关系，在已有的研究中也证实张勇的研究结果^[22]。Stisen等^[35]对不同训练背景下的受试者在运动过程中能量代谢的底物利用情况进行研究，发现低强度运动，训练者与未训练者脂肪氧化率没有差异，在中高强度(45%-80%VO_2max)强度运动，训练者的脂肪氧化率高于未训练者的，但促使脂肪氧化的运动强度没有差异。试验结果也显示，以个体无氧阈水平作为恒定负荷方案强度测得的最大脂肪氧化率、最大脂肪氧化强度比递增负荷方案测试值较高，但差异无显著性意义，此外恒定负荷测试最大脂肪氧化强度时间较短。可以说明以个体无氧阈水平为目标强度的恒定负荷方案作为最大脂肪氧化强度的测试方案是可行的。

3.4 小结跑台运动，递增负荷方案测定出年轻女性最大脂肪氧化强度范围在(54.60±9.02)%VO_2max、(66.93± 6.63)%HR_max，而以个体无氧阈水平为恒定负荷方案强度测得最大脂肪氧化强度在(56.71±6.65)%VO_2max及(66.53± 8.27)%HR_max。恒定负荷方案下测得的最大脂肪氧化强度值比递增负荷方案值高，统计学分析差异无显著性意义。

最大脂肪氧化强度在运动者进行瘦身计划、运动处方强度的选择有重要的现实意义，相较递增负荷方案，以无氧阈水平作为恒定负荷方案强度测得最大脂肪氧化强度所需的时间较短，测试值也较准确，是易行有效的测试方案，为教练员、健身指导员在选取运动减脂强度提供了便利，提高运动效率。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

不同测试方案对年轻女性最大脂肪氧化强度的影响

Effects of different test programs on the maximal fat oxidation in young females

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