壓縮合成食品對人體運動能力的影響

彭一騰

(北京交通大學海濱學院，河北 黃驊 061199)

壓縮合成食品是指以大米、小麥等主食作為原料，食用植物油、奶油、食用鹽、食用添加劑(木糖醇、麥芽糖醇、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、食用香精等)輔料經過壓縮合成的塊狀食品，其原料在加工合成前均經過熟化處理，無需烹飪，可以直接食用的一種塊狀食物[1-2]，且由于具有質量輕、體積小、攜帶方便、貯存期較長、熱量值高于普通食物等優點經常被用于野外生存以及自然災害等短期食品供給，高原、高寒地區巡邏部隊，抗震救災的飲食保障[3-4]，還可以作為戰爭軍用食品儲備物資，在歷史中許多重大軍事或非軍事行動中都發揮了不可限量的作用，是一種應用廣泛的應急食品[5-6]。

壓縮合成食品中除了大米、小麥等主食原料，最多的成分就是糖，糖是人體最重要的也是最基本的能源，具有輸出功率高，相對含氧量低的優點，是人體中樞神經系統所需的最基本供能物質，人體熱能的1/2以上均來自于糖供給[7]。為了更加科學、合理、有效地評價壓縮合成食品對人體運動能力和體能恢復方面的影響，本試驗選取合適的試驗對象，對他們食用壓縮合成食品(以90軍用干糧為例)和普通膳食前后的運動能力、抗疲勞狀態等方面的不同表現進行測試[8]?，F在依據各類精密儀器，研究壓縮合成食品對人體運動時的血糖濃度、血乳酸濃度、心率、相關激素水平等變化情況。

1 壓縮合成食品對人體運動能力的影響研究

1.1 試驗對象的選取

通過5 km跑成績以及血液生化指標的測試選取某大學體育學院2017級競技體育專業在校生中體能狀況差異不大的12人作為試驗對象(由于男女生理特點的不同，為了保證試驗結果的準確性和可對比性，此次試驗對象只選男性)，這12名試驗對象的基本生理參數如圖1所示。

試驗前向試驗對象說明需要食用不同種類的壓縮合成食品，且參與測試時需要進行抽血化驗，試驗對象均表示試驗過程可以接受，同時在試驗開始前需要詢問試驗對象身體狀況(包括是否有泌尿系統疾病、內分泌系統疾病、心臟病等)。并將這12名試驗對象隨機分為2組，每組6人，用A、B代表。

圖1 試驗對象的基本生理參數Figure 1 Basic physiological parameters of the test subject

1.2 試驗材料與方法

2組試驗對象依次參加4輪試驗，每輪試驗周期為7 d，每輪試驗中每人分別定量使用4種規定食物，其中4 d進食規定食物，剩余3 d可以自由進食，在測試期間，每天嚴格按照12.6 MJ熱量標準為每名試驗對象提供不同食物(包括90軍用干糧和普通膳食)，試驗對象可以自由飲水，但是不允許在進食規定食物之后再補充其他食物，更不允許吸煙和喝酒。

1.3 試驗儀器

血糖儀：卓越金銳型，羅氏診斷產品(上海)有限公司；

血乳酸分析儀：Lactate scout型，上海欣曼科教設備有限公司；

全自動生化分析儀：BS-600型，上海欣曼科教設備有限公司；

全自動發光儀：HT-SCZ04型，北京鴻濤基業科技發展有限公司；

心肺功能遙測儀：METAMAXⅡ型，上海益聯醫學儀器發展有限公司。

1.4 數據處理

試驗測得的全部數據均采用微軟Excel 97處理，采用平均值±數據標準差的形式表示，并采用顯著性T檢驗對試驗對象測試前后的各項指標數據進行統計分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同食品對人體血糖變化的影響

機體運動過程中血糖濃度的變化情況能夠在一定程度上反映出機體運動能力，特別是人體運動的耐久性和抗疲勞程度。選取測試日的5個時間點，分別統計食用常規膳食與壓縮合成食品試驗對象的血糖變化情況，結果如表1所示。

表1 進食不同食品運動前后試驗對象的血糖變化情況Table 1 Changes in blood glucose of test subjects before and after eating different foods

從表1可以清楚地看出，試驗對象在空腹狀態下體內血糖濃度水平相同的情況下，進食壓縮合成食品45 min 后，55%～65%最大攝氧量情況下運動或訓練30，60，90 min，進食壓縮合成食品的試驗對象血糖濃度水平明顯高于進食普通膳食的試驗對象，結果顯示，在維持試驗對象機體在高強度、時間較長的運動或訓練時血糖濃度水平方面，壓縮合成食品要優于普通膳食。

2.2 不同食品對人體血乳酸濃度的影響

從圖2可以看出，在55%～65%最大攝氧量情況下運動或訓練一段時間后，進食壓縮合成食品試驗對象體內的血乳酸濃度相對較高，但在運動或訓練結束后的恢復期內，進食壓縮合成食品試驗對象體內的血乳酸濃度低于進食普通膳食的試驗對象；從圖3中可以看出，進食壓縮合成食品試驗對象在運動或訓練恢復期的幾個時間點內，體內血乳酸清除率明顯高于進食普通膳食的試驗對象，說明進食壓縮合成食品的人體運動能力明顯優于進食普通膳食的人體運動能力。且其與進食普通膳食的試驗對象相比具有統計學差異(P<0.05)。

2.3 進食不同食品運動后恢復期試驗對象的心率變化

進食不同食品進行運動或訓練后恢復期內試驗對象的心率變化情況能夠充分反映人體的疲勞緩解狀況。圖4展示了2組試驗對象進食不同食物進行運動或訓練后恢復期的心率變化情況，試驗結果顯示，相比于進食普通膳食的試驗對象，進食壓縮合成食品的試驗對象在運動或訓練后個各個測定時間內的心率值均較低。說明進食壓縮合成食品后的試驗對象在進行高強度運動或訓練后的心率恢復情況要明顯優于進食普通膳食的試驗對象。

圖2 試驗對象測試過程中體內血乳酸濃度變化情況Figure 2 Changes in blood lactate concentration during test of test subjects

圖3 進食不同食品運動后恢復期內血乳酸清除率變化Figure 3 Changes in blood lactate clearance during the recovery period after eating different foods

圖4 運動或訓練后恢復期機體心率變化Figure 4 Changes in heart rate during recovery after exercise or training

2.4 人體內血清等相關激素水平變化情況

表2給出了試驗期間，2組試驗對象進食普通膳食和壓縮合成食品運動或訓練前后的相關激素水平變化情況。

觀察表2可以發現，人體內血清睪酮與皮質醇的比值(T/C)，無論試驗對象進食的是普通膳食還是壓縮合成食品，運動或訓練0 min后分別比空腹狀態時升高0.003 和0.002；2組試驗對象進食不同食品運動或訓練24 h后體內的血清睪酮與皮質醇的比值(T/C)，只有進食壓縮合成食品的試驗對象該項指標值比日前空腹狀態高，說明進食壓縮合成食品的試驗對象該項指標測試結果呈現出有利于運動或訓練后消除疲勞的優勢。除此之外，在表2的試驗數據中還可以看出，進食壓縮合成食品的試驗對象在進行運動或訓練24 h后的血清胰島素水平均高于進行普通膳食的試驗對象，其與進食普通膳食的試驗對象相比具有統計學差異(P<0.05)。綜上分析，試驗對象在進行運動或訓練后的恢復期內，進食壓縮合成食品的試驗對象體內合成代謝激素水平高于進食普通膳食的試驗對象，說明壓縮合成食品可能有利于快速消除疲勞，恢復人體運動能力。

2.5 進食不同食品人體內底物氧化變化情況

對人體呼吸交換率的有效測定能夠對人體某一時間段內營養物質的氧化種類和大概比例進行推算。如圖5所示，給出了在55%～65%最大攝氧量情況下運動或訓練一段時間后，進食不同食品的2組試驗對象的呼吸交換率變化曲線。

從圖5中可以看出，在55%～65%最大攝氧量情況下運動或訓練一段時間后，進食壓縮合成食品試驗對象的呼吸交換率變化較高，且與進食普通膳食的試驗對象之間存在顯著差異(即P<0.01或者P<0.05)。在力竭跑時進食2種不同食品的2組試驗對象的呼吸交換率變化曲線不存在統計學差異。

圖6和圖7分別展示了2組試驗對象進食普通膳食和壓縮合成食品運動或訓練過程中體內碳水化合物氧化率變化情況和脂肪氧化率變化情況。

從圖6中可以看出，人體內碳水化合物氧化率變化在進食普通膳食的試驗對象進行90 min運動或訓練時最低，進食壓縮合成食品的試驗對象的碳水化合物氧化率較高，且二者之間存在明顯差異性(P<0.01)。經測定發現，在力竭跑的前8 min內進食普通膳食和進食壓縮合成食品的2組試驗對象體內碳水化合物氧化率變化差異較小，而在力竭跑8 min之后，進食壓縮合成食品的試驗對象體內碳水化合物氧化率變化最低。

表2 試驗對象進食不同食品運動前后的相關激素水平Table 2 Subjects before and after eating without food related hormone levels

圖5 進食不同食品試驗對象的呼吸交換率變化曲線Figure 5 Breath exchange rate curve of different food test subjects

圖6 進食不同食品試驗對象的碳水化合物氧化率變化Figure 6 Changes in carbohydrate oxidation rate in different food test subjects

圖7 進食不同食品試驗對象的脂肪氧化率變化曲線Figure 7 Fat oxidation rate curve of different food test subjects

從圖7中可以看出，人體內脂肪氧化率變化在進食普通膳食的試驗對象進行90 min運動或訓練時高于進食壓縮合成食品的試驗對象，且二者之間存在明顯差異(P<0.01)。經測定發現，在力竭跑的前8 min內進食普通膳食和進食壓縮合成食品的2組試驗對象體內碳水化合物氧化率變化差異較大，其中進食普通膳食的試驗對象體內脂肪氧化率較高，但在力竭跑8 min之后，進食壓縮合成食品的試驗對象體內碳水化合物氧化率變化無明顯統計學差異。

綜上所述，人體內3種主要供能物質中，碳水化合物的功能效益最高，在試驗對象食用碳水化合物含量較高的壓縮合成食品進行運動或訓練后不易產生導致人體疲勞的不良代謝廢棄物，有利于保持人體運動能力和快速消除疲勞。

3 結論

研究選取12名生理指標相對類似的試驗對象，針對普通膳食和以90軍用干糧為例的壓縮合成食品對人體運動能力的影響進行了分析，分析結果顯示，壓縮合成食品對于維持試驗對象高強度運動或訓練時或在力竭運動后的血糖濃度水平、血乳酸清除率、心率恢復情況、人體內血清睪酮、皮質醇、血清睪酮與皮質醇的比值(T/C)、胰島素等相關激素水平均具有明顯優勢，且通過對進食2種不同食品的人體內底物氧化變化情況分析，證明了壓縮合成食品相比于普通膳食能夠更好地保持人體運動能力，且在力竭運動后的體能恢復方面具有顯著優越性。本文對人體各項指標的檢測時間過長，外界干擾可能會影響檢測結果，今后將對如何減少檢測時間進行研究。